El plástico es un problema muy grave. ¿Pueden realmente las plantas producir plástico?

Con algunos ajustes genéticos, una bacteria del suelo con apetito por los hidrocarburos podría convertirse en una fábrica biológica, convirtiendo un recurso renovable pero frustrantemente sin explotar en una alternativa ubicua al plástico. Al igual que los investigadores del Centro de Investigación de Bioenergía de los Grandes Lagos, financiado por la UW-Madison, que esperan convertir plantas leñosas en alternativas al petróleo para producir combustibles y otros productos químicos, han estado buscando lo que constituye el azúcar de las plantas en la celulosa de la pared celular. Gran parte del trabajo para obtener estos azúcares implica eliminar la lignina, un polímero que llena los espacios entre la celulosa y otros componentes químicos en las paredes celulares.

Boko Park-Popular Science: Esto deja mucha celulosa útil, pero también mucha lignina, que nunca ha sido de mucho valor. Las fábricas de papel han estado extrayendo lignina de la madera para fabricar papel durante más de un siglo, pero se descubrió que la lignina tenía poco valor y tuvo que quemarse en calderas de las fábricas de papel. ¿Miguel, estudiante de posgrado en ingeniería civil y ambiental en la Universidad de Wisconsin-Madison? Pérez dijo: La lignina se puede utilizar para todo menos para dinero. Pero es posible que no conozcan la civeta de Novossen Gobind tan bien como él. Daniel Noguera, profesor de ingeniería civil y ambiental del GLBRC y el Instituto de Energía de Wisconsin, y sus colegas publicaron un artículo en la revista Green Chemistry.

Alex D., investigador postdoctoral de la Universidad de Wisconsin-Madison, estudió un plato con franjas de orquídeas N-aromáticas (amarillas). La hierba de avión es una bacteria del suelo que convierte un recurso renovable (lignina en las células vegetales) en un sustituto de los plásticos a base de petróleo. Foto: Chelsea Marmot de GLBRC estudia cómo se puede utilizar N. aromatica para convertir la lignina en productos más valiosos. Noguera dijo: La lignina es la fuente más abundante de compuestos aromáticos en la Tierra además del petróleo. Sin embargo, esta molécula de lignina grande y compleja es muy difícil de descomponer de manera eficiente en componentes útiles. Aquí entran las bacterias, que se aislaron por primera vez y prosperaron en suelos ricos en compuestos aromáticos antes de que los productos derivados del petróleo se contaminaran. Los almizcles aromáticos son embudos biológicos de hidrocarburos aromáticos en la lignina, donde otros microorganismos eligen. Es único porque puede descomponer casi todas las ligninas diferentes en hidrocarburos aromáticos más pequeños. Otros microbios que se han probado antes pueden ser capaces de digerir varios compuestos aromáticos que se encuentran en la lignina. Este microorganismo ya es muy bueno para degradar muchos compuestos cuando se encuentra. Esto hace que este microorganismo sea muy prometedor.

Durante su proceso de digestión, los microorganismos convierten estos compuestos aromáticos en ácido 2-pirrol-4,6-dicarboxílico; el nombre más manejable es PDC. Al eliminar tres genes del microbio, los investigadores convirtieron el PDC medio en el final de la línea. Estas bacterias diseñadas se convierten en un embudo en el que entran diferentes ligninas y sale el PDC. Los bioingenieros japoneses han utilizado el PDC para producir una variedad de materiales que serán útiles en productos de consumo. Se descubrió que el compuesto funciona tan bien o mejor que los aditivos a base de petróleo más comunes en los polímeros de PET. Los polímeros PET incluyen botellas de plástico y fibras sintéticas y actualmente son el polímero más común producido en el mundo. Mientras el PDC esté más disponible, será una alternativa atractiva al plástico (se descompone naturalmente en el medio ambiente y no lixivia compuestos similares a las hormonas en el agua).

Bajo el microscopio, la civeta aromática se aisló originalmente de un suelo contaminado con productos derivados del petróleo. Cuando conoció a los científicos del GLBRC, ya tenía un apetito saludable. Su modificación genética de microbios podría impulsar una industria de plásticos renovables. Imagen: GLBRC No existe ningún proceso industrial para hacer esto ya que el PDC es difícil de lograr con las rutas existentes. Pero si fabricamos biocombustibles a partir de celulosa, producir lignina (algo que antes se quemaba) puede convertir eficientemente la lignina en PDC, lo que podría cambiar el mercado de las aplicaciones industriales de este compuesto. Actualmente, las variaciones genéticamente modificadas de la civeta aromática pueden convertir al menos el 59% de los compuestos potencialmente útiles de la lignina en PDC. Pero la nueva investigación muestra un mayor potencial y Pérez apunta a controlar aún más los microbios. Si estos tubos pudieran producirse a velocidad y volumen suficientes, se podría crear una nueva industria.