Plástico biodegradable hecho por bacterias
Azotobacter es una bacteria que se encuentra en el suelo. Además de ser inocuo, también tiene la propiedad de formar un polímero llamado polihidroxibutirato (PHB), que es 100% biodegradable y biocompatible. Además, podría reemplazar los plásticos tradicionales a base de petróleo, como los que se usan actualmente en las bolsas o contenedores de los supermercados, o tener aplicaciones médicas: en la fabricación de válvulas cardíacas o como materiales para apoyar el crecimiento de tejidos. En el Instituto de Biotecnología (IBt) de la UNAM se ha estudiado a fondo la genética de este microorganismo; El conocimiento generado se aprovechó para obtener cepas genéticamente modificadas, capaces de producir más resina, y se diseñaron procesos de cultivo adecuados.
Tanto las cepas como los procesos están registrados en el Instituto Mexicano de la Propiedad Intelectual, Carlos Felipe Peña y Daniel Segura, dos investigadores de la universidad que lideraron el proyecto, junto con Guadalupe Espín, del mismo instituto. . Azotobacter: Diversidad de bacterias.
Las bacterias presentes en los universitarios no causan enfermedades, y la lista de sus aplicaciones es muy larga, como la agricultura, porque tiene otra propiedad interesante, que es la producción de amonio del aire, que es un fertilizante para el crecimiento de las plantas.
“Nos enfocamos en su capacidad para sintetizar polímeros”, explica Peña. Con su versatilidad, Azotobacter no solo produce PHB, que es un polímero intracelular, sino que también produce un polímero extracelular, el alginato, que tiene un gran potencial de aplicación en el campo alimentario y también se puede utilizar en la industria farmacéutica.
Estos microorganismos pueden ingerir una variedad de sustratos. “No son quisquillosos, les gusta comer cosas diferentes, tampoco necesitan grandes cantidades de oxígeno ni ventilación para facilitar el cultivo”, dice Peña.
Contiene un genoma bacteriano típico promedio, poco más de cuatro millones de pares de bases. “Llevamos algunos años involucrados en la secuenciación; Segura agrega muchos detalles necesarios para hacer cambios y recomienda estrategias de cultivo.
De esta forma, se realizaron tres cambios importantes para obtener la cepa: los genes que intervienen en el sistema de control bacteriano (porque «no engorda como loco») y que actúan como «freno» del producto. Fue producido para facilitar la acumulación de polímeros.
Así, la cepa Azotobacter produce un 85% de PHB y esto significa que por cada gramo de bacteria hay 0,85 gramos de polímero. “Como si una persona pesa 100 kg, entonces 85 personas están gordas”, el ejemplo de Peña.
Además, las bacterias han sido modificadas no solo para aumentar su productividad, sino también para que el plástico tenga propiedades diferentes. «El polímero sintético y la resina de la que están hechos son muy frágiles, por lo que diseñamos cepas modificadas genéticamente para que sean más resistentes. Otros grupos académicos o industrias que las han fabricado no igualan nuestra calidad». Él muestra que las cadenas de polímero hechas por bacterias son filamentos lineales muy largos, cuyo tamaño se puede ajustar de acuerdo con condiciones de cultivo bien establecidas, lo cual es bueno en términos de propiedades.
Como microorganismos estables, se ha facilitado el desarrollo de un bioproceso como un traje a la medida de esta cepa, “para que podamos alcanzar altos rendimientos”. Alta calidad sin usar muchos recursos, dijo Peña. El polímero extraído de las bacterias es como un polvo para juguetes; Por ejemplo, películas de diferentes espesores, con diferentes propiedades de desbaste y totalmente biodegradables.
Aunque depende de las condiciones en las que se coloquen los materiales, resultó que las botellas desaparecieron por completo como parte del compost o en el fondo del lago en aproximadamente un año. “Los microorganismos, hongos y bacterias que se alimentan de esta sustancia son abundantes”. Otra ventaja es que no se producen compuestos nocivos durante su descomposición. En cuanto a las condiciones ideales para su crecimiento (que han sido identificadas), Peña explica que hay muchas posibilidades: en cuanto a nutrición, respiración o temperatura y pH óptimos para su crecimiento.
Estas bacterias son muy buenas para comer azúcares, especialmente sacarosa, glucosa y fructosa. En IBT se utiliza melaza, que es más barata y contiene más azúcar. “Durante el desarrollo de procesos biológicos, era necesario verificar cómo se alimentaban, qué tipo y cantidad de azúcar les gustaba y el momento óptimo para que crecieran felices y aumentaran de peso.
