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Liberación de nuevas cepas bacterianas en la lucha contra la contaminación plástica

Liberación de nuevas cepas bacterianas en la lucha contra la contaminación plástica

La sobreproducción, el uso excesivo y la eliminación inadecuada de plástico han generado un problema ambiental masivo, ya que el plástico obstruye las vías fluviales, contamina los hábitats naturales y amenaza a muchas especies con una muerte prematura. Esto ha llevado a los investigadores a investigar nuevas formas que puedan aumentar la trituración o el reciclaje de plástico de una manera respetuosa con el medio ambiente.

Se ha publicado un nuevo artículo en Fronteras de la Microbiología Describe el descubrimiento de microbios del suelo en algunos de los ambientes más hostiles de la Tierra.

estancia: Detección de cepas microbianas que degradan plásticos aisladas de plástidos terrestres en los Alpes y el Ártico. Crédito de la imagen: Iurii Stepanov/Shutterstock.com

introducción

Cada año se producen más de 360 ​​megatoneladas de plástico. El polietileno (PE), el plástico más utilizado, dura décadas en el medio ambiente. El uso de dichos plásticos en artículos desechables contribuye significativamente al problema de los desechos plásticos, junto con los diversos desafíos asociados con la separación y el reciclaje de los desechos plásticos.

El plástico puede llegar a lugares remotos de la Tierra como resultado del turismo, los vientos y las corrientes oceánicas. Sin embargo, si bien los científicos han investigado métodos mecánicos y químicos para descomponer los plásticos, estas metodologías están asociadas con algunas limitaciones que impiden su aplicación generalizada.

Las enzimas microbianas también se pueden usar para degradar los plásticos de compuestos de cadena corta, dímeros y monómeros. Esto ocurre a través de una biopelícula en la superficie del plástico que consiste en colonias microbianas. Los fragmentos de plástico digeridos se descomponen aún más dentro de las células microbianas para producir agua y dióxido de carbono o sintetizar otros compuestos beneficiosos.

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Las poblaciones microbianas asociadas con el plástico se seleccionan por su capacidad para utilizar el plástico como fuente de energía de carbono en suelos pobres. Tales vías se pueden seleccionar utilizando enzimas apropiadas en lugar de todo el microbio, lo que da como resultado monómeros plásticos que se pueden reutilizar como plástico nuevo. Esto conduciría a una economía plástica circular.

Si bien los investigadores han demostrado una y otra vez que los plásticos pueden degradarse y ser utilizados por los microbios, otros han demostrado que esto ocurre a tasas beneficiosas solo en condiciones óptimas, que a menudo no están disponibles en la naturaleza. Por ejemplo, la superficie de la Tierra suele ser mucho más fría que las condiciones de laboratorio en las que se produce la descomposición del plástico.

Los microbios adaptados al frío y sus enzimas pueden cerrar esta brecha y ayudar en el reciclaje industrial de plásticos sin necesidad de calor, ahorrando así energía y costos. Estas enzimas son a menudo más amplias en su espectro de acción que aquellas que son activas en rangos de temperatura moderados.

El uso de enzimas acondicionadas en frío también reduce el potencial de reacciones no deseadas y aumenta la pureza del producto final. Sin embargo, no se han estudiado los microbios que pueden descomponer los plásticos biodegradables a temperaturas inferiores a 20 °C.

sobre estudiar

En el estudio actual, los científicos aislaron 34 microbios que pueden sobrevivir y crecer en temperaturas frías. Esto se logró utilizando plásticos obtenidos de suelos árticos, así como de suelos alpinos y árticos incubados a bajas temperaturas en el laboratorio.

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Los experimentos se diseñaron para explorar la capacidad de estas bacterias para descomponer el polietileno, así como nuevos plásticos biodegradables, incluidos el poliéster y el poliuretano (PUR; Impranil®), ecovio® y BI-OPL, dos películas plásticas comerciales hechas de polibutileno. – tereftalato (PBAT) y ácido poliláctico (PLA), PBAT puro y PLA puro.

¿Qué mostró el estudio?

Diecinueve de las cepas microbianas lisadas con PUR se dispersaron en el medio. Doce cepas fueron capaces de degradar ecovio®, mientras que cinco cepas degradaron BI-OPL. El polietileno continuó resistiendo la descomposición bacteriana.

Usando resonancia magnética nuclear (RMN), los científicos también confirmaron que las películas plásticas biodegradables perdieron sus componentes PBAT y PLA por la actividad de ocho y siete cepas, respectivamente.

Con la ayuda de una sonda que producía fluorescencia cuando el PBAT se descomponía en sus monómeros, se descubrió que varias cepas presentaban actividad degradante del PBAT.

neofresia Y Luckilola Las cepas degradan efectivamente todos los plásticos biodegradables probados en este estudio. En particular, la biodegradación varía con el medio de cultivo, ya que cada cepa tiene condiciones óptimas específicas.

seres vivos del pueblo ActinobacteriaY proteobacteria, Y Ascomicota Fueron las únicas subespecies que se encontraron en la plastisfera en las regiones frías de la Tierra. particularmente, Ascomicota Parece ser particularmente eficaz en la descomposición de PUR a temperaturas más bajas.

¿Cuáles son los efectos?

En este estudio, la degradación del plástico tomó de dos a cuatro meses con las cepas probadas, con menos de la mitad de la masa del producto perdida al final del estudio. Esto puede deberse a una descomposición incompleta, a la resistencia al colapso de ciertos componentes de la película plástica oa ciertas propiedades del propio material, como propiedades cristalinas que no favorecen la descomposición.

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Se pueden ofrecer muchas otras causas, incluida la acidificación del medio de cultivo o la falta de nutrientes esenciales en puntos posteriores del crecimiento del cultivo.

Los microorganismos crioadaptados aislados no solo son valiosos para degradar plásticos en el medio ambiente, sino que también pueden ser útiles para reciclar o reciclar mediante la producción de enzimas activas que degradan plásticos a temperaturas más bajas.. “

El descubrimiento de nuevas cepas microbianas que pueden descomponer las películas plásticas biodegradables, así como los poliuretanos, podría respaldar el uso generalizado de dichos plásticos, convirtiéndolos en un componente clave de la economía circular de los plásticos.

Referencia de la revista:

  • Ruthie G, Serry M, Brunner I, et al. (2023). Detección de cepas microbianas que degradan plásticos aisladas de plástidos terrestres en los Alpes y el Ártico. Fronteras en Microbiología. hacer: doi: 10.3389/fmicb.2023.1178474.

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