Hongo que come plástico El uso de toneladas de plástico y las dificultades para reciclarlo son un gran desafío para la ciencia Los derrames de petróleo ya no son la forma más dramáticamente dañina de contaminación del medio ambiente natural; los plásticos han alcanzado el puesto número uno. Los materiales plásticos son esenciales de la vida moderna, como se puede ver en la gran cantidad de productos de plástico en su entorno; pero la falta de degradabilidad y los crecientes problemas de contaminación del agua y la tierra han llevado a una creciente preocupación por los desechos plásticos. La frase “materiales plásticos” abarca una gama de polímeros, incluidos el policloruro de vinilo (PVC), los poliuretanos, el poliestireno, las poliamidas y los poliésteres con una gama de propiedades y una susceptibilidad diferente a la degradación. El poli (tereftalato de etileno) (PET packaging) es uno de los polímeros sintéticos más abundantemente producidos, que se utiliza para botellas de bebidas y textiles de un solo uso. El PETpackaging desechado se está acumulando en el medio ambiente a un ritmo asombroso y las propiedades que hacen que el PET sea tan útil para nosotros en nuestra vida diaria también le dan una resistencia alarmante a la biodegradación. Podría durar siglos en la mayoría de los entornos naturales Fabricamos alrededor de 350 millones de toneladas métricas de materiales plásticos cada año (Figura 1). Se estima que un total de 8.300 millones de toneladas métricas de plásticos se han producido a nivel mundial durante los últimos 65 años, generando, para 2015, aproximadamente 6.300 millones de toneladas métricas de residuos plásticos. Solo el 9% de esto se recicló, el 79% se acumuló en vertederos o simplemente se desechó en el medio natural (y entre 5 y 13 millones de toneladas métricas de plástico terminan en el océano cada año), el resto se incineró
Figura 1. Residuos domésticos destinados a vertedero. Cada hogar, cada día, en todas partes.
Los plásticos que tienen una columna vertebral de carbono-carbono (homopolímeros, como el PVC y el poliestireno) son resistentes a la degradación química y microbiana. Los poliuretanos contienen otros elementos en la columna vertebral (por ejemplo, nitrógeno u oxígeno; llamados heteropolímeros), y son vulnerables a la degradación microbiana enzimática, que puede limitar la vida útil de los productos hechos de ellos. Para evitar esto, los biocidas de amplio espectro a menudo se incorporan a las mezclas de polímeros para inhibir el crecimiento fúngico y bacteriano. Lo que, por supuesto, solo aumenta el impacto ambiental adverso cuando se desecha el plástico.
Una gran cantidad de cobertura mediática informó de una bacteria recién descubierta aislada del exterior de una instalación de reciclaje de botellas en Japón. La bacteria, una nueva especie llamada Ideonella sakaiensis, tenía la rara capacidad de crecer en PET como una importante fuente de carbono y energía, porque produce dos enzimas capaces de hidrolizar PET y la reacción intermedia, ácido tereftálico mono(2-hidroxietilo). Ambas enzimas son necesarias para convertir enzimáticamente el PET de manera eficiente en sus monómeros ambientalmente benignos, ácido tereftálico y etilenglicol; que resultan ser los monómeros necesarios para la fabricación de plásticos. La última gran acumulación de desechos de polímeros fue la acumulación de lignina que ocurrió en los vastos bosques pantanosos del mundo durante la Era Paleozoica tardía hace unos 300 millones de años. Estas acumulaciones se fosilizaron en las profundas vetas de carbón de las que deriva el término "Período Carbonífero". La lignina, que es el segundo polímero natural más abundante en la Tierra después de la celulosa, no se está acumulando hoy en día porque los hongos basidiomicetos pueden secretar todos los sistemas enzimáticos necesarios para degradar la biomasa vegetal. La lignina polimérica está llena de anillos de benceno, por lo que cualquier microorganismo que intente degradar la lignina libera fenoles, y los fenoles se usan ampliamente como desinfectantes antimicrobianos. Esto, por supuesto, hace que la lignina sea muy resistente al ataque de las bacterias (que es exactamente la razón por la que las plantas la desarrollaron como un componente de sus paredes celulares). Por otro lado, un grupo específico de hongos (conocidos como los hongos de podredumbre blanca) degradan la lignina produciendo enzimas oxidantes que se liberan de sus hifas y generan peróxidos; estos penetran en la madera y "queman" la lignina de una manera controlada por enzimas. De hecho, los anillos de benceno se abren en ácidos grasos de cadena recta que se metabolizan a ATP a través del ciclo del ácido tricarboxílico. Estas enzimas que digieren la lignina tienen un alto potencial para aplicaciones biotecnológicas, incluida la mico remediación (que es una tecnología basada en hongos que se utiliza para descontaminar el medio ambiente). Estudios recientes de hongos comunes de ascomiceto y basidiomiceto muestran que pueden producir sistemas enzimáticos necesarios para usar desechos plásticos para el crecimiento. Entre los contaminantes orgánicos más persistentes en el medio ambiente se encuentran los ésteres de ftalato utilizados como aditivos (plastificantes) en plásticos como el cloruro de polivinilo (PVC) para hacerlos más flexibles. Debido a que no están unidos químicamente, los ftalatos se liberan fácilmente de los artículos de plástico. Algunos imitan las hormonas de los mamíferos y actúan como toxinas del desarrollo y la reproducción.
Figura 2. ¿Podría ser este el futuro? Una simulación de hongos Oyster sobre residuos plásticos.
El moho común del suelo, Fusarium, produce una gama de enzimas esterasas que digieren los ftalatos, y el hongo ostra de podredumbre blanca (Pleurotus) puede degradarse y usar plastificantes de ftalato como fuentes de carbono y energía. Los hongos ostra (Figura 2) crecerán vigorosamente en una amplia gama de sustratos, incluido el aserrín, las astillas de madera y la paja de cereal porque Pleurotus degrada la lignina de manera eficiente; siendo esta la base del cultivo comercial de hongos Oyster en todo el mundo. Pero Pleurotusis también es un organismo de laboratorio experimental fácil y es un candidato ideal para la ingeniería del genoma para amplificar y extender esas enzimas metabolizadoras del plástico. El uso de toneladas de plástico y las dificultades para reciclarlo son un gran desafío para la ciencia. Es hora del hongo que come plástico. Martin Eduardo Lucione https://facebook.com/Ecoalfabetizacion https://issuu.com/martinlucione Extraído MiSAC Geoff Robson and David Moore