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Categoría: Novedades en reciclado de plásticoEn la búsqueda de soluciones sostenibles para el manejo de residuos y la promoción de la economía circular, la biodegradación ha surgido como una herramienta clave. Este proceso biológico permite la descomposición de materiales orgánicos a través de la acción de las enzimas producidas por los microorganismos. Estas enzimas son capaces de transformar materiales complejos en sustancias más simples que pueden: (i) ser asimiladas y empleadas como fuente de energía por los microorganismos, o (ii) recuperadas y reintroducidas en la cadena de valor.

En este artículo, exploraremos en detalle qué es la degradación microbiana o biodegradación y las diferentes soluciones que ofrece para la gestión de residuos. También discutiremos los beneficios y desafíos asociados con estos procesos, así como su contribución a la sostenibilidad ambiental y la reducción de la huella de carbono.

¿Qué es la degradación microbiana o biodegradación?La degradación microbiana o biodegradación es un proceso biológico en el cual los materiales orgánicos son descompuestos por los microorganismos presentes en el medio gracias a las enzimas que producen. Las enzimas son moléculas proteicas que catalizan reacciones químicas específicas, mientras que los microorganismos, como bacterias y hongos, son organismos vivos capaces de descomponer la materia orgánica.



Cómo funciona la degradación microbianaLa degradación microbiana implica la acción de microorganismos para descomponer los materiales orgánicos. Estos microorganismos producen enzimas que actúan como catalizadores sobre los sustratos, acelerando el proceso de descomposición.

Cada enzima tiene una función específica y se une a su sustrato, el material a descomponer, para romper los enlaces químicos y convertirlo en moléculas más simples. Por ejemplo, la enzima amilasa descompone los almidones en azúcares más pequeños. Una vez producidas, los microorganismos pueden emplear estas unidades moleculares más simples como fuente de energía, convirtiendo el carbono de los materiales en CO2, agua y biomasa.

La degradación microbiana es ampliamente utilizada en la gestión de residuos, como la descomposición de residuos orgánicos en plantas de compostaje o la digestión anaeróbica para la producción de biogás. También se aplica en el tratamiento de aguas residuales, donde los microorganismos descomponen la materia orgánica presente en el agua.

Cómo funciona el reciclado enzimáticoEn el reciclado enzimático, las enzimas son previamente extraídas de los microorganismos para poder llevar a cabo el proceso de descomposición en ausencia del microorganismo vivo. De esta manera, se logra una descomposición de los materiales gracias a la acción de las enzimas, pero los productos químicos obtenidos no son asimilados por el microorganismo, quedando libres en el medio y pudiendo ser recuperados mediante un proceso de purificación.

De esta manera se consigue una descomposición de las moléculas que forman el material original en sus componentes fundamentales, como monómeros u oligómeros, que pueden ser reintroducidos en la cadena de valor y empleados para la obtención de materiales reciclados.

Este proceso resulta especialmente interesante para materiales complejos, que presentan una baja o nula reciclabilidad, como son los materiales compuestos o multicapa, puesto que permite una despolimerización específica del sustrato de la enzima.  Además, la reacción se da en condiciones suaves, a temperaturas inferiores de 70ºC y sin necesidad de emplear disolventes.

Aplicaciones de la degradación microbiana y las enzimas en la gestión de residuosLa biodegradación tiene diversas aplicaciones en la gestión de residuos. Una de las más importantes es la descomposición de residuos orgánicos, como restos de alimentos, residuos agrícolas y residuos de jardín. Estos materiales se pueden tratar con enzimas o microorganismos para obtener productos útiles, como compost, fertilizantes orgánicos o biogás.

Además, estos procesos son ampliamente empleados en la descomposición de materiales biodegradables, como bioplásticos y celulosas. Al emplear enzimas o microorganismos especializados, es posible descomponer estos materiales en compuestos más simples que pueden ser reciclados o reintegrados en el medio ambiente de forma segura.

Recientemente, se ha descubierto que ciertas enzimas también son capaces de atacar algunos de los plásticos sintéticos más extendidos, como poliésteres o poliuretanos. Mediante técnicas de modificación genética, se han obtenido enzimas que son capaces de convertir el PET en sus componentes elementales, concretamente en ácido tereftálico y etilenglicol. Estos monómeros se podrían volver a ensamblar y obtener polímeros reciclados con las mismas propiedades que un material virgen.

Beneficios y desafíos del uso de microorganismos y sus enzimasEl empleo de microorganismos y sus enzimas ofrece una serie de beneficios en la gestión de residuos y la sostenibilidad ambiental. En primer lugar, permite la descomposición y reciclaje de materiales orgánicos, reduciendo así la cantidad de residuos que se envían a los vertederos y disminuyendo la contaminación ambiental.

Además, la degradación microbiana es un proceso natural y sostenible, que no requiere el uso de productos químicos tóxicos ni genera emisiones nocivas. Al aprovechar los procesos biológicos, se promueve una gestión más limpia y respetuosa con el medio ambiente.

Sin embargo, también existen desafíos asociados a estos procesos. Uno de ellos es la selección adecuada de las enzimas o microorganismos, ya que diferentes materiales requieren diferentes enzimas o condiciones ambientales específicas para su descomposición. Además, es necesario controlar y optimizar las condiciones de temperatura, humedad y pH para asegurar un proceso eficiente y evitar la proliferación de microorganismos patógenos.

Experiencia de AIMPLAS en biodegradación y reciclado de los plásticosDesde AIMPLAS trabajamos en el desarrollo de diferentes estrategias para estudiar y mejorar la biodegradación y el reciclado de los plásticos. Llevamos a cabo la ejecución de ensayos para determinar la biodegradabilidad de un material en diferentes medios (suelo, compost, marino, anaerobio), a la vez que desarrollamos vías de mejora y aceleración de estos procesos, así como herramientas predictivas para reducir los tiempos de los ensayos. De igual forma, dado el gran potencial que posee el reciclaje enzimático como herramienta para recuperar materias primas de interés, en AIMPLAS investigamos diferentes procesos de reciclaje de plásticos biodegradables y sintéticos mediante esta vía. A través del aislamiento de microorganismos y enzimas de interés, podemos expresar y producir estas proteínas para emplearlas en procesos de reciclaje con obtención de monómeros.