Algas, bacterias y hongos, nuestros aliados
01 jul 2021
Vivimos una guerra contra el plástico. Alguna vez fue nuestro aliado y nos permitió aliviar el peso de nuestros envases, proteger nuestros alimentos de la contaminación, prolongar su durabilidad y aportar soluciones para la producción de innumerables materiales. Hoy se ha constituido en un temible enemigo.
La invasión de los plásticos se ha producido de forma creciente y arrasadora en los últimos 70 años. La producción global de plásticos ronda los 400 millones de toneladas anuales. Si se suma la producción de plástico durante todos esos años, en 2015 ya habían producido 7.800 millones de toneladas de plástico, es decir una tonelada de plástico por persona en el mundo.
EL FRENTE DE BATALLA
No solo han logrado invadir la superficie terrestre del Planeta sino que han convertido a los océanos en un enorme vertedero de desechos. Y preparan una colosal invasión de aquí al 2040, un verdadero tsunami de plástico nuevo.
Casi la mitad (42%) del plástico utilizado en el mundo se utiliza para el empaquetado de alimentos y productos manufacturados que los consumidores emplean tan solo unos minutos y luego desechan. Es lo que se llama “plásticos de un solo uso”.
Pero además, casi el 66% de la producción total de plásticos es de corto uso (objetos cotidianos, cepillos de dientes, vajilla, envases, juguetes, pañales, etc.), lo que hace que los volúmenes de basura plástica sean similares a los volúmenes de plástico producidos.
La invasión es colosal. Cada minuto, se introducen en el mercado mundial un millón de botellas de plástico. Botellas que tardan unos 450 años en descomponerse a la intemperie y que sumergidas o enterradas puede permanecer 1.000 años.
La gran mayoría de esos desechos terminan en los océanos que han sido convertidos en un enorme vertedero de basura plástica. Cada año, entre 8 y 11 millones de toneladas de residuos plásticos acaban allí. Si la tendencia se mantiene, los mares del mundo contendrán más plástico que peces en 2050 (ONU).
En la actualidad, solo el 9% de todo el plástico producido y consumido a nivel mundial se recicla, el 12% se incinera, y la gran mayoría (79%) termina en vertederos y en medio de la naturaleza.
Una investigación de la Universidad de Leeds (Inglaterra) advierte que esa situación se agravará: “Descubrimos que el plástico que ingresa al medio marino se duplicará para 2040 y, a menos que el mundo actúe, se arrojarán más de 1.300 millones de toneladas de desechos plásticos en la tierra y en los cuerpos de agua”.
Si no planteamos avances consistentes y rápidos en la guerra contra el plástico, podríamos estar ante una invasión a gran escala: los 11 millones de toneladas de plástico vertidas al océano (2016) podrían elevarse a un rango entre 22 y 53 millones de toneladas al año en la próxima década.
Un estudio del Center for International Environmental Law (CIEL) estima que la polución generada por la producción global de plásticos y su posterior incineración, equivale a las emisiones de casi 200 centrales eléctricas a carbón (2019).
EL ENEMIGO INTERNO
En esta guerra tenemos “enemigos internos”. Más del 90% de los plásticos del mundo se producen a partir de combustibles fósiles. Y las principales compañías petroleras como ExxonMobil, Shell y Saudi Aramco, han decidido aumentar su producción de plásticos pese a los daños que han ocasionado al medioambiente.
Lo hacen por una simple razón: quieren aumentar sus ganancias y compensar un presunto retroceso en el consumo de combustibles fósiles, que atribuyen a la respuesta global que los ciudadanos ante el cambio climático.
Ante la declinación de la industria petrolera, prevén multiplicar su producción plástica, la ‘tabla de salvación’ para sus contaminantes negocios. Pese a las consecuencias, la Agencia Internacional de Energía (AIE) lo celebra: los productos petroquímicos como el plástico serán los que provoquen el crecimiento de la demanda de petróleo hasta 2050.
Como advirtió Beth Gardiner en The Plastics Pipeline: A Surge of New Production Is on the Way (dic.2019. Yale University Review): “Pronto se verá un mundo aún más inundado de plástico…. Las principales compañías petroleras, ante la perspectiva de una menor demanda de sus combustibles, están aumentando su producción de plásticos”.
Naciones Unidas alerta que desde los ‘50, el plástico ha superado a cualquier otro material y la mayoría de los productos están diseñados para ser descartados después de un solo uso: “…cinco billones de bolsas de plástico se utilizan cada año y un millón de botellas de plástico son compradas cada minuto” (Leo Heileman, PNUMA.
La difícil degradación de este material y la resistencia de las grandes corporaciones a reemplazarlo se ha convertido en una de las principales amenazas para el Planeta. Estamos perdiendo la batalla. El impacto de los plásticos ha obligado a la humanidad a buscar alternativas, aumentando el reciclaje y la reducción de desechos, pero parecen armas insuficientes para frenar la invasión.
Por otra parte, el plástico está penetrando de manera encubierta como microplásticos (menos de 5 mms. de diámetro) en todas partes… incluso en nuestros propios organismos.
Una investigación de universidades de EEUU publicada en Science en junio 2020, demuestra las partículas microplásticas se están acumulando aún en las áreas más aisladas del país como parques nacionales y áreas silvestres. Más de 1.000 toneladas métricas anuales, arrastradas por el viento y la lluvia. Sí, llueve plástico!!! Y estiman que 11.000 millones Tm. de plástico se acumularán en el ambiente para 2025.
Como esas partículas están en suspensión en el aire, las respiramos y constituyen un riesgo severo para la salud humana y también se verifican en organismos animales(Ver Más Azul n°15, dic 2020, “Anna Du y los microplásticos del mar” y n°17, febrero 2021, “Terminar con la polución plástica es posible”).
Micro-plásticos y nano-plásticos han sido detectados en la sal de mesa comercial, en análisis de sangre en niños de Europa y EEUU, en la mayor parte de las aguas embotelladas y también en el agua de red. Un nuevo estudio de Universidad Estatal de Arizona detectó micro y nano-plásticos en órganos humanos como pulmones, hígado, bazo y riñones. Los resultados del estudio confirmaron la presencia de plásticos en el 100% de las muestras.
Otro informe (Universidad de Newcastle-Australia) concluye que los seres humanos estamos ingiriendo cinco gramos de plástico por semana, lo que equivale a comerse una tarjeta de crédito cada siete días. Eso significa unos 21 gramos al mes, poco más de 250 gramos al año.
Naciones Unidas ha señalado claramente cuál es el camino: “O nos divorciamos del plástico o nos olvidamos del Planeta”. Los informes del PNUMA recuerdan que, si se mantienen las cosas como están, la guerra contra el plástico estará perdida.
AL ENCUENTRO DE LOS ALIADOS
Pero en diversos frentes, la humanidad lucha secretamente por encontrar aliados en esta guerra desigual. Y los está encontrando.
Cientos de laboratorios y científicos en todo el mundo buscan encontrar soluciones para mitigar al máximo sus efectos. O para terminar con el plástico, tal como lo conocemos. Y desarrollan alternativas biodegradables al plástico, que permitan su rápida destrucción.
Descubrimientos recientes han demostrado que las bacterias pueden ser nuestros aliados para abordar el gravísimo problema de los residuos plásticos. El descubrimiento de enzimas producidas por bacterias en centros de reciclaje de Japón y se alimentan del material como fuente de energía, y del uso de biopelículas bacterianas que permiten atrapar partículas de micro-plásticos difíciles de rastrear, han sido la puerta de importantes avances.
En esa tarea, la comunidad científica está encontrando aliados naturales que faciliten la biodegradación, desarrollando formas de plástico que en lugar de tardar siglos en descomponerse puedan hacerlo fácilmente tras su uso. Como se sabe, los polietilenos son muy resistentes a la descomposición biológica, al punto que en 100 años se degradan menos del 0,5%.
Uno de ellos es una bacteria Ideonella sakaiensis 201-F6, con capacidad para digerir el plástico de un solo uso, como las botellas de refrescos (polietileno tereftalato-PET). Un grupo de científicos del Instituto de Tecnología de Kyoto y de la Universidad de Keio (Japón) descubrió una enzima clave para el proceso de degradación: la PETsa, que divide las moléculas del plástico de forma que las bacterias puedan absorberlo.
En otros centros científicos del Planeta (en Reino Unido, EEUU, China, Brasil y otros países) avanzan sobre ese descubrimiento para combatir la invasión del plástico. En la Universidad de Portsmouth (Reino Unido) y el Departamento de Energía (EEUU) han logrado una mutación de esta enzima que permite la descomposición del plástico hasta un 10% más rápido. Y avanzan para lograr trasplantar esta enzima mutante a bacterias, capaces de sobrevivir a temperaturas a 70ºC, cuando el PET se vuelve viscoso y se disuelve más rápido.
El avance puede ser revolucionario ya que si la enzima PETsa puede digerir el plástico PET –una de las principales fuentes de contaminación planetaria– estaríamos muy cerca de terminar con una de las mayores amenazas que enfrenta la humanidad. Y además abre nuevos horizontes respecto de las enzimas que están en todos los seres vivos y sirven para acelerar reacciones químicas que ocurren en sus respectivos organismos.
También se trabaja sobre la incrustación de enzimas en el plástico durante su producción, lo que puede permitir que el material se descomponga en días, o incluso que se mantenga limpio.
Otra bacteria puede sumarse como aliada en esta lucha. Según estudios científicos de la Universidad de Edimburgo (Escocia) una forma modificada de la bacteria Escherichia coli (una de las enterobacterias que forma parte de la microbiota del tracto gastrointestinal de animales homeotermos, como el ser humano), puede usarse para convertir las botellas de plástico en vainillina, el principal compuesto del aroma de vainilla.
La nueva investigación de los científicos de la Universidad de Edimburgo no sólo pretende descomponer rápidamente los plásticos de un solo uso, sino que usar bacterias para convertirlos en un nuevo producto utilizable.
Ya no se trata de lo habitual en las tareas de reciclaje donde el PET puede reconvertir sus componentes originales para producir nuevos plásticos de PET, mediante distintos métodos. Los científicos de Edimburgo intentar ir más lejos: convertirlo en algo totalmente distinto.
Para ello, desarrollaron una técnica que usa una modificación de la bacteria E. coli y atacar un desecho del PET llamado ácido tereftálico (AT). Mediante un extraordinario proceso de reacciones químicas, la bacteria se añadió a botellas de plástico PET degradadas y convirtió un 79% del AT en vainillina, un valioso producto químico industrial que se usa como ingrediente en herbicidas, cosméticos, productos de limpieza, etc.
El descubrimiento podría constituir una nueva fuente para un producto del que el mundo consume cada año decenas de miles de toneladas. Y podría convertirse en un componente esencial para las baterías líquidas del futuro.
Joanna Sadler, líder del proyecto, destaca la importancia de la innovación: “Este es el primer ejemplo de uso de un sistema biológico para reciclar residuos de plástico y convertirlos en un valioso producto químico industrial, lo que tiene implicaciones muy interesantes para la economía circular. Los resultados de nuestra investigación tienen importantes implicaciones para el campo de la sostenibilidad del plástico y demuestran el poder de la biología sintética para abordar los desafíos del mundo real”.
Otros aliados son determinados hongos con capacidad de degradar en poliuretano. En la búsqueda de métodos alternativos para reducir el plástico, investigadores se encontraron con un peculiar hongo: el Pestalotiopsis microspora que come plástico. Este diminuto integrante del reino fungi podría convertirse en la seta más valiosa del Planeta ya que tiene la capacidad de consumir poliuretano (uno de los principales compuestos de los plásticos).
La habilidad de los hongos para degradar poliuretano en superficies sólidas y líquidas quedó confirmada en 2011, cuando investigadores de las universidades de Yale (EEUU) y San Antonio Abad del Cusco (Perú), cultivaron hongos sobre sustratos con poliuretano plástico (PUR) y el hongo –que vive en los vegetales, mostró ser capaz de alimentarse de plástico e incluso sobrevivir en ambientes con poco oxígeno, como los basurales.
Otra especie de hongo, el Aspergillus tubingensis, hallado en un vertedero de Islamabad (Pakistán), también es capaz de degradar el poliéster poliuretano (PU), otro de los grandes contaminantes plásticos, en semanas. Científicos de Pakistán cultivaron el hongo en un medio líquido durante varios meses, período en el que el poliuretano se descompuso en trozos pequeños. Las pruebas fueron constatadas por los laboratorios del World Agroforestry Centre (ICRAF) y el Instituto Botánico Kunming (China).
Como puede verse, la naturaleza a la que hemos atacado con un modelo de producción y consumo absolutamente irracional, nos sigue aportando soluciones para nuestros desquicios. Algunos animales y algas también se suman como aliados frente al plástico
En 2015, un grupo de científicos de las Universidades de Beihang y Jilian y de los Institutos de Tecnología, de Genómica y de Microbiología de Beijing (China) descubrieron que el gusano de la harina (larva del escarabajo Tenebrio molitor), puede alimentarse de espuma de poliestireno (un plástico muy utilizado como aislante, que no es biodegradable) y sobrevivir como si consumiera salvado, su dieta normal.
En solo 16 días, comprobaron que el 47,7% del carbono de la espuma de poliestireno ingerido por el gusano, se convirtió en CO2 y el resto se extrajo como fécula y biomasa. El secreto de estas larvas son unas bacterias que tienen en su sistema digestivo, que les proporciona la capacidad de descomponer el plástico. El consumo de espuma de poliestireno no afecta a la salud de las larvas, lo que las convierte en una potente arma de destrucción para ese desecho plástico.
El hallazgo –primera vez que prueba la degradación bacteriana de plástico en el intestino de un animal– abre la puerta a extraer esas bacterias y utilizarlas de forma directa para destruir el plástico. Los investigadores están buscando otros insectos que tengan una capacidad similar.
Otro gran aliado lo constituyen determinadas algas marinas. Ante el escenario de millones de toneladas de basura plástica inundando nuestros mares, encontrar un aliado natural en ese medio tiene una importancia trascendental.
Es lo que Prakash Bhuyar y Natanamurugaraj Govindan del Centro y Laboratorio de Recolección de Cultivos de Algas (Universidad de Malasia), Sudhakar Muniyasamy (Unidad de Fabricación y Ciencia de Materiales de Polímeros y Compuestos del CSIR de Sudáfrica ) y colegas de India, han descubierto en aguas de Malasia.
Se trata de unas microalgas autóctonas que pueden contribuir a la biodegradación de desechos de plástico en el mar. Se ha comprobado que las enzimas que sintetizan las microalgas, debilitan los enlaces químicos del polímero del plástico, por lo que se requiere menos energía para degradarlo.
El objetivo de los investigadores involucrados es convertir los plásticos en metabolitos (sustancias naturales producidas durante el proceso de la digestión y otros procesos químicos de los seres vivos). Lo que permitiría revolucionar el reciclaje de plásticos, empleando elementos de la naturaleza para descomponerlos.
El 3 de julio se celebra el Día Internacional Sin Bolsas de Plástico, para advertir sobre la necesidad de abandonar estos productos de un solo uso. Es que este derivado del petróleo se ha convertido en un enemigo declarado. Y en todo el Planeta se desarrollan ideas y proyectos innovadores para terminar con un material que de forma silenciosa nos está arrasando.