Una especie bacteriana llamada “Cupriavidus necator” ha hecho realidad el sueño de los activistas y científicos medioambientales. Esta pequeña masticadora de plástico puede capturar el dióxido de carbono en el aire y transformarlo en “productos de valor”. Siendo precisos, en un tipo común de bioplástico.
Los ingenieros químicos que dieron con esta bacteria, oculta en el agua y el suelo, aseguran que ella podría resolver dos problemas globales al mismo tiempo: la contaminación plástica y la descarbonización del planeta. Después de todo, la C. necator es bien conocida por su capacidad para sintetizar compuestos de carbono como poli-3-hidroxibutirato o PHB, un tipo de poliéster biodegradable y compostable, a partir de otras fuentes de carbono.
Además, se trata de una bacteria microscópica que vive devorando plástico. Es capaz de descomponer desechos en cuestión de horas, por lo que podría ayudar a vaciar los vertederos llenos de poliestireno y polipropileno no degradable.
En definitiva, la C. necator tiene el potencial necesario para cambiar nuestras vidas.
De CO2 a bioplásticos útiles
Esta no es la primera vez que se intenta convertir el dióxido de carbono en algo menos contaminante. Muchos ingenieros químicos se han dado cuenta de que los crecientes niveles de CO2 en la atmósfera de la Tierra podrían ser un recurso ideal para fabricar plásticos y otros productos a base de carbono, como el combustible de los vehículos.
De hecho, a través de una reacción llamada electrólisis, se han podido crear textiles y plásticos simples con el gas de efecto invernadero. Sin embargo, este método produce principalmente compuestos iniciadores de cadena corta de solo uno a tres átomos de carbono.
Para fabricar productos resistentes y sostenibles, se necesitan cadenas más largas. Es por eso que los ingenieros del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) han desarrollado un sistema de dos partes para transformar el CO2 en polímeros plásticos con la ayuda de la bacteria.
El primer paso del sistema es un electrolizador que convierte el CO2 en formiato. Este tipo de sal generada se alimenta a un tanque de fermentación, donde las bacterias se ponen a trabajar. En este caso, la C. necator engulle el formiato y va acumulando gránulos de PHB en sus células.
Una vez que se genera este biopolímero dentro de la bacteria, el PHB perteneciente a la clase de los poliésteres, se puede extraer para crear bioplásticos sostenibles. Ese sería el segundo paso y el más importante, ya que los polímeros plásticos son cadenas largas cuya columna vertebral suelen ser átomos de carbono.
Una bacteria para purificar el aire
Los investigadores probaron el potencial de esta bacteria usando la reacción de electrólisis y el tanque de fermentación. Sus experimentos de laboratorio demostraron que las células de C. necator en el sistema híbrido podían sintetizar tanto PHB que, después de 120 horas o 5 días de funcionamiento, el producto de poliéster representaba hasta el 83% del peso celular de la bacteria.
Visto lo visto, consideran que las C. necator podrían acabar con el uso de combustibles fósiles al generar 20 veces más bioplásticos que sistemas similares. Además, el equipo afirma que su sistema puede funcionar sin interrupciones siempre que las células bacterianas se repongan y se elimine el producto de plástico cada día.
Esa producción continua sería clave para que el sistema funcione a escala industrial, en fábricas de plástico.
“Los resultados de esta investigación confirman que ciertas bacterias pueden producir diversas sustancias químicas, así como de bioplásticos. Esperamos que se utilicen como piezas clave para lograr la neutralidad de carbono en el futuro”.
Hyunjoo Lee, ingeniero biomolecular en el KAIST
Hasta ahora, los investigadores solo han producido 1,45 gramos de poliéster después de 18 días de prueba. Esa es una cantidad demasiado baja para su comercialización, sin embargo, están trabajando para potenciar la capacidad natural de C. necator con algunos ajustes genéticos.
Así que lo más probable es que estas bacterias cambien la forma en que se fabrican los plásticos en el futuro.
Referencias:
Biohybrid CO2 electrolysis for the direct synthesis of polyesters from CO2 https://doi.org/10.1073/pnas.2221438120
