Els detalls es recullen en un nou article amb participació de l'ICM-CSIC que presenta una nova metodologia que vol contribuir al reciclatge dels residus plàstics i a la mitigació dels efectes de la contaminació.
La rigidesa, transparència i duresa del PET (tereftalat de polietilè) el converteixen en un dels plàstics més valuosos per a la fabricació d'ampolles, tota mena d'envasos i altres productes d'un sol ús. Tot i això, aquestes característiques el fan molt persistent en el medi ambient, fins al punt que una ampolla de plàstic PET pot trigar diversos centenars d'anys a degradar-se a l'oceà.
A escala molecular, el PET, igual que la resta de plàstics, té una estructura polimèrica formada per desenes de milers de repeticions de petites subunitats anomenades monòmers. Fa uns anys, es va descobrir que existeix un tipus d'enzims bacterians anomenats polièster hidrolases (o PETases) que són capaços de degradar el PET i recuperar els monòmers originals. Ara, un nou estudi liderat per l'Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) i la Universitat de Leipzig (Alemanya) ha desvelat els detalls, a escala molecular, del procés de degradació del PET per part d’aquests enzims.
"Els resultats del nostre treball poden ser molt útils per a la indústria, ja que és la primera vegada que veiem la imatge en moviment del procés de degradació del PET. A més, aporten les claus per al disseny de nous enzims capaços de descompondre el plàstic en els seus components solubles originals de manera eficient", explica Francesco Colizzi, un dels autors principals de l'estudi.
Per la seva banda, Ania Di Pede-Mattatelli, una de les coautores del treball, afegeix que "aquests enzims també podrien fer-se servir per tractar els microplàstics del tipus PET que es desprenen durant el rentat de roba i van a parar a les plantes de tractament d'aigües residuals, contribuint així a la preservació del medi marí".
Experiments i simulacions 3D
Per descobrir el mecanisme de degradació del PET a escala atòmica, les autores i autors del treball, publicat recentment a la revista ACS Catalysis, van dissenyar una matriu de vidre que estabilitzava els intermediaris de la reacció enzimàtica i en permetia la detecció en temps real a través de mètodes espectroscòpics tals com les ressonàncies magnètiques. Tot seguit, a través de càlculs moleculars fent servir superordinadors, van poder interpretar les dades espectroscòpiques i generar un model molecular 3D detallat a partir del procés enzimàtic de degradació del PET.
Fins ara, la manera en la que el PET podia unir-se i interactuar amb aquests enzims havia estat objecte d'intenses investigacions i s'havien plantejat hipòtesis controvertides. Per exemple, es pensava que calia que una gran part del PET s'unís a l'enzim per descompondre el polímer plàstic en els seus components originals. En canvi, aquest treball demostra que la interacció de només 2 subunitats de PET és suficient perquè l'enzim talli el polímer. Finalment, l'estudi revela que l'enzim pot "caminar" o lliscar sobre la cadena de PET per passar d'un monòmer a l'altre.
"Entendre com interactua el PET amb l'enzim és important per guiar el disseny de nous sistemes de reciclatge. Al final, la mateixa naturalesa ens proporciona el material de partida per reduir la contaminació per plàstics, encara que les hem d'utilitzar de forma adequada", conclou Colizzi.
Les investigadores i investigadors de l'ICM-CSIC, amb el suport de l'Agència Espanyola de Recerca (AEI), continuen aprofundint a l'estudi la degradació del PET a través d’enzims de bacteris marins. L'objectiu d'aquesta línia de recerca és orientar el disseny de variants enzimàtiques altament eficients per a aplicacions biotecnològiques que, en darrer terme, donin valor als residus plàstics. Això es fa en col·laboració amb un equip interdisciplinari ja establert a l'ICM-CSIC i permetrà, en última instància, entendre i mitigar la contaminació per plàstic a l'oceà.