Un microorganismo hallado en el Sistema de Estuarios de Santos, en São Paulo, Brasil, produce un biopolímero que aún no se ha caracterizado (imagen: RCGI)
Científicos aíslan una bacteria que produce plástico a base de metano
11-05-2017
Un microorganismo hallado en el Sistema de Estuarios de Santos, en São Paulo, Brasil, produce un biopolímero que aún no se ha caracterizado
Científicos aíslan una bacteria que produce plástico a base de metano
Un microorganismo hallado en el Sistema de Estuarios de Santos, en São Paulo, Brasil, produce un biopolímero que aún no se ha caracterizado
11-05-2017
Un microorganismo hallado en el Sistema de Estuarios de Santos, en São Paulo, Brasil, produce un biopolímero que aún no se ha caracterizado (imagen: RCGI)
Por Elton Alisson | Agência FAPESP – De las aguas turbias y contaminadas del Sistema de Estuarios de Santos, en la costa del estado de São Paulo, en Brasil, puede emerger una solución para producir, mediante un proceso sostenible, un polímero (un plástico) con un posible alto valor agregado.
Un grupo de científicos vinculados al Centro de Capacitación e Investigación en Medio Ambiente (Cepema) de la Universidad de São Paulo (USP) aisló en la referida zona del litoral sur paulista una bacteria capaz de producir un biopolímero, que es un polímero producido mediante un proceso biotecnológico.
Este descubrimiento se concretó durante la realización un proyecto que tiene lugar en el Centro de Investigaciones para la Innovación en Gas Natural (Research Centre for Gas Innovation, RCGI), que cuenta con el apoyo de la FAPESP y de Shell en el marco del Programa de Apoyo a la Investigación en Asociación para la Innovación Tecnológica (PITE).
“Aún no hemos caracterizado al polímero que esta bacteria produce, pero nuestros análisis indican que es muy distinto a los que figuran en la literatura científica”, declaró Elen Aquino Perpétuo, docente del Departamento de Ciencias del Mar de la Universidad Federal de São Paulo (Unifesp) y coordinadora del proyecto, a Agência FAPESP.
La investigadora y su colega Bruno Karolski, también investigador del Cepema-USP, y la doctoranda Letícia Cardoso, iniciaron hace alrededor de un año un proyecto que apunta a desarrollar procesos biotecnológicos mediante la utilización de microorganismos para la mitigación de metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2), ampliamente presentes en el gas natural.
Para llevar adelante la investigación, los científicos prospectaron bacterias denominadas metanotróficas, que tienen no solamente la capacidad de consumir sino también de transformar metano y metanol en polímeros como el polihidroxibutirato (PHB), perteneciente a la familia de los polihidroxialcanoatos (PHA), con características físicas y mecánicas similares a las de resinas sintéticas, tal como es el caso del polipropileno.
La producción del PHB, cuyo desarrollo contó con el apoyo de la FAPESP, está a cargo en Brasil de una industria nacional con sede en la localidad de Serrana, en el interior del estado de São Paulo, y se lleva a cabo mediante la utilización de azúcar de cañamiel, un sustrato que es un 30% más caro que el metanol.
“La idea de nuestra investigación es utilizar un sustrato más barato que el azúcar –en este caso, metano y metanol– para producir PHB y tornar factible comercialmente su producción a través de una ruta biológica”, explicó Aquino Perpétuo.
En el trabajo de bioprospección, durante el cual recolectaron muestras en tres puntos distintos del Sistema de Estuarios de Santos, los investigadores se depararon con dos bacterias que tienen esa capacidad de transformar el metano en biopolímeros.
La primera es la Methylobacterium extorquens –que es productora de PHB–, y la segunda es la Methylobacterium rhodesianum, que transforma el metano en el otro tipo de polímero que aún no se ha caracterizado.
“No existía ninguna información que apuntara que la Methylobacterium rhodesianum acumula un polímero”, afirmó Aquino Perpétuo Perpétuo.
Mayor producción
Los investigadores también constataron que esas bacterias aisladas en sistemas naturales producen más polímeros que las cepas comerciales, cultivadas en laboratorio, tales como las de los géneros Methylobacter sp. y Methylocystis sp, con las cuales trabajaron durante la etapa inicial del proyecto para realizar las primeras pruebas y validar la metodología.
Sin controlar parámetros tales como la temperatura, el pH y la agitación, la Methylobacterium extorquens aislada en el ambiente marino acumula un 30% de su peso seco en polímero, por ejemplo.
“Esta diferencia en la producción de polímeros por parte de estas bacterias se debe a las presiones que sufren en los ambientes naturales, donde se encuentran expuestas a condiciones adversas de temperatura, salinidad y presión, y a mareas y contaminantes”, señaló Aquino Perpétuo. “Por eso deben ser más resistentes que las cepas cultivadas en laboratorio y también necesitan tener una mayor reserva energética para sobrevivir”, explicó.
De acuerdo con la investigadora, los microorganismos metanotróficos producen biopolímeros cuando existe una fuente de carbono en exceso y una limitación de algún nutriente.
En tales circunstancias, estas bacterias almacenan el carbono en gránulos de polímeros de polihidroxialcanoatos como reserva energética.
“Al principio se creía que esos gránulos de reserva eran lípidos [aceites]”, dijo Aquino Perpétuo. “Pero posteriormente se descubrió que, a decir verdad, éstos pertenecen al grupo de los polihidroxialcanoatos, y que pueden emplearse para producir polímeros de origen biológico y biodegradables, entre otras ventajas en comparación con los polímeros producidos por la vía petroquímica”, afirmó.
Toda vez que esos microorganismos necesitan metano como sustrato para producir biopolímeros, los investigadores seleccionaron lugares donde existe una mayor abundancia del gas para la bioprospección.
La primera elección recayó sobre la represa de la Central Hidroeléctrica de Balbina, en el estado de Amazonas, en el norte de Brasil. Y la segunda –seleccionada a efectos de comparación– fue el Sistema de Estuarios de Santos.
Sin embargo, las muestras recolectadas en el Sistema de Estuarios de Santos se mostraron más interesantes que las de Balbina, comentó Aquino Perpétuo.
“Como logramos aislar muchos microorganismos en Santos, empezamos a trabajar con ellos y postergamos el procesamiento de las muestras recolectadas en Balbina”, dijo. “Pero pretendemos reanudar durante las próximas semanas los análisis de las muestras de Balbina, que exhiben una grande diversidad de microorganismos”, afirmó.
Viabilidad comercial
Además de caracterizar al polímero producido por la Methylobacterium rhodesianum, los investigadores pretenden evaluar ahora si la bacteria es viable económicamente para producir un biopolímero.
Para que la ruta biológica sea factible económicamente, la bacteria debe ser capaz de acumular un 60% de su peso seco en polímero. Este cálculo se hace teniendo en cuenta la producción de PHB partiendo del azúcar, según explicó Aquino Perpétuo.
“Los que se espera ahora es evaluar si constituye un mejor negocio invertir en la producción de ese biopolímero, que aún no ha sido caracterizado, o en el aumento del rendimiento de la producción de PHB, que ya se conoce comercialmente y tiene un mercado afianzado”, dijo la investigadora.
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