La contaminación por plásticos representa uno de los desafíos ambientales más persistentes. Cada año, entre 19 y 23 millones de toneladas de estos residuos se acumulan en océanos, ríos y lagos, según datos del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA).
Frente a este contexto, los plásticos biodegradables surgieron como una alternativa para mitigar el impacto ambiental, aunque persisten interrogantes sobre su verdadera capacidad de degradación y los factores que determinan su descomposición en ambientes naturales.
Un equipo liderado por investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT) publicó un estudio en la revista Environmental Science and Technology que avanza en el entendimiento de cómo las bacterias marinas colaboran para degradar estos materiales.
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El trabajo revela los mecanismos detrás de la descomposición microbiana de los plásticos y aporta nuevas herramientas para el desarrollo de materiales más sostenibles.
Microorganismos marinos: aliados en la lucha contra los residuos plásticos
Los plásticos biodegradables son materiales diseñados para descomponerse a través de la acción de microorganismos, como bacterias y hongos, en condiciones ambientales naturales. A diferencia de los plásticos convencionales, que pueden persistir durante siglos, estos polímeros incorporan estructuras químicas que facilitan su transformación en compuestos más simples, como agua, dióxido de carbono y biomasa, una vez descartados y expuestos a agentes biológicos.
El estudio detalla que el deterioro de plásticos biodegradables no depende de una única especie bacteriana, sino de la cooperación entre diferentes microorganismos presentes en el ambiente marino. Los investigadores utilizaron una comunidad bacteriana compuesta por 30 especies, seleccionadas a partir de muestras tomadas del mar y cultivadas, para analizar cómo estas bacterias descomponen el polímero sebacato-co-tereftalato de polibutileno (PBSeT), empleado en envases y bolsas.
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Utilizaron mediciones de dióxido de carbono y técnicas de rastreo químico para confirmar que el plástico realmente se transforma en sustancias simples durante el proceso de degradación. Los análisis mostraron que ninguna bacteria por sí sola pudo descomponer completamente el plástico. La degradación solo se completó cuando varias especies bacterianas, cada una con capacidades metabólicas diferentes, trabajaron en conjunto.
Entre ellas, Pseudomonas pachastrellae cumplió el rol inicial al romper el plástico en tres sustancias más simples: ácido tereftálico, ácido sebácico y butanodiol. Sin embargo, no logró procesar todos los fragmentos resultantes. Otras especies, como Pseudooceanicola nitratireducens o Peribacillus frigoritolerans, participaron después para terminar el trabajo y asegurar que el plástico se descompusiera por completo.
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Cómo los expertos identificaron a las bacterias clave para descomponer plásticos
La investigación se inició colocando muestras del plástico biodegradable a distintas profundidades del mar Mediterráneo, lo que facilitó la formación de una biopelícula bacteriana sobre el material. Posteriormente, fueron enviados al laboratorio de MIT, donde los científicos aislaron y cultivaron las especies presentes.
A partir de estos aislamientos, identificaron 30 bacterias que prosperaron sobre el polímero.
Los ensayos individuales con cada bacteria emplearon la producción de dióxido de carbono como indicador, ya que este gas se libera cuando los microorganismos descomponen el plástico y lo utilizan como fuente de energía. Gracias a este método, se identificó a Pseudomonas pachastrellae como la única capaz de iniciar la ruptura del polímero entre las especies analizadas, aunque sin completar el proceso. Ninguna de las bacterias estudiadas logró consumir los tres componentes principales del plástico en solitario.
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El equipo seleccionó entonces cinco especies bacterianas que, en conjunto, lograron degradar el polímero con la misma eficacia que la comunidad original de 30 miembros. Marc Foster, autor principal, explicó en un comunicado oficial: “Pude reducir el proceso de degradación a este conjunto simplificado de funciones metabólicas específicas. Cuando retiré una bacteria, la mineralización disminuyó, lo que indicó que el organismo controlaba parte de la degradación del polímero. Cuando cada bacteria estuvo sola en cultivo, ninguna alcanzó la misma degradación que las cinco juntas, lo que indica que se requería una función complementaria”.
Además, los investigadores comprobaron que estas cinco bacterias no lograron mineralizar otros tipos de plástico, lo que sugiere que la especialización microbiana depende del tipo de polímero y del ambiente donde se encuentra. El propio Foster subrayó: “Esto pone de manifiesto que los microbios que viven donde termina este plástico van a determinar la vida útil del mismo”.
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Nuevas estrategias para reducir el impacto ambiental del plástico
Los resultados obtenidos por el equipo del MIT y sus colaboradores aportan evidencia experimental sobre la importancia de las comunidades bacterianas en la degradación de plásticos biodegradables. El estudio señala que la velocidad de descomposición puede variar según la composición del plástico y las especies microbianas presentes en el entorno.
El artículo científico explica que cuando diferentes bacterias con capacidades complementarias actúan juntas, logran descomponer los plásticos biodegradables de manera más efectiva que si estuvieran solas. Esta cooperación entre especies acelera el proceso y ayuda a reducir el tiempo que estos materiales permanecen en el ambiente. De este modo, comprender cómo funcionan estos grupos bacterianos permite avanzar en el desarrollo de soluciones más eficientes para eliminar residuos plásticos.
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La investigación abre nuevas posibilidades para el desarrollo de plásticos más sostenibles y para la creación de sistemas de reciclaje basados en consorcios microbianos específicos. El propio Foster indicó que el próximo paso será analizar qué características hacen efectivas a las parejas bacterianas para el consumo acelerado del plástico y cómo las enzimas interactúan con las partículas poliméricas.
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