Cómo una bacteria marplatense que recuerda al Titanic podría permitir fabricar bioplásticos a gran escala

Los plásticos son una gran fuente de contaminación para el ambiente, ya que tardan entre 400 y 500 años en descomponerse y solo alrededor de un 10% se recicla. Según un informe de la Universidad de Newcastle, en Australia, una tercera parte de los desechos plásticos se vierten directamente en la naturaleza. Esto afecta a la mayoría de las especies del planeta. En el mar, por ejemplo, los animales suelen enredarse en restos grandes de plástico, lo que les provoca lesiones agudas y crónicas, e incluso la muerte.

Pero hay otro problema que es un poco menos visible: el de los microplásticos. Son aquellas partículas de plástico que se van degradando a lo largo del tiempo y miden menos de cinco milímetros. Estas partículas diminutas afectan también a los humanos, ya que llegan al organismo a través del agua y los alimentos que consumimos. En el estudio australiano también hay datos sobre eso: se estima que las personas ingerimos unos cinco gramos de plástico por semana, lo que equivale a una tarjeta de crédito.

Una alternativa a la producción de plásticos derivados del petróleo son los bioplásticos, derivados de productos vegetales y otros materiales biológicos. Sin embargo, es algo que no se produce de forma masiva porque implica altos costos de producción. Con el objetivo de aportar una solución a este problema, científicas del Instituto de Investigaciones Biológicas, perteneciente al Conicet y a la Universidad Nacional de Mar Del Plata (IIB–CONICET/UNMDP), y asociado a la Comisión de Investigaciones Científicas de Buenos Aires (CIC), estudian una bacteria hallada en el puerto marplatense que tiene la capacidad de degradar hidrocarburos y que podría ser usada como fuente de carbono para producir bioplásticos.

Degradar hidrocarburo y generar bioplástico con el mismo microorganismo

“Si bien hay muchos trabajos hechos sobre microorganismos que degradan hidrocarburos, la ventaja que le vemos a esta bacteria es que, además, puede generar un compuesto con valor agregado, es decir, un bioplástico que puede ser utilizado como insumo para diversas aplicaciones”, explica a TSS la doctora en Ciencias Karina Herrera Seitz, investigadora del IIB responsable del proyecto. Recientemente, la iniciativa obtuvo financiamiento en la convocatoria “Ideas-Proyectos” de la CIC.

La bacteria en cuestión se llama Halomonas titanicae (cepa KHS3) y si el nombre tiene similitud con cierto barco hundido en 1912 no es pura coincidencia, ya que una bacteria de esta familia fue descubierta en los restos del mismísimo Titanic. En el caso de la bacteria marplatense, las investigadoras la hallaron en la escollera sur del puerto, en el año 2010. “Habíamos ido en busca de bacterias quimiotácticas de hidrocarburos. En ese momento, había muchos barcos hundidos en esa zona. Así que tomamos una muestra y, en el laboratorio, empezamos a aislar los microorganismos que nos interesaban”, cuenta Herrera Seitz.

La investigadora explica que la quimiotaxis es como el “olfato” de las bacterias y es lo que les permite detectar compuestos que le sirven de alimento y guiarlas hacia allí. Por eso, lo que les interesaba a las científicas era identificar bacterias que fueran capaces de detectar hidrocarburos y moverse activamente hacia donde está el foco de contaminación, ya que esto resultaría en una ventaja degradativa. Una de ellas resultó ser la Halomonas titanicae, que traía la ventaja adicional de producir biopolímeros.

“Es una bacteria que crece en hidrocarburos aromáticos, como fenantreno y naftaleno. Cuando secuenciamos su genoma, vimos que tenía genes que codificaban para enzimas involucradas en la síntesis de bioplásticos. Hicimos ensayos para ver si tenía la capacidad de acumularlos y encontramos que sí, por lo que nos enfocamos en estudiar otros aspectos para ver si podía ser útil productiva y económicamente desde el punto de vista biotecnológico”, indica la investigadora.

Hoy están abocadas a estudiar en mayor profundidad el proceso de producción de bioplásticos, todavía a escala laboratorio. De todos modos, comenzaron a trabajar con un grupo del Instituto de Agrobiotecnología del Litoral (IAL) de Santa Fe (Conicet-UNL), dirigido por la doctora Claudia Studdert, para probar el proceso en reactores de pequeña escala: recipientes donde se colocan las bacterias y las fuentes de carbono correspondientes para que crezcan, se reproduzcan y generen bioplásticos.

“Lo que más encarece el proceso de síntesis de bioplástico es lo que uno le da de ‘comer’ a las bacterias. Nosotras lo hacemos en frascos de laboratorio, pero si hay que producir kilos de bioplásticos, hay que ir escalando la producción. El objetivo final es lograr un proceso de producción cuyos costos puedan competir con la producción de plásticos derivados del petróleo”, afirma Herrera Seitz.

La producción industrial de bioplásticos termina en pellets, que es el formato en el que se venden también los plásticos tradicionales. “Esos pellets luego se meten en una máquina que los derrite y les da forma para generar lo que uno quiera fabricar”, indica la investigadora. Además de usar hidrocarburos como fuente de “alimento” para las bacterias, están realizando ensayos con glicerol, un subproducto de la producción de biodiesel. También buscarán probar fuentes de carbono provenientes de desechos, ya que esto es un punto clave para abaratar costos de producción.

Otra ventaja de esta bacteria es que puede crecer en altas concentraciones de sal. El agua de mar, por ejemplo, tiene un 3% de sales, y las investigadoras observaron que puede crecer en concentraciones de sal de hasta el 10%. Esto permite ahorrar costos en materia de esterilidad. Al crecer en mezclas con alto componente de sal, es más difícil que se contamine y no requiere grandes gastos para mantener la esterilización del reactor.

Además de trabajar con el IAL, las investigadoras del IIB también están realizando ensayos con otros grupos de investigación. Por un lado, con un grupo del Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales (Intema-Conicet/Unmdp) están estudiando la aplicación del biopolímero producido por la bacteria para generar nanopartículas que puedan ser  utilizadas como vehículos para trasladar compuestos químicos. En este caso, lo están probando con un antiparasitario. Por otro lado, trabajan con un grupo de ingeniería bioquímica de la Unmdp que se dedica a la biorremediación de mezclas provenientes de sentinas.

“Los barcos vuelcan los residuos de sus motores y combustibles en una especie de tanque que se llama sentina. Ellos trabajan en remediar esa mezcla que contiene hidrocarburos y agua de mar, y nosotros estamos tratando de ver si en ese proceso de remediación también podemos obtener producción de bioplásticos”, señala Herrera Seitz. En los próximos meses, además de escalar la producción a partir de la bacteria con la que vienen trabajando, también buscarán identificar nuevos microorganismos capaces de producir bioplásticos.