La bacteria del suelo recicla desechos plásticos multicolores

Crédito: Marc Newberry/Unsplash

Las operaciones de reciclaje y recuperación se ven abrumadas por el volumen de desechos plásticos en los vertederos, lo que ha provocado una crisis mundial de contaminación. Los desechos plásticos diversos podrían aprovecharse como fuente de productos químicos útiles. Los investigadores han explorado los procesos químicos y biológicos para desarrollar sistemas de reciclaje que conviertan los desechos plásticos mezclados en productos químicos comercialmente valiosos. Sin embargo, un obstáculo en tales esfuerzos de reciclaje es la diversidad química y la complejidad de los desechos plásticos.

Un nuevo estudio publicado en la revista Science el 13 de octubre informa un proceso de dos pasos que combina mecanismos químicos y biológicos para convertir desechos plásticos mixtos en productos químicos ventajosos. Los ingenieros químicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable y el Consorcio BOTTLE en Golden, Colorado, el Laboratorio Nacional Oak Ridge en Tennessee, el Instituto Tecnológico de Massachusetts y la Universidad de Wisconsin Madison, desarrollaron el proceso híbrido e ilustraron su capacidad para generar productos químicos utilizables.

"Sullivan et al. destacan cómo los procesos químicos y biológicos híbridos pueden permitir el reciclaje de plástico que de otro modo sería inalcanzable", escribió Ning Yan, PhD, profesor asociado en el departamento de ingeniería química y biomolecular de la Universidad Nacional de Singapur, en una Perspectiva relacionada. artículo en el mismo número de la revista. (Yin no participó en el estudio).

Estas pequeñas moléculas generadas a través del paso de autooxidación inicial proporcionan sustratos adecuados para la conversión biológica. Luego, los investigadores modificaron genéticamente una bacteria del suelo, Pseudomonas putida, para generar sustancias químicas útiles a partir de estos compuestos oxigenados en un paso de bioconversión en tándem. Para ilustrar la aplicación, los científicos convirtieron mezclas de polietileno de alta densidad (HDPE), poliestireno (PS) y tereftalato de polietileno (PET), los componentes más abundantes de los desechos plásticos, en b-cetoadipato o polihidroxialcanoatos.

"Diseñamos dos cepas de Pseudomonas putida: primero, para convertir acetato, dicarboxilatos C4 a C17, benzoato y tereftalato en polihidroxialcanoatos, un poliéster natural con crecientes aplicaciones industriales, y segundo, para usar acetato y dicarboxilatos para el crecimiento mientras convertíamos benzoato y tereftalato en β-cetoadipato, un monómero para polímeros con rendimiento mejorado", señalaron los autores.

Las prácticas actuales de reciclaje de plástico requieren una clasificación compleja y costosa de los tipos de plástico y producen productos finales de menor calidad y valor. Este nuevo enfoque de dos etapas es efectivo para convertir mezclas de desechos plásticos posconsumo en valiosos productos químicos especializados.

Los polihidroxialcanoatos son una familia de bioplásticos adecuados para diversos materiales médicos y otras aplicaciones. Por otro lado, la ruta del β-cetoadipato, que se encuentra ampliamente en bacterias y hongos del suelo, degrada una variedad de compuestos, incluidos benzoatos y ligninas, a β-cetoadipato, que a su vez puede convertirse en intermediarios del ácido tricarboxílico (TCA). ciclo, el principal mecanismo biológico generador de energía.

Si bien los autores demostraron el enfoque mediante la producción de β-cetoadipato o polihidroxialcanoatos, observaron que la ingeniería genética de los componentes de la vía metabólica microbiana podría permitir la conversión de plástico mixto a medida en una variedad de plataformas o productos químicos especiales.

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