Botellas de plástico, canastillas, envoltorios:los envases livianos hechos de plástico PET se convierten en un problema si no se reciclan. Científicos de la Universidad de Leipzig han descubierto ahora una enzima altamente eficiente que degrada el PET en un tiempo récord. La enzima PHL7, que los investigadores encontraron en un montón de compost en Leipzig, podría hacer posible el reciclaje biológico de PET mucho más rápido de lo que se pensaba anteriormente. Los hallazgos ahora se han publicado en la revista científica ChemSusChem y seleccionado como tema de portada.

Una forma en que las enzimas se utilizan en la naturaleza es por bacterias para descomponer partes de plantas. Se sabe desde hace algún tiempo que algunas enzimas, las llamadas hidrolasas que escinden poliéster, también pueden degradar el PET. Por ejemplo, la enzima LCC, que se descubrió en Japón en 2012, se considera un "devorador de plástico" particularmente eficaz. El equipo dirigido por el Dr. Christian Sonnendecker, un investigador de la Universidad de Leipzig que inicia su carrera, está buscando ejemplos no descubiertos anteriormente de estos ayudantes biológicos como parte de los proyectos MIPLACE y ENZYCLE, financiados con fondos europeos. Encontraron lo que estaban buscando en Südfriedhof, un cementerio en Leipzig:en una muestra de un montón de compost, los investigadores encontraron el modelo de una enzima que descompuso el PET a una velocidad récord en el laboratorio.

Los investigadores del Instituto de Química Analítica encontraron y estudiaron siete enzimas diferentes. El séptimo candidato, llamado PHL7, logró resultados en el laboratorio que estaban significativamente por encima del promedio. En los experimentos, los investigadores agregaron PET a recipientes con una solución acuosa que contenía PHL7 o LCC, el líder anterior en la descomposición de PET. Luego midieron la cantidad de plástico que se degradó en un período de tiempo determinado y compararon los valores entre sí.

El resultado:en 16 horas, PHL7 hizo que el PET se descompusiera en un 90 por ciento; al mismo tiempo, LCC logró una degradación de solo el 45 por ciento. "Entonces, nuestra enzima es dos veces más activa que el estándar de oro entre las hidrolasas que escinden poliéster", explica Sonnendecker. Por ejemplo, PHL7 descompuso una canastilla de plástico, del tipo que se usa para vender uvas en los supermercados, en menos de 24 horas. Los investigadores encontraron que un solo bloque de construcción en la enzima es responsable de esta actividad por encima del promedio. En el sitio donde otras hidrolasas que escinden poliéster previamente conocidas contienen un residuo de fenilalanina, PHL7 transporta una leucina.

El reciclaje biológico de PET tiene algunas ventajas en comparación con los métodos de reciclaje convencionales, que se basan principalmente en procesos térmicos en los que los residuos plásticos se funden a altas temperaturas. Estos procesos consumen mucha energía y la calidad del plástico disminuye con cada ciclo de reciclaje. Las enzimas, por otro lado, solo requieren un ambiente acuoso y una temperatura de 65 a 70 grados centígrados para su trabajo. Otra ventaja es el hecho de que descomponen el PET en sus componentes ácido tereftálico y etilenglicol, que luego se pueden reutilizar para producir nuevo PET, lo que da como resultado un ciclo cerrado. Sin embargo, hasta ahora, el reciclaje biológico de PET solo ha sido probado en una planta piloto en Francia.

"La enzima descubierta en Leipzig puede hacer una contribución importante para establecer procesos alternativos de reciclaje de plástico que ahorren energía", dice el profesor Wolfgang Zimmermann, quien desempeñó un papel clave en el establecimiento de actividades de investigación sobre tecnologías basadas en enzimas en la Universidad de Leipzig. "Debido a los enormes problemas causados ​​por la carga global de los desechos plásticos en el medio ambiente, es cada vez más importante encontrar métodos ecológicos para reutilizar el plástico en una economía circular sostenible. El biocatalizador ahora desarrollado en Leipzig ha demostrado ser altamente efectivo en la descomposición rápida de envases de alimentos PET usados ​​y es adecuado para su uso en un proceso de reciclaje respetuoso con el medio ambiente en el que se puede producir plástico nuevo a partir de los productos de descomposición".

Los investigadores de Leipzig esperan que la enzima PHL7 recién descubierta pueda promover el reciclaje biológico en la práctica y están buscando socios industriales para este propósito. Están convencidos de que la mayor velocidad reducirá significativamente los costos de reciclaje. Durante los próximos dos o tres años, su objetivo es crear un prototipo que permita cuantificar con mayor precisión los beneficios económicos de su rápido proceso de reciclaje biológico.

Los científicos del equipo del profesor Jörg Matysik en el Instituto de Química Analítica también quieren dilucidar la estructura y función de las enzimas utilizando la espectroscopia de RMN. También están trabajando en un nuevo método de pretratamiento para resolver un problema en el reciclaje biológico:la descomposición de PET por enzimas hasta ahora solo ha funcionado para el llamado PET amorfo, que se usa en cosas como empaques de frutas, pero no para botellas de plástico hechas de PET. con mayor cristalinidad. + Explora más

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