1. Por qué el PLA "biodegradable" sigue en la tierra sin descomponerse
Para que el poliláctido se descomponga, primero necesita condiciones muy específicas. En compostaje industrial, con temperaturas de 60°C o más y humedad del 60%, el plástico reacciona con el agua y se rompe en moléculas pequeñas. Luego, los microbios las terminan de descomponer [1]. Pero en la tierra o el mar a temperatura ambiente, ese primer paso casi no ocurre. Por eso, la palabra "biodegradable" no significa que se descomponga en cualquier lugar, sino que tiene condiciones [1].
Se encontró un ser vivo que actúa sobre otros plásticos biodegradables a temperatura ambiente, aunque el PLA cristalino se degrada muy lentamente. Y estaba justo encima de una hoja de arroz.
2. Qué tienen en común la cutina de las hojas y el plástico PLA
Las hojas de las plantas están cubiertas por una sustancia llamada cutina. Los investigadores notaron que la estructura química de la cutina es muy parecida a la de los plásticos biodegradables: ambos están hechos de ácidos orgánicos unidos por enlaces éster y son sólidos a temperatura ambiente [2].
De ahí surgió una hipótesis: si los microbios de la superficie de la hoja tienen enzimas para descomponer la cutina (como la cutinasa o la lipasa), quizás también puedan descomponer plásticos con estructuras similares [2]. En efecto, una cepa de levadura llamada Pseudozyma antarctica, aislada de hojas y cáscaras de arroz, descompuso fuertemente películas de plásticos biodegradables como PBS y PBSA a 30°C [2].
Es importante aclarar que la levadura no evolucionó para comer plástico. La explicación es simple: la enzima que usa para descomponer la sustancia de la hoja también funciona en plásticos de estructura parecida. Entonces, ¿cómo es esa enzima?
3. Cómo es la enzima PaE y qué función tiene
La enzima principal se llama PaE. Es una proteína pequeña, muy parecida a la cutinasa. Su tamaño medido por electroforesis es de unos 22 kDa, mientras que el valor calculado a partir de su secuencia es de unos 20 kDa. [2] La pequeña diferencia se debe a que los métodos de medición son distintos.
El trabajo de PaE es cortar los enlaces éster de las largas cadenas del plástico en puntos aleatorios. Imagina que toma una cadena larga y la convierte en cadenas más cortas. No es como unas tijeras físicas, sino una proteína que facilita una reacción química [3]. Los objetivos de esta enzima son películas sólidas de PBS, PBSA, policaprolactona y poliláctido [2]. Las cadenas cortas resultantes son más fáciles de usar para otros organismos.
Sin embargo, con el poliláctido, PaE enfrenta un obstáculo específico.
4. Por qué los cristales del PLA frenan su descomposición
Se ha reportado que PaE puede descomponer el poliláctido que NO está cristalizado (es decir, la parte amorfa o no cristalina) [4]. [4] Por otro lado, las películas de poliláctido que sí están cristalizadas se descomponen a una velocidad aproximadamente 1000 veces más lenta que las películas de PBSA [3]. En las condiciones de esa prueba, el resultado fue una descomposición muy lenta. El punto de comparación fue la película de PBSA.
Por lo tanto, hay que tener cuidado con la frase "hay levaduras que descomponen el poliláctido a temperatura ambiente". No significa que descompongan cualquier tipo de poliláctido rápidamente. La parte cristalina sigue siendo una barrera grande.
A pesar de esto, hay equipos que han probado si esta enzima puede usarse en un campo real.
5. Qué pasó al rociar la solución de levadura sobre una película agrícola de mulch
En la agricultura, se usan películas de mulch para controlar las malas hierbas. El equipo de investigación está desarrollando una tecnología para debilitar estas películas con enzimas de levadura justo cuando se terminan de usar [7]. [7]
En una prueba, rociaron una solución filtrada de cultivo de levadura sobre una película comercial de campo que contenía PBAT, y luego araron la tierra al día siguiente. Se reportó que el tamaño y el peso de los restos de la película disminuyeron mucho [5]. [5]
La prueba se realizó a dos temperaturas: principios de verano (unos 31°C) y otoño (unos 14°C). En ambas condiciones, la resistencia de la película bajó al día siguiente de aplicar la solución enzimática. Los fragmentos recogidos después de arar eran más pequeños y el peso total había disminuido [3]. Eso sí, esto fue con películas de mulch biodegradables. No significa que se haya descompuesto poliláctido a 14°C.
Entonces, ¿cómo se fabrica y conserva esta solución enzimática?
6. Cómo preparar y conservar la solución enzimática
Si se deja la solución enzimática sola, se daña o crecen microbios en ella. Al estudiar soluciones enzimáticas con un 20% de etanol, se vio que, tras más de 6 meses a temperatura ambiente, quedaba aproximadamente el 60% de su actividad y no crecían microbios. [6] La levadura misma pierde completamente su capacidad de multiplicarse con más del 20% de etanol.
Otro problema es que PaE se destruye dentro del cultivo por las enzimas proteolíticas que produce la propia levadura. A 25°C durante 48 horas, en un cultivo normal de levadura, la actividad bajó a unos 55%. Pero si se usa una cepa en la que se han eliminado los genes de esas dos enzimas proteolíticas, el 94% de la actividad se mantiene [4].
Con estos ajustes, se abre la posibilidad de fabricar de forma realista una solución para debilitar las películas en el campo.
Qué puedes hacer tú
Si quieres investigar por tu cuenta, mira las bolsas o vasos de plástico que tienes en casa. Busca si dicen "PLA" o "biodegradable". Si los encuentras, lee las condiciones escritas: ¿dice que desaparecen rápido en la tierra a temperatura ambiente o que se descomponen solo si se cumplen ciertas condiciones?
Cuando salgas, fíjate si cerca de los campos hay películas negras para controlar malas hierbas. No entres al campo, solo obsérvalas desde el camino.
En los sitios web de la Organización Nacional de Investigación Agrícola (NARO) y el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial (AIST) hay información sobre este estudio. Algunos resúmenes de los artículos científicos son gratuitos.