La solución para el problema del plástico: ¡Gusanos!

Los plásticos, todos los plásticos, son una muestra más de la inventiva humana. Se reconoce poco que su origen, como 1600 años antes de Cristo, debería remontarse a las culturas mesoamericanas que procesaban el caucho natural en diversos objetos sólidos.

En 1909 Baekeland obtuvo la primera resina fenólica sintética, que lleva su nombre, baquelita. Y en 1933, accidentalmente, se descubre el polietileno, responsable hoy del 30% del plástico del mundo; las primeras fábricas industriales de polietileno se establecieron recién entre 1955 y 1957 pero ya en 1963 el premio nobel de química se concedió a Karl Ziegler y Giulio Natta por descubrir catalizadores que revolucionaron su producción.

Y desde entonces, millones y millones de toneladas han ido a parar a basurales, alambrados, campos y océanos: apenas se recicla un 10% de lo que se produce y una fracción equivalente se elimina por valorización energética. El 80% restatante constituye un problema mundial.

Ya esparcidos en el ambiente, hay que esperar siglos (literalmente) para su degradación, precisamente porque siendo materiales sintéticos, la naturaleza no cuenta con las herramientas para descomponerlos y permitir su degradación metabólica. O, para ser más precisos, los organismos y microorganismos que cuentan con esas herramientas son excepcionalmente raros. Y no siempre, en condiciones normales de ambiente, trabajan a una velocidad significativa.

En la saliva de un gusano

En 2020 se reveló una enzima (los catalizadores biológicos que permiten que se desarrollen las reacciones metabólicas) que descompone botellas de PET. También se asiló una enzima que descompone el PET a partir de bacterias en el compost de hojas, y se conoce un insecto que puede comer poliuretano, un plástico que se usa mucho (por ejemplo, en los colchones) pero que rara vez se recicla.

Posteriormente, un estudio en 2021 encontró que las bacterias en los océanos y suelos de todo el mundo están evolucionando para “comer” plástico. El trabajo determinó que existían un gran número de enzimas diferentes que podrían degradar 10 tipos diferentes de plástico.

Pero en esta diversidad, lo que no se resolvía era el problema de la velocidad de degradación: no solo basta disponer de enzimas que posibiliten las reacciones químicas, sino que las reacciones deben producirse a una velocidad que permita que se degraden cantidades significativas.

Eso acaba de ocurrir en un laboratorio del Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB-CSIC) en Madrid, en dónde un equipo multidisciplinario liderado por la bióloga molecular Federica Bertocchini descubrió en la saliva de un gusano las primeras y únicas enzimas conocidas capaces de degradar el polietileno muy rápidamente (después de unas horas de exposición), sin requerir un tratamiento previo y trabajando a temperatura ambiente. 

Serendipias verás

Paradoja del mundo científico: así como el descubrimiento de la síntesis del polietileno se produjo por “accidente”, otra serendipia vino a revelar cómo se puede descomponer de modo natural el mismo material.

Bertocchini es además de reconocida científica, una apicultora experta y, como el resto de sus colegas melíferos, lidia con el “gusano de la cera” (Galleria mellonella) también conocido como “gusano de la miel”, precisamente porque vive y parasita las colmenas.
Estos invertebrados viven y prosperan en la colmena, excavando túneles dentro del panal. Se alimentan de todo lo que encuentran en ese entorno, como larvas de abeja, polen o cera.

En sus tareas de limpieza, cuando Federica intentó recolectar estos gusanos en bolsas de polietileno, descubrió que los gusanos hacían agujeros en el film, e inmediatamente se puso a comprobar si era que lo estaban apenas masticando o si, verdaderamente, eran capaces de degradarlo, de procesarlo orgánicamente.

Así, publicó un primer  trabajo en el que “extractos de gusano” provocaban la degradación química del plástico. Por lo pronto, existía allí una maquinaria biológica capaz de degradar el plástico. La cuestión era saber si se trataba de enzimas del gusano o de alguna de las muchas especies de microorganismos que pululan en cualquier intestino, incluido el de los gusanos.

Llegó entonces la segunda publicación en que, de las más de 200 enzimas que pudieron obtener de la saliva de estos gusanos, aislaron 2 que tienen la capacidad específica de degradar el polietileno.

¿Es la similitud de la cera con la estructura química del plástico lo que hace que estos gusanos sean capaces de romper el PE? ¿O es otro aspecto de su naturaleza? La respuesta aún se desconoce, así como los mecanismos moleculares que están detrás de este fuerte efecto, por lo que queda mucho por investigar.

“Este estudio sugiere que la saliva de los insectos podría constituir un depósito de enzimas degradantes que podrían revolucionar el campo de la biorremediación”, dicen los investigadores como parte de las conclusiones de la publicación. Es que no es difícil imaginarse un futuro en el que sitios con alta concentración de polietileno, como los basurales o sitios de disposición controlada de residuos, sean tratados con enzimas producidas por biotecnología.

Lo que ocurriría entonces sería que las enormes moléculas de plásticos, destinadas a degradarse lentamente durante siglos, se degradarían a compuestos más sencillos, fácilmente incorporables en las cadenas tróficas existentes.

También es cierto que si se obtuviesen estas enzimas industrialmente podrían aplicarse en el proceso de reciclado químico de estos plásticos, facilitando la obtención de precursores químicos (como el etilenglicol), aptos para la producción de nuevos plásticos y otros productos.