Biodegradación de polímeros

Un análisis científico cuestiona la degradación enzimática de poliolefinas

El desarrollo de enzimas capaces de despolimerizar PET ha convertido la biocatálisis en una de las vías emergentes de reciclaje de determinados plásticos. Trasladar esa estrategia a poliolefinas y otros polímeros no hidrolizables resulta, sin embargo, considerablemente más complejo y parte de la evidencia publicada hasta ahora necesita una validación más rigurosa.

Ésa es la conclusión principal de una revisión crítica publicada el 16 de septiembre en Nature. Nature lo clasifica formalmente como “Perspective”, más que como un estudio experimental convencional. Es una revisión crítica y metodológica de la evidencia existente y propone buenas prácticas experimentales para demostrar de verdad la degradación de polímeros no hidrolizables. El trabajo analiza los métodos utilizados para atribuir actividad degradadora a enzimas y microorganismos sobre polímeros cuyos esqueletos contienen enlaces carbono-carbono y propone un conjunto de buenas prácticas para verificar si se produce realmente una deconstrucción del material.

La diferencia química es importante. En polímeros con enlaces hidrolizables, como el PET, determinadas enzimas pueden romper enlaces éster de la cadena. En las poliolefinas, en cambio, el esqueleto saturado de enlaces carbono-carbono resulta mucho más resistente. Los autores consideran que, tras décadas de investigación, la demostración de una degradación biocatalítica apreciable de este segundo grupo continúa siendo ambigua.

Entre los problemas identificados figuran ensayos poco comparables, técnicas cualitativas o con resolución insuficiente, caracterización incompleta de los sustratos y falta de identificación y análisis bioquímico adecuados de las enzimas propuestas. El artículo reclama mejores controles, una definición precisa de las condiciones de reacción y métodos que permitan demostrar cambios químicos y moleculares inequívocos en el polímero.

El debate no es meramente teórico. En 2024, varios de los investigadores que participan ahora en esta revisión intentaron reproducir dos trabajos que habían atribuido capacidad para degradar PE y PVC a determinadas enzimas. Al repetir los experimentos con diferentes sustratos y condiciones no detectaron actividad sobre ninguno de los dos polímeros.

En el caso del PVC, aquel estudio concluyó además que una de las señales de espectroscopia infrarroja interpretadas originalmente como evidencia de oxidación podía explicarse por la adsorción de proteína sobre la superficie del polímero. Los investigadores tampoco observaron degradación del PE al ensayar la proteína denominada Ceres ni al tratar film de PE con saliva de larvas de Galleria mellonella en las condiciones analizadas.

Aquella reproducción no demostró que la degradación biológica de estos materiales sea imposible. Sí cuestionó que las dos enzimas concretas tuvieran la actividad inicialmente atribuida y puso de manifiesto el riesgo de obtener falsos positivos cuando las transformaciones son pequeñas y se utilizan indicadores indirectos.

La nueva publicación pretende convertir esa controversia en criterios experimentales comunes. Los autores proponen protocolos sobre condiciones de reacción, controles negativos y positivos, caracterización de productos y sustratos y ensayos bioquímicos que permitan distinguir una modificación superficial, la degradación de aditivos o contaminantes y una auténtica ruptura de la cadena polimérica.

El análisis diferencia además este problema de los avances conseguidos con polímeros hidrolizables. En PET, la presencia de enlaces éster ha permitido desarrollar enzimas capaces de despolimerizar el material y recuperar sus componentes. La química de PE, PP, PS o PVC plantea un desafío distinto porque sus cadenas carecen de esos enlaces susceptibles de hidrólisis y requieren mecanismos capaces de atacar enlaces carbono-carbono mucho más inertes.

Tres de los autores de la revisión de Nature declaran patentes relacionadas con procesos híbridos químico-biológicos para convertir residuos plásticos; el resto no declara intereses competidores. El artículo fue sometido a revisión por pares.

Para la industria, el mensaje es menos espectacular que la aparición periódica de una nueva enzima, bacteria o insecto presentado como capaz de 'comerse' el plástico, pero resulta especialmente relevante para valorar tecnologías emergentes. El potencial de la biotecnología para tratar residuos plásticos sigue abierto, aunque demostrar actividad real sobre PE, PP y otros polímeros no hidrolizables exige evidencias capaces de probar que se rompe la cadena polimérica y no únicamente que cambia su superficie o desaparece alguno de sus componentes menores.