Los plásticos se han infiltrado en cada aspecto de nuestra vida moderna, desde el empaque de alimentos hasta la ropa que vestimos. Aunque su practicidad y bajo costo los hacen omnipresentes, su inmensa producción y, sobre todo, su resistencia a la biodegradación han desencadenado una crisis de contaminación ambiental global.

Millones de toneladas de polietileno (PE), es el tipo de plástico con mayor producción mundial representando alrededor del 30% y cada año aumenta significativamente, además de que es persistente en el ambiente ya que puede durar siglos acumulándose en vertederos y ecosistemas. Esta problemática apremiante exige soluciones innovadoras más allá del reciclaje convencional.

Actualmente, el reciclaje mecánico es la única vía a gran escala para gestionar los residuos plásticos, pero enfrenta severas limitaciones. Factores como la baja cantidad de tipos de plástico aptos para este proceso y la inferior calidad de los productos secundarios restringen gravemente su potencial.

Por otra parte está el reciclaje químico que busca descomponer los plásticos para aprovechar intermediarios más pequeños, pero sus altos costos energéticos dificultan su proceso y garantía funcional. Por ello, la búsqueda de alternativas es indispensable.

Frente a este desafío monumental, la comunidad científica no cesa en su búsqueda de alternativas creativas. En los últimos años, se han identificado algunas bacterias, hongos y otras especies que tienen la sorprendente capacidad de degradar los plásticos.

Gusanos de cera se suman a la lucha contra la contaminación

Un descubrimiento asombroso que ocurrió en 2017 de la mano de Federica Bertocchini, una investigadora del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), y apicultora aficionada, observó accidentalmente una nueva y prometedora vía de investigación en contra de la polución por polietilenos.

Bertocchini notó que unos gusanos, más tarde identificados como gusanos de cera o de la miel (Galleria mellonella), habían perforado una bolsa de plástico donde los había colocado temporalmente. Para su asombro, estos insectos se estaban alimentando del polietileno.

Este hallazgo fue trascendental, pues ofrecía una perspectiva biológica inusual para abordar la descomposición de un material tan recalcitrante, que puede tardar décadas o siglos en degradarse por completo de forma natural.

Las investigaciones posteriores profundizaron en este mecanismo biológico. En 2022, el equipo de Bertocchini desveló el secreto detrás de la asombrosa habilidad del gusano: su saliva contiene enzimas específicas, pertenecientes a la familia de las fenol oxidasas.

Estas enzimas son capaces de iniciar la oxidación del polietileno de manera eficiente, y lo más notable, a temperatura ambiente. Este descubrimiento molecular es clave, ya que la oxidación es el primer y más difícil paso de la biodegradación del PE, generalmente impulsado por factores abióticos como la luz o la temperatura.

Mecanismos de descomposición

El profesor Bryan Cassone, del Departamento de Biología de la Universidad de Brandon, ha liderado un estudio para desentrañar estos mecanismos biológicos en profundidad. Sus investigaciones confirman que el gusano de la cera tiene una notable capacidad para degradar metabólicamente los plásticos a una velocidad impresionante, en cuestión de pocos días.

Afirma que, “alrededor de 2,000 gusanos de cera pueden descomponer una bolsa entera de polietileno en tan solo 24 horas”. "Con este ritmo de degradación sugiere un potencial real para aplicaciones prácticas”.

El estudio de Cassone también ha arrojado luz sobre cómo los gusanos procesan el plástico: lo transforman en lípidos, los cuales luego almacenan como grasa corporal, de manera similar a como los humanos almacenamos grasas. Sin embargo, una dieta exclusivamente plástica resulta en una muerte rápida para los gusanos, quienes no sobreviven más de unos días y pierden masa considerable. Esto plantea la necesidad de una suplementación dietética para mantener su salud.

A pesar de este inconveniente, el equipo de Cassone mantiene una postura optimista, creyendo que pueden formular un super alimento que no solo mantenga buen estado físico en los gusanos, sino que incluso lo mejore.

Dos vías principales que contribuyen a la crisis del plástico

La crianza masiva de gusanos con una dieta suplementada con polietileno dentro de una economía circular, o la reingeniería de la vía de biodegradación del plástico fuera del animal, aprovechando las enzimas descubiertas.

La investigación profunda en la saliva del gusano de cera reveló la presencia de dos enzimas clave, denominadas PEasas: Demetra y Ceres. Estas son las primeras enzimas conocidas capaces de oxidar y despolimerizar películas de polietileno a temperatura ambiente y en muy poco tiempo, produciendo cetonas y otros subproductos de bajo peso molecular.

Este hallazgo es revolucionario, pues supera el cuello de botella de la oxidación abiótica que ha limitado el avance de la biodegradación de PE.

La existencia de estas enzimas de insectos, que actúan sin necesidad de pretratamientos y a condiciones ambientales, representa un paradigma alternativo y prometedor en la degradación biológica del PE.

Esto no solo abre un nuevo camino para el reciclaje o supraciclaje de componentes plásticos, sino que también sugiere que la saliva de insectos podría ser un vasto depósito de enzimas degradantes. Esta investigación avanza significativamente hacia la posibilidad de una economía circular para los plásticos.

Referencia de la noticia

Sanluis-Verdes, A., Colomer-Vidal, P., Rodriguez-Ventura, F. et al. Wax worm saliva and the enzymes therein are the key to polyethylene degradation by Galleria mellonella. Nat Commun 13, 5568 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-33127-w