Por Audrey Carleton
Los científicos modificaron una enzima que puede descomponer el plástico en una semana para crear material fresco para nuevos productos.
Un grupo de científicos de la Universidad de Texas en Austin ha creado una enzima modificada que puede descomponer plásticos que, de otro modo, tardarían siglos en degradarse en cuestión de días.
Los investigadores, que publicaron sus hallazgos en la revista revisada por pares Nature la semana pasada, utilizaron el aprendizaje automático para aterrizar en mutaciones para crear una proteína de acción rápida que puede descomponer los componentes básicos del tereftalato de polietileno (PET), una resina sintética utilizada en las fibras. para ropa y plástico que, según el estudio, representa el 12 por ciento de los desechos globales.
Lo hace a través de un proceso llamado despolimerización, en el que un catalizador separa los bloques de construcción que componen el PET en sus monómeros originales, que luego pueden volver a polimerizarse (reconstruirse en plástico virgen) y convertirse en otros productos. Lo más impresionante es que las enzimas descompusieron el plástico en una semana.
“Algo que podemos hacer es descomponerlo en sus monómeros iniciales”, dijo Hal Alper, profesor de Ingeniería Química y autor del artículo, a Motherboard por teléfono. “Y eso es lo que hace la enzima. Y luego, una vez que tiene su monómero original, es como si estuviera haciendo plástico nuevo desde cero, con la ventaja de que no necesita usar recursos de petróleo adicionales”.
“Esto tiene ventajas sobre el reciclaje tradicional de bandas”, agregó Alper. “Si tuviera que derretir el plástico y luego volver a moldearlo, comenzaría a perder la integridad del plástico en cada ronda que pasa con el reciclaje. En comparación con aquí, si puede despolimerizar y luego volver a polimerizar químicamente, puede fabricar plástico PET virgen todas y cada una de las veces”.
Su trabajo se suma a una línea de consulta existente sobre las enzimas que comen plástico, que se registraron por primera vez en 2005 y desde entonces han sido seguidas por el descubrimiento de 19 enzimas distintas, señala el artículo. Estos se derivan de bacterias naturales que se han localizado viviendo en plástico en el medio ambiente.
Pero muchas de estas enzimas naturales se componen de permutaciones de proteínas que funcionan bien en sus entornos específicos, pero están limitadas por las condiciones de temperatura y pH y, por lo tanto, no se pueden usar en una amplia variedad de entornos, como en los centros de reciclaje. , argumentan los autores. La enzima que Alper y su equipo descubrieron, por el contrario, puede descomponer 51 tipos de PET en un rango de condiciones de temperatura y pH.
Los investigadores llamaron a la enzima FAST-PETase, acrónimo de “PETasa funcional, activa, estable y tolerante”, y llegaron a su estructura exacta utilizando el aprendizaje automático. Se alimentó un algoritmo con 19.000 estructuras de proteínas y se le enseñó a predecir las posiciones de los aminoácidos en una estructura que no está optimizada para sus entornos locales. También usaron la fórmula para reorganizar los aminoácidos de los tipos existentes de PETasa en nuevas posiciones, identificaron combinaciones mejoradas y llegaron a una estructura que mostró 2,4 veces más actividad que una enzima PETasa existente a 40 grados centígrados y 38 veces más actividad a 50 grados. Celsius.
Luego se probó en un rango de temperaturas y condiciones de pH, y continuó superando a las variantes existentes.
“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”, dijo Alper. «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».
La esperanza de Alper y su equipo es que su enzima sea más escalable que la mayoría, y realmente ponga a prueba el PET-ase para abordar la crisis mundial de los plásticos. Ya capaz de soportar una variedad de condiciones, FAST-PETase ahora debe demostrar que puede ser «portátil y asequible a gran escala industrial».
Primero, dice Alper, él y su equipo deben probar FAST-PETase en la amplia gama de diferentes tipos de PET que se encuentran en el flujo de desechos y los desechos que a menudo se encuentran en las botellas de plástico o encima de los contenedores de plástico cuando se reciclan. Si los investigadores encuentran una enzima o un grupo de enzimas con la robustez necesaria para usarse en la práctica, creen que puede ayudar a abordar los » miles de millones de toneladas » de desechos en nuestro medio ambiente.
