Nova tecnoloxía para reciclar plástico con enzimas reutilizables

O uso de encimas consolidouse nos últimos anos como unha alternativa sostible para a reciclaxe de plásticos, fronte aos métodos mecánicos ou químicos tradicionais. Estas ferramentas biotecnolóxicas permiten descompoñer polímeros como o PET, presente na maioría das botellas e envases, nos seus compoñentes básicos dun xeito limpo e eficiente. Un novo estudo realizado por persoal investigador do Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CiQUS), en colaboración coa profesora do Centro de Investigación Interdisciplinar en Tecnoloxías Ambientais (CRETUS) Gemma Eibes presenta agora unha estratexia innovadora para fixar estes encimas dentro de pequenas esferas de proteínas producidas por bacterias. Este sistema non só simplifica a súa produción e recuperación, senón que tamén alonga a súa vida útil, permite reutilizalos varias veces e consegue descompoñer máis do 90 % do plástico doméstico sen necesidade de tratamentos previos.

Malia os avances neste campo, a aplicación de encimas para a xestión de residuos plásticos segue a enfrontarse a importantes barreiras para a súa implementación a grande escala; entre elas, o alto custo de produción dos encimas e a súa limitada reutilización en procesos industriais. A estratexia desenvolvida neste traballo supera algúns destes desafíos mediante un sistema de inmobilización nun só paso, que permite unha fácil recuperación do encima activo despois de cada ciclo de uso. A diferenza dos métodos tradicionais, que requiren producir o encima e o seu soporte por separado, esta tecnoloxía integra ambos elementos nun só paso, reducindo así os custos operativos e técnicos do proceso.

O sistema baséase na tecnoloxía IC-Tagging, desenvolvida previamente polo grupo do profesor José Manuel Martínez Costas no CiQUS, que permite inmobilizar proteínas de interese dentro de nanocompartimentos proteicos xerados pola proteína viral muNS-Mi. Esta proteína é capaz de autoensamblarse en forma de nanosferas dentro de células de Escherichia coli e atraer calquera encima que leve unha pequena etiqueta (o "IC-tag"). Deste xeito, a propia bacteria actúa como unha microfábrica que produce o encima xa inmobilizado nunha estrutura funcional e reutilizable. Esta metodoloxía xa se aplicara previamente con outros encimas industriais, pero esta é a primeira vez que se emprega cun encima de referencia para a degradación de plásticos, abrindo novas posibilidades no campo da biotecnoloxía ambiental.

O estudo enmárcase na crecente preocupación pola acumulación de residuos plásticos no medio ambiente. Estímase que se producen máis de 400 millóns de toneladas de plástico anualmente en todo o mundo e só unha fracción se recicla de forma efectiva. O traballo céntrase no tereftalato de polietileno (PET), o polímero máis común nos envases alimentarios e botellas. O equipo investigador empregou bacterias E. coli modificadas xeneticamente para producir o encima LCCICCG (unha variante optimizada de cutinasa) dentro destas nanosferas. O sistema demostrou ser eficaz na degradación do PET real de bandexas de froita, froitos secos ou envases de laboratorio, logrando unha despolimerización practicamente completa en menos de tres días, mesmo reutilizando a mesma preparación en dous lotes consecutivos de residuos.

Segundo os autores, estes resultados superan os obtidos ata a data con outras estratexias de inmobilización en laboratorio e representan un paso importante cara á implementación de solucións encimáticas para a reciclaxe de plásticos. "O noso sistema xorde como unha ferramenta con gran potencial para apoiar a traslación industrial dos novos encimas que se van desenvolvendo para a degradación de PET e outros polímeros, e así contribuír definitivamente á economía circular dos plásticos", afirma Adrián López Teijeiro, primeiro autor do estudo.

O traballo forma parte do proxecto PETzyme, financiado por fondos NextGeneration da UE e coordinado por Gemma Eibes (CRETUS) e José Martínez Costas (CiQUS). Ambos centros contan tamén con apoio financeiro da Unión Europea a través do Programa FEDER Galicia 2021-2027. A tecnoloxía IC-Tagging desenvolvida neste traballo tamén forma parte dun proxecto máis amplo do Plan Nacional de I+D+i (PID2022-139720OB-I00). O equipo está a traballar actualmente en colaboración para escalar a tecnoloxía e mellorar aínda máis o rendemento dos encimas inmobilizados. Ademais, o equipo salienta que esta plataforma podería adaptarse a outros encimas industriais, ampliando a súa aplicación a procesos de interese en biocatálise, tratamento de residuos ou desenvolvemento de novos materiais sostibles.