Desarrollan un plástico «vivo» capaz de degradarse por completo en seis días sin generar microplásticos

El material incorpora esporas bacterianas que, al activarse, producen enzimas capaces de descomponer el polímero hasta sus componentes básicos, una estrategia que podría aplicarse a plásticos de un solo uso.

Un equipo de investigadores ha desarrollado un nuevo tipo de plástico biodegradable que incorpora microorganismos capaces de activar su propia degradación al final de su vida útil. El material, descrito en la revista científica ACS Applied Polymer Materials, se descompone completamente en seis días tras su activación y, según sus autores, evita la formación de microplásticos durante el proceso.

El trabajo explora el concepto de los denominados «plásticos vivos», materiales que integran microorganismos en estado latente capaces de producir enzimas degradadoras cuando reciben un estímulo específico. El objetivo es diseñar plásticos que mantengan sus propiedades durante su uso, pero que puedan autodestruirse de forma controlada una vez desechados.

Los investigadores modificaron genéticamente la bacteria Bacillus subtilis para que produjera dos enzimas que actúan de manera complementaria sobre el polímero. La primera rompe las largas cadenas moleculares en fragmentos más pequeños, mientras que la segunda descompone esos fragmentos hasta convertirlos en sus monómeros originales. Este mecanismo evita que el material se fragmente progresivamente en partículas de plástico de menor tamaño, uno de los principales problemas asociados a la degradación convencional de los plásticos.

Para fabricar el material, el equipo incorporó esporas inactivas de Bacillus subtilis a una matriz de policaprolactona (PCL), un polímero biodegradable utilizado en impresión 3D y en determinadas aplicaciones médicas, como las suturas reabsorbibles. Mientras las bacterias permanecen en estado de espora, el material conserva unas propiedades mecánicas similares a las del plástico convencional y puede utilizarse con normalidad.

La degradación comienza únicamente cuando las esporas se activan mediante la aplicación de una solución nutritiva calentada a 50 ºC. En ese momento, las bacterias producen las dos enzimas y el polímero se degrada completamente en apenas seis días, sin dejar residuos plásticos persistentes.

Según Zhuojun Dai, uno de los autores del estudio, la investigación parte de una cuestión fundamental: «La constatación de que los plásticos tradicionales permanecen en el medio ambiente durante siglos, mientras que muchas de sus aplicaciones, como los envases, tienen una vida útil de apenas unos minutos u horas, nos llevó a preguntarnos si era posible incorporar la degradación directamente al ciclo de vida del material».

Los investigadores destacan que los diseños anteriores de plásticos vivos dependían de una única enzima, lo que limitaba la eficacia de la degradación. En este caso, la combinación de dos enzimas permite una descomposición mucho más completa y rápida del material.

Como demostración práctica, el equipo fabricó un electrodo flexible para dispositivos portátiles utilizando este plástico. El componente mantuvo su funcionalidad durante el uso y, una vez activado el proceso de degradación, desapareció por completo en un plazo aproximado de dos semanas.

Aunque el estudio se ha realizado con policaprolactona, los autores consideran que la estrategia podría adaptarse a otros polímeros utilizados en productos de corta vida útil. Entre las próximas líneas de investigación figura el desarrollo de sistemas que permitan activar las esporas directamente en entornos acuáticos, donde termina una parte importante de la contaminación por plásticos.

«Al incorporar estos microorganismos, los plásticos podrían, en cierto modo, ‘cobrar vida’ y autodestruirse cuando se desee, convirtiendo la durabilidad de los materiales en una característica programable», explica Dai.