Un equipo de científicos do Instituto de Catálisis e Petroleoquímica do CSIC (ICP-CSIC), xunto con grupos do Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) e da Universidade Complutense de Madrid (UCM), desenvolveron unhas proteínas artificiais capaces de degradar microplásticos de tereftalato de polietileno o PET —un dos plásticos máis empregados, presente en moitos envases e botellas— e reducilos aos seus compoñentes esenciais, o que permitiría a súa descomposición ou a súa reciclaxe. Para iso usaron unha proteína de defensa da anemone de amorodo (Actinia fragacea), á que lle engadiron a nova función tras un deseño mediante métodos computacionais. Os resultados aparecen publicados na revista Nature Catalysis.
Cada ano prodúcense preto de 400 millóns de toneladas de plásticos no mundo, unha cifra que aumenta ao redor dun 4% anualmente. As emisións que resultan da súa fabricación son un dos elementos que contribúen ao cambio climático, e a súa presenza ubicua nos ecosistemas conleva graves problemas ecolóxicos.
Co tempo, o PET ou tereftalato de polietileno vaise desgastando formando partículas cada vez máis pequenas —os chamados microplásticos—, o que agrava os problemas ambientais. O PET supón xa máis do 10% da produción global de plásticos e a súa reciclaxe é escasa e pouco eficiente.
“O que facemos é algo así como engadirlle novos complementos a unha ferramenta multiusos para dotala doutras funcionalidades diferentes”
VÍCTOR GUALLAR, profesor ICREA
“O que facemos é algo así como engadirlle novos complementos a unha ferramenta multiusos para dotala doutras funcionalidades diferentes”, explica Víctor Guallar, profesor ICREA no BSC-CNS e un dos responsables do traballo. Eses complementos consisten en apenas tres aminoácidos que funcionan como tesoiras capaces de cortar pequenas partículas de PET. Neste caso engadíronse a unha proteína da anemone Actinia fragacea, que carece en principio desta función e que na natureza “funciona como un trade celular, abrindo poros e actuando como mecanismo de defensa”, explica o investigador.
A aprendizaxe automática e os súperordenadores usados nesta enxeñería de proteínas permiten “predicir onde se van a unir as partículas e onde debemos colocar os novos aminoácidos para que poidan exercer a súa acción”, resume Guallar. A xeometría resultante é bastante similar á da encima PETasa da bacteria Idionella sakaiensis, capaz de degradar este tipo de plástico e descuberta en 2016 nunha planta de reciclaxe de envases en Xapón.
Os resultados indican que a nova proteína é capaz de degradar micro e nanoplásticos de PET con “unha eficacia entre 5 e 10 veces superior á das PETasas actualmente no mercado e a temperatura ambiente”, explica Guallar.
“Poderían ser usados en depuradoras para degradar esas partículas que non vemos, pero que son moi difíciles de eliminar”
VÍCTOR GUALLAR, profesor ICREA
Outras aproximacións precisan actuar a temperaturas superiores a 70°C para facer o plástico máis moldeable, o que conleva altas emisións de CO2 e limita a súa aplicabilidade. Ademais, a estrutura da proteína en forma de poros escolleuse porque permite o paso de auga polo seu interior e porque pode ser ancorada a membranas similares ás que se usan en plantas de desalinización. Isto facilitaría o seu uso en forma de filtros, que “poderían ser usados en depuradoras para degradar esas partículas que non vemos, pero que son moi difíciles de eliminar e que inxerimos”, destaca Manuel Ferrer, investigador do CSIC no ICP-CSIC e outro dos coordinadores do estudo.
Un deseño que permite a depuración e a reciclaxe
Outra vantaxe da nova proteína é que se deseñaron dúas variantes, segundo os lugares de colocación dos novos aminoácidos. O resultado é que cada unha delas dá lugar a diferentes produtos. “Unha variante descompón as partículas de PET de forma máis exhaustiva, polo que podería usarse para a súa degradación en plantas depuradoras. A outra dá lugar aos compoñentes iniciais que se necesitan para a reciclaxe. Desta forma podemos depurar ou reciclar, segundo as necesidades”, explica Laura Fernández López, que realiza a súa tese doutoral no Instituto de Catálisis e Petroleoquímica do CSIC (ICP-CSIC).
O deseño actual xa podería ter aplicacións, segundo os investigadores, pero a flexibilidade da proteína —á que comparan cunha “ferramenta multiusos”— permitiría engadir e probar novos elementos e combinacións, explica a Dra. Sara García Linares, da Universidade Complutense de Madrid. “O que buscamos é axuntar o potencial das proteínas que nos dá a natureza e a aprendizaxe automática con súperordenadores para producir novos deseños que nos permitan alcanzar unha contorna saudable de cero plásticos”, resume Ferrer.
“Os métodos computacionais e a biotecnoloxía pódennos permitir atopar solucións a moitos dos problemas ecolóxicos que nos afectan”, conclúe Guallar.
Haber se é verdade e acadamos desfacérmonos dos
plásticos que nos invaden .
Sería de gran axuda , dende logo …