Beatriz Méndez, Andrea Giordano, Julia Pettinari, Pablo Nikel y Alejandra de Almedia Foto: CEPRO, Exactas
Ante el inminente agotamiento del petróleo y la creciente acumulación de residuos de plástico en el Planeta, imaginar un material alternativo que no utilice ese combustible fósil y que sea degradable por microorganismos del ambiente suena bastante bien.
Pero si además se afirmara que ese plástico es fabricado a partir de un recurso renovable que actualmente representa una amenaza ambiental y con un costo energético menor que el de la industria petroquímica, alguien podría pensar que se está haciendo ciencia ficción.
Sin embargo, esto ya es parte de la realidad: "Modificamos bacterias para que produzcan bioplásticos con muy baja aireación, lo que resulta en un ahorro significativo de energía", dice la doctora Beatriz Méndez, profesora del Departamento de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEyN) de la UBA e investigadora del Conicet, institución que patentó el hallazgo. Y luego completa: "En el proceso utilizamos como materia prima el glicerol, un residuo de la elaboración del biodiésel que contamina el medio ambiente".
Científicos de distintas partes del mundo han puesto a trabajar a las bacterias en la producción de polihidroxialcanoatos (PHAs), moléculas que, por sus propiedades físicas y químicas, son consideradas sustitutos posibles de los plásticos convencionales. Además, estos nuevos materiales son biodegradables, es decir, pueden ser destruidos por la acción de microorganismos.
Así como las grasas constituyen nuestra reserva de energía cuando falta el alimento, en varios tipos de bacterias los PHAs sirven de depósito energético como una estrategia para sobrevivir a los cambios ambientales. Así, cuando en el entorno próximo al microbio escasea algún nutriente esencial -como el nitrógeno, el azufre o los fosfatos-, pero hay carbono disponible, la célula lo incorpora, sintetiza PHAs, y los acumula en forma de gránulos intracelulares para utilizarlos como fuente de energía cuando es necesario.
Determinar las diferentes condiciones en las que una bacteria fabrica PHAs brinda el conocimiento necesario para optimizar los métodos de producción de este compuesto. Pero, hasta ahora, la ciencia enfrentaba una dificultad: "Los procesos que se utilizan actualmente para la síntesis de PHAs gastan más energía eléctrica que la que producen los recursos fósiles que se quiere reemplazar. Por lo tanto, aumentan las emisiones de gases de efecto invernadero", explica Méndez.
Plásticos de buena cepaEn el Laboratorio de Ecología y Genética Microbianas de la FCEyN se trabaja desde hace años en la búsqueda de un procedimiento de síntesis de bioplásticos que sea sostenible, es decir, que no agote los recursos naturales y que sea económicamente factible. En ese camino, los científicos comprobaron que una de las responsables del alto consumo energético de los procesos actuales es la "aireación" (la provisión de oxígeno) que debe aportarse a las bacterias para que puedan crecer.
En busca de nuevas cepas bacterianas y gracias a la optimización de las estrategias de cultivo, los investigadores produjeron, mediante técnicas de ingeniería genética, mutaciones en el gen arcA, que es responsable del metabolismo aeróbico en la bacteria Escherichia coli : "Obtuvimos una cepa con una mutación que le otorga muy alta capacidad respiratoria y, por lo tanto, le permite crecer en condiciones de microaireación", consigna la doctora Julia Pettinari, investigadora del Conicet, y también autora del trabajo. "Prácticamente, para hacer crecer al microorganismo no utilizamos más que un pequeño burbujeo de aire, y cien veces menos agitación que en condiciones aeróbicas", explica Méndez.
La cepa en cuestión no sólo produjo una buena cantidad de PHA, sino que, además, utiliza como fuente de carbono el glicerol, un residuo de la industria del biodiésel que se está convirtiendo en un contaminante del medioambiente. Los resultados de estos trabajos han sido recientemente aceptados para su publicación en el Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology .
Mientras continúan haciendo modificaciones al proceso para optimizar el rendimiento de PHA, el equipo de investigadores, que también incluye a Alejandra de Almeida y Pablo Nikel, ya imagina el momento en que pueda llevarlo a escala. Esto no sólo sería provechoso para el medio ambiente, sino que además conllevaría un doble beneficio para las empresas productoras de biodiésel: se le daría valor económico a un desecho, y se evitarían los costos de su procesamiento previo a la liberación al ambiente
Por Gabriel Stekolschik
Para LA NACION
Centro de Divulgación Científica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA
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