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Científicos descubren una nueva enzima que logra descomponer plástico en cuestión de horas

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Un grupo de científicos desarrolló una enzima que permite descomponer plástico en sólo una semana y crear nuevos productos.

Científicos de la Universidad de Texas han creado una enzima modificada llamada hidrolasa capaz de descomponer plástico en cuestión de días, en lugar de siglos.

Se utilizó ‘machine larning’, una forma de inteligencia artificial, para diseñar mutaciones que dieron forma a una proteína de acción rápida, capaz de descomponer plástico PET, la resina sintética que representa nada menos que un 12% de los desechos globales.

descomponer plástico

En este proceso de despolimerización, documentado por entero en la revista Nature, para descomponer plástico, el catalizador separa los bloques de polímeros del PET en sus monómeros originales, los cuales pueden volver a polimerizarse en plástico virgen para ser convertidos en otros productos. El hallazgo más impresionante fue el tiempo en el que las enzimas logran descomponer plástico limpiamente: apenas una semana.

“Algo que podemos hacer es descomponerlo en sus monómeros iniciales. Y eso es lo que hace la enzima. Y luego, una vez que tiene su monómero original, es como si se estuviera haciendo plástico nuevo desde cero, con la ventaja de que no requiere recursos de petróleo adicionales. Esto representa ventajas sobre el reciclaje tradicional. Si tuviera que derretir el plástico y luego volver a moldearlo, se perdería la integridad del plástico en cada fase del proceso. En comparación con el método mediante la enzima, si se puede despolimerizar y luego volver a polimerizar químicamente, se puede fabricar plástico PET virgen todas y cada una de las veces”.

dijo Hal Alper, profesor de Ingeniería Química y autor del artículo.

Este trabajo sigue la línea de consulta existente sobre la variedad de enzimas que pueden descomponer plástico, que serían registradas por primera vez en 2005 y a la fecha suman 19 enzimas distintas. Las enzimas surgen de bacterias naturales que se encuentran viviendo en plástico en el medio ambiente.

descomponer plástico

Enzimas naturales surgen de permutaciones de proteínas que funcionan en sus entornos específicos, pero están limitadas por las condiciones de temperatura y pH y, por lo tanto, no se pueden usar en otros entornos, como en los centros de reciclaje.

La enzima de Alper, por el contrario, puede descomponer plástico de 51 tipos de PET en un rango de condiciones de temperatura y pH.

Los investigadores llamaron a la enzima FAST-PETase y llegaron a su estructura exacta utilizando ‘machine learning’. Se abasteció un algoritmo con 19.000 estructuras de proteínas para, con ellas, predecir las posiciones de los aminoácidos en una estructura no optimizada para sus entornos locales. También se pudo reorganizar los aminoácidos de los tipos existentes de PETasa en nuevas posiciones, mejorar las combinaciones y llegar a una estructura con 2,4 veces más actividad que una enzima PETasa existente a 40° C y 38 veces más actividad a 50° C.

Los procesos continuaron poniendo a prueba la enzima en un rango de temperaturas y condiciones de pH y en todos los casos continuó superando a las variantes existentes. Cabe destacar que la funcionalidad de esta enzima, descubierta en una instalación de desechos japonesa en 2016, ha sido objeto de estudio de investigadores de todo el mundo que buscan aprovechar su funcionalidad. 

descomponer plástico

“Lo que ves en la naturaleza es probablemente algo óptimo, al menos dentro del entorno local alrededor de todos y cada uno de esos aminoácidos. Podemos comenzar a observar la proteína de interés y comenzar a revisar todos y cada uno de los aminoácidos que contiene y observar su propio microambiente y ver qué encaja y qué no encaja”.

añade Alper.

La esperanza de Alper y su equipo es que su enzima sea más escalable que la mayoría y pueda utilizarse para abordar la crisis mundial de los plásticos. Ya con la certeza de que es capaz de soportar una variedad de condiciones, ahora corresponde demostrar que FAST-PETase puede ser “portátil y asequible a gran escala industrial”.

El siguiente paso sería probar FAST-PETase en la amplia gama de tipos de PET en desechos y remanentes que a menudo se encuentran en las botellas de plástico o en los contenedores de plástico cuando se reciclan.

Si se halla una enzima o grupo de enzimas con la robustez necesaria para su uso práctico podría abordarse el problema de los “miles de millones de toneladas” de desechos en el medio ambiente.

descomponer plástico

Ya patentada la enzima FAST-PETase, se comenzará a trabajar en el aumento de producción de enzimas similares para descomponer plástico. Los vertederos y las industrias con alto contenido de desechos, son objetivos obvios para su uso, pero los científicos también prevén positivamente, que su enzima funcione durante la remediación ambiental.

FUENTE: EconomíaCyU / Intriper.

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