Valencià:
El desconeixement sobre els mecanismes mol·leculars que fan possible la biocatàlisi és un obstacle per a desenvolupar processos biotecnològics que permeten el reciclatge de plàstics. En el marc d’una investigació dirigida per un equip de la Universitat Jaume I, s’ha aconseguit degradar plàstics de PET -els més utilitzats- a través d’un enzim natural -CALB- modificant el pH del medi. D’aquesta manera, s’obri una nova via per al reciclatge del PET, present per exemple en envasos, ampolles o en tèxtils de tot tipus, a més de generar compostos no nocius de utilitat en posteriors processos sintètics.
El treball va ser publicat al mes de juny passat a la revista ‘Nature Communications’ per un equip de Bioquímica Computacional de l’Institut de Materials Avançats (INAM) de l’UJI -Vicent Moliner i Katarzyna Świderek-, en col·laboració amb un grup del Centre d’Investigació Cooperativa en Biomaterials (CIC biomaGUNE) del País Basc – dirigit per Fernando López Gallego - i un de la Universitat del País Basc -dirigit per Haritz Sardon. Aquests dos últims grups són els qui van portar a terme la part experimental del projecte.
Segons explica Moliner, «com que històricament no existien els polímers sintètics, no hi ha hagut temps en l’evolució perquè hi haguera enzims capaços de degradar eixos materials». Els plàstics posseeixen propietats molt interessants, cosa que provoca el seu ús extensiu en diferents aplicacions. No obstant això, precisament una d'aquestes propietats, que és la seva durabilitat, genera el problema del seu reciclatge. «Els investigadors es pregunten com reciclar-los de forma eficient i sense generar problemes mediambientals. En aquest sentit, un dels objectius del nostre grup a l’INAM és dissenyar enzims que pogueren degradar plàstics; com a químics computacionals nosaltres vam fer les prediccions basades en simulacions teòricas, i els companys del País Basc van portar endavant la demostració experimental».
L’estudi es va basar en un enzim natural (CALB) que d’acord amb Moliner, «a diferencia de la majoria d’enzims és capaç de catalitzar més d’una reacció; és molt promíscua. Així és com vam descobrir que no sols podem utilitzar aquest enzim per a degradar el PET, sinó que modificant el pH del medi, l’estructura de l’enzim variava i érem capaços d’arribar a dos tipus de productes de difícil obtenció per mètodes sintètics tradicionals, que són útils per obtenir-ne altres». L’investigador de l’INAM subratlla que així «hem descobert un mecanisme molt simple, que ens permet degradar un polímer sintètic en dissolució aquosa i a baixa temperatura, a més de controlar els productes finals de la reacció només modulant el pH».
El següent pas, indica Moliner, és «seguir aprofundint en l’estudi per a, mitjançant el redisseny de l'enzim, millorar la velocitat de la reacció». Un altra línia oberta és la d’avançar en la degradació d’altres plàstics com els poliuretans, un altre tipus de polímer sintètic molt utilitzat en l’actualitat, un punt amb el qual el grup de Bioquímica Computacional de l’INAM està col·laborant amb altres grups de recerca de Suècia i Dinamarca.

Español:
El desconocimiento sobre los mecanismos moleculares que hacen posible la biocatálisis es un obstáculo para desarrollar procesos biotecnológicos que permitan el reciclaje de plásticos. En el marco de una investigación dirigida por un equipo de la Universitat Jaume I, se ha conseguido degradar plásticos de PET -los más utilizados- a través de una enzima natural -CALB- modificando el pH del medio. De esta forma, se abre una nueva vía para el reciclaje del PET, presente por ejemplo en envases, botellas o en textiles de todo tipo, además de generar compuestos no nocivos de utilidad en posteriores procesos sintéticos.
El trabajo fue publicado el pasado mes de junio en la revista 'Nature Communications' por un equipo de Bioquímica Computacional del Instituto de Materiales Avanzados (INAM) de la UJI -Vicent Moliner y Katarzyna Świderek-, en colaboración con un grupo del Centro de Investigación Cooperativa en Biomateriales (CIC biomaGUNE) del País Vasco - dirigido por Fernando López Gallego - y uno de la Universidad del País Vasco -dirigido por Haritz Sardon. Estos dos últimos grupos son quienes llevaron a cabo la parte experimental del proyecto.
Según explica Moliner, «como históricamente no existían los polímeros sintéticos, no ha habido tiempo en la evolución para que hubiera enzimas capaces de degradar esos materiales». Los plásticos poseen propiedades muy interesantes, provocando su uso extensivo en diferentes aplicaciones. Sin embargo, precisamente una de estas propiedades, que es su durabilidad, genera el problema de su reciclaje. «Los investigadores se preguntan cómo reciclarlos de forma eficiente y sin generar problemas medioambientales. En este sentido, uno de los objetivos de nuestro grupo en el INAM es diseñar enzimas que pudieran degradar plásticos; como químicos computacionales nosotros hicimos las predicciones basadas en simulaciones teóricas, y los compañeros del País Vasco sacaron adelante la demostración experimental».
El estudio se basó en una enzima natural (CALB) que de acuerdo con Moliner, «a diferencia de la mayoría de enzimas es capaz de catalizar más de una reacción; es muy promiscua. Así es como descubrimos que no sólo podemos utilizar esta enzima para degradar el PET, sino que modificando el pH del medio, la estructura de la enzima variaba y éramos capaces de llegar a dos tipos de productos de difícil obtención por métodos sintéticos tradicionales, que son útiles para obtener otros». El investigador del INAM subraya que así «hemos descubierto un mecanismo muy simple, que nos permite degradar un polímero sintético en disolución acuosa ya baja temperatura, además de controlar los productos finales de la reacción sólo modulando el pH».
El siguiente paso, indica Moliner, es «seguir profundizando en el estudio para, mediante el rediseño de la enzima, mejorar la velocidad de la reacción». Otra línea abierta es la de avanzar en la degradación de otros plásticos como los poliuretanos, otro tipo de polímero sintético muy utilizado en la actualidad, un punto con el que el grupo de Bioquímica Computacional del INAM está laborando con otros grupos de investigación de Suecia y Dinamarca.