Bacterias marinas cooperan para descomponer plásticos biodegradables

Un estudio del MIT revela cómo distintas especies microbianas se reparten el trabajo para degradar completamente ciertos polímeros, un hallazgo clave para diseñar materiales más sostenibles y futuros sistemas biológicos de reciclaje.

Los plásticos biodegradables se presentan como una posible solución para aliviar la creciente crisis mundial de residuos plásticos, que contamina ecosistemas y supone un riesgo para la salud humana. Sin embargo, aún existen grandes incertidumbres sobre cuánto tiempo permanecen realmente estos materiales en el medio ambiente y cómo interactúan las bacterias para degradarlos.

Un equipo de investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha dado ahora un paso importante para responder a estas preguntas. En un estudio publicado en la revista Environmental Science and Technology, los científicos han identificado el papel que desempeñan distintas bacterias marinas en la degradación de un tipo de plástico biodegradable de uso común.

El trabajo demuestra que la descomposición completa del material no depende de una sola especie microbiana, sino de una colaboración entre varias bacterias con funciones complementarias. Mientras una de ellas rompe el polímero en sus componentes químicos básicos, otras especies se encargan de consumir cada uno de esos compuestos.

Según explica el investigador principal del estudio, Marc Foster, doctorando del programa conjunto MIT–WHOI, la degradación de estos materiales depende en gran medida del entorno microbiano en el que terminan.

“Existe mucha ambigüedad sobre cuánto tiempo permanecen realmente estos materiales en el medio ambiente”, señala Foster. “La biodegradación del plástico depende en gran medida de la comunidad microbiana presente, así como de la química del propio polímero y de cómo se ha fabricado”.

Un proceso colaborativo

La investigación se centró en un tipo de plástico biodegradable conocido como copoliéster aromático alifático, utilizado habitualmente en bolsas de compra, envases alimentarios y películas agrícolas para controlar las malas hierbas y conservar la humedad del suelo.

Para analizar su degradación, muestras del material fueron sumergidas en el mar Mediterráneo, donde se permitió que bacterias naturales colonizaran su superficie formando una fina biopelícula. Posteriormente, los investigadores aislaron hasta 30 especies bacterianas presentes en esas muestras.

Mediante experimentos de laboratorio y midiendo la liberación de dióxido de carbono como indicador de degradación, los científicos identificaron una bacteria clave: Pseudomonas pachastrellae. Esta especie era capaz de romper el polímero en tres compuestos químicos principales: ácido tereftálico, ácido sebácico y butanodiol.

No obstante, la bacteria no podía metabolizar por sí sola todos estos productos. El equipo comprobó que otras especies microbianas sí podían consumir uno o dos de esos compuestos. Finalmente, seleccionaron un grupo de cinco bacterias con capacidades complementarias que, trabajando juntas, lograban degradar completamente el plástico.

Cuando los investigadores retiraban una de esas especies del sistema, la degradación se reducía significativamente, lo que confirmaba la importancia de la cooperación microbiana.

Implicaciones para la gestión de residuos

Otro hallazgo relevante fue que esta comunidad bacteriana no lograba degradar otro tipo de plástico distinto, lo que sugiere que la capacidad de biodegradación depende de combinaciones específicas entre materiales y microorganismos.

En otras palabras, el tiempo que tarda un plástico biodegradable en desaparecer del medio ambiente puede variar significativamente en función de dónde termina y qué microorganismos habitan en ese entorno.

Para el sector de la gestión de residuos y la economía circular, estos resultados abren nuevas líneas de investigación. Comprender los mecanismos microbianos que intervienen en la degradación podría facilitar el desarrollo de materiales más sostenibles y, a largo plazo, sistemas biotecnológicos capaces de transformar residuos plásticos en productos útiles.

Los investigadores del MIT trabajan ahora en identificar qué combinaciones de bacterias pueden acelerar la degradación y cómo actúan las enzimas microbianas sobre las partículas de plástico, con el objetivo de avanzar hacia soluciones biológicas para el tratamiento de residuos plásticos.