¿Se imaginan un mundo sin plásticos? ¿Sería posible nuestra sociedad sin estos materiales? Las propiedades mecánicas de los plásticos, junto con su reducido coste de producción, han impulsado la revolución económico-social actual. Los plásticos permiten una optimización de recursos y sostenibilidad que otros materiales son incapaces de igualar. Por eso los plásticos son el material más habitual en nuestras vidas. La publicidad negativa que se le ha dado a los plásticos en los últimos años viene como consecuencia de nuestra mala gestión de residuos sólidos y a la increíble durabilidad de estos materiales en el medio ambiente. Una vez en el medio, los plásticos permanecen durante décadas perturbando el funcionamiento natural de los ecosistemas. Pero no todos los plásticos son iguales. Los más comunes en los residuos que generamos en nuestros hogares son el polietileno, el polipropileno y el poliestireno (por ejemplo, todo tipo de envases, bolsas de plástico, botellas etc), que curiosamente son los más duraderos. La estructura química de estos plásticos consiste en largas cadenas lineales de carbono sin ningún punto débil que facilite su (bio)degradación. Además, son plásticos poco densos y, al flotar en sistemas acuáticos, se transportan con facilidad a largas distancias, convirtiendo un problema de una mala gestión de residuos a nivel local en un problema a escala global. Existen otros plásticos (poliésteres) que sí son hidrolizables por acción biológica y por tanto son más fácilmente (bio)degradables que los anteriores. Estos plásticos son más densos que el agua y, por tanto, en sistemas acuáticos descienden hacia el fondo, donde permanecen en los sedimentos. El ejemplo más común de este tipo de plásticos de uso doméstico es el tereftalato de polietileno (PET), que utilizamos por ejemplo para fabricar botellas transparentes de agua. Para este plástico sí se han descubierto microorganismos capaces de biodegradarlo, aunque debido a las propiedades del material, el proceso podría tardar décadas.

En los océanos los plásticos son rápidamente colonizados por microorganismos que usan estos materiales como superficie para proliferar de igual manera que proliferan sobre otros materiales. En su mayoría, estos microorganismos no son capaces de biodegradar dichos polímeros. No obstante, en algunos laboratorios alrededor del mundo se han descrito bacterias o consorcios de bacterias capaces de biodegradar incluso los plásticos más duraderos (por ejemplo, el polietileno). Sin embargo, existe controversia porque el proceso de degradación es muy lento y difícil de observar de forma clara. Además, hasta la fecha, no se conocen los mecanismos moleculares que utilizan estas bacterias para llevar a cabo la biodegradación. No obstante, sí hay consenso en que los microorganismos (bacterias, hongos) son actores principales en la degradación de plásticos, como lo son de otros polímeros y contaminantes químicos, y que por tanto es necesario conocerlos mejor.

Nuestro laboratorio dispone de una importante colección de microorganismos marinos aislados de plásticos y zonas contaminadas por petróleo con un enorme potencial biodegradador. Este proyecto se ha iniciado con el incremento del tamaño de esta colección. Además, estamos desarrollando técnicas pioneras para la caracterización detallada del potencial biodegradador de estos microorganismos frente a plásticos recalcitrantes o difíciles de degradar (polietileno, polipropileno, poliestireno, poliésteres, y derivados de estos plásticos). Esta colección de microorganismos única en el mundo será el punto de partida de la segunda parte del proyecto que consistirá en la caracterización de los mecanismos que utilizan estos microorganismos para degradar los diferentes plásticos. Para ello utilizaremos las técnicas moleculares más novedosas en el campo (ómicas: genómica, proteómica y metabolómica), que permiten un estudio, en una profundidad sin precedentes, de la actividad degradadora de los microorganismos. Una vez conozcamos dichas capacidades, pretendemos diseñar combinaciones de aquellas bacterias que puedan actuar de forma cooperativa, de manera que se complementen sus funciones. Estas sinergias acelerarán los procesos de biodegradación de plásticos.

Este proyecto impulsará la ciencia española a nivel internacional, siendo pioneros en la identificación de mecanismos moleculares usados por microorganismos para la biodegradación de plásticos. El conocimiento de dichos mecanismos es de vital importancia para el diseño de sistemas optimizados que nos ayuden a incrementar el rendimiento de los procesos de bioremediación de plásticos y acorten la durabilidad de estos materiales plásticos en el ambiente. Además, la información generada a partir de la colección de microorganismos puede ayudar al diseño de procesos industriales que permitan la biotransformación de los residuos plásticos en nuevos productos revalorizados con interés comercial.