Innovación tecnológica para crear mejores bioplásticos

Nuestro mundo está lleno de plástico y a pesar de que se han realizado distintas acciones desde la academia, la sociedad y el gobierno para disminuir su uso, sigue estando muy presente en la vida cotidiana. Para fabricarlo se utiliza principalmente un recurso no renovable como el petróleo, por lo que una de las alternativas que ha nacido desde la innovación tecnológica es el uso de bioplásticos, fabricados a partir de materiales de origen biológico.

Aunque los bioplásticos tienen ventajas para el medio ambiente, como su biodegradabilidad, una de sus principales desventajas es su costo de producción, ya que es casi seis veces más caro producir un bioplástico que el plástico comúnmente usado y conocido como PET. En la actualidad sólo 1% de los plásticos que se utilizan son bioplásticos y el restante 99% son derivados del petróleo.

Existen tres grandes áreas de oportunidad en materia de bioplásticos: bajar sus costos, mejorar su biodegradabilidad y optimizar sus propiedades mecánicas.

Estas fueron las principales motivaciones del doctor Gilberto Pérez Morales para crear la empresa Bioplastix, en conjunto del doctor Eliseo Molina y la ingeniera Karina Campos, enfocada en la producción de bioplásticos en microorganismos modificados genéticamente y cuyo asesor científico es el doctor Alfredo Martínez Jiménez, del Instituto de Biotecnología de la UNAM.

Un proceso biotecnológico

El PLA (ácido poliláctico) es uno de los bioplásticos más utilizados en la actualidad y se obtiene del ácido láctico. Entre los inconvenientes de este polímero están su alto costo de producción, que sólo se produce por vía química y que debe someterse a condiciones de compostaje industrial para ser biodegradable.

Los retos que impulsaron la creación de Bioplastix son mejorar la biodegradabilidad del PLA y producirlo de manera biológica (es decir, que sea la misma célula la que lo produzca). Para lograr sus objetivos trabajan con la bacteria E. coli, con la que tienen más de 20 años de experiencia en edición genética en el laboratorio que dirige el doctor Alfredo Martínez Jiménez en el Instituto de Biotecnología.

“El grupo del doctor Martínez diseñó esta cepa de E. coli para que produzca ácido láctico. En su grupo de investigación tienen unas cepas muy buenas, de las que hasta el 95% de lo que entra se convierte ácido láctico”, explicó el doctor Pérez Morales.

Los investigadores trabajaron con estas cepas modificadas genéticamente y con cepas de PHB (con el que también se obtienen bioplásticos) y les incorporaron dos enzimas que aceleraron su reacción química dentro de la célula. Con ello, encontraron que no sólo producen ácido láctico, sino que también son capaces de polimeralizarlo y combinarlo con compuestos de la familia de polihidroxialcanoatos (PHAs), como el PHB.

Este hallazgo les permitió a los investigadores generar cadenas de polímeros más largas, que pueden darle mayor biodegradabilidad y mejores propiedades termoplásticas y mecánicas a los bioplásticos, en comparación con el PLA que se ha usado comúnmente.

“Lo que hacemos es mejorar estas enzimas mediante mutaciones particulares. Con simulaciones computacionales sabemos dónde podríamos hacer mutaciones para que cambien estos aminoácidos de la proteína y que reconozca al ácido láctico y lo activen. Y a la otra enzima también le hacemos estas mismas modificaciones para alterar un poco la estructura de la proteína y que pueda reconocer al ácido láctico activado para polimerizarlo y para hacer toda esta cadena larga”.

Al lograr esta combinación de procesos por vía biológica, es decir, hacerlo todo dentro de la propia célula, la propuesta de valor de esta empresa fue simplificar y abaratar la producción al combinar PLA y PHB en un solo paso, algo que no es común en este tipo de industria. Esto también les permitiría lograr bioplásticos con propiedades específicas que podrían usarse como envases de un solo uso, dispositivos médicos o películas biodegradables.

El doctor Pérez comenta que el PLA que se produce por vía química cuesta entre 2 a 4 dólares por kilo, en comparación del precio del PET que es de un dólar. Pero se espera que la producción del PLA por vía biológica ­–como el que ellos están trabajando– reduzca su costo hasta lograr competir con el PET.

• La unión de miles de moléculas pequeñas conocidas como monómeros crean un polímero, que son moléculas de gran tamaño.

Innovación y emprendimiento

Bioplastix fue una de las cuatro empresas mexicanas que este 2024 fue elegida para recibir financiamiento por parte de la iniciativa GridX, un fondo internacional que financia y apoya la generación de empresas de base tecnológica de alto impacto en el área de la biotecnología, en toda Latinoamérica.

GridX eligió 12 empresas para recibir este financiamiento, de las cuales cuatro son mexicanas y tres de ellas están asociadas a académicos del Instituto de Biotecnología de la UNAM, campus Morelos.

“El Instituto de Biotecnología de la UNAM está resultando ser un semillero de talento que, acompañado de su liderazgo científico y el capital de riesgo necesario, está siendo un nicho de creación de empresas disruptivas de muy alto impacto”, puntualiza el doctor Enrique Galindo, del Instituto de Biotecnología de la UNAM.