Co financiamento de:
/ Portada / IDi

Deseñan unha proteína artificial capaz de filtrar e degradar plásticos

31-10-2023 - CSIC-BSC-UCM

Un equipo de científicos do Instituto de Catálisis e Petroleoquímica do CSIC xunto con grupos do Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputación e da Universidade Complutense de Madrid desenvolveron unhas proteínas artificiais capaces de degradar microplásticos de tereftalato de polietileno ou PET -un dos plásticos máis empregados, presente en moitos envases e botellas- e reducilos aos seus compoñentes esenciais, o que permitiría a súa descomposición ou a súa reciclaxe. Para iso usaron unha proteína de defensa da anemone de amorodo (Actinia fragacea), á que lle engadiron a nova función tras un deseño mediante métodos computacionais.

Cada ano prodúcense preto de 400 millóns de toneladas de plásticos no mundo, unha cifra que aumenta ao redor dun 4% anualmente. As emisións que resultan da súa fabricación son un dos elementos que contribúen ao cambio climático, e a súa presenza ubicua nos ecosistemas conleva graves problemas ecolóxicos.

Co tempo, o PET ou tereftalato de polietileno vaise desgastando formando partículas cada vez máis pequenas —os chamados microplásticos—, o que agrava os problemas ambientais. O PET supón xa máis do 10% da produción global de plásticos e a súa reciclaxe é escaso e pouco eficiente.

“O que facemos é algo así como engadirlle novos complementos a unha ferramenta multiusos para dotala doutras funcionalidades diferentes”, explica Víctor Guallar, profesor ICREA no BSC-CNS e un dos responsables do traballo. Eses complementos consisten en apenas tres aminoácidos que funcionan como tesoiras capaces de cortar pequenas partículas de PET. Neste caso engadíronse a unha proteína da anemone Actinia fragacea, que carece en principio desta función e que na natureza “funciona como un trade celular, abrindo poros e actuando como mecanismo de defensa”, explica o investigador.

A aprendizaxe automática e os súperordenadores usados nesta enxeñería de proteínas permiten “predicir onde se van a unir as partículas e onde debemos colocar os novos aminoácidos para que poidan exercer a súa acción”, resume Guallar. A xeometría resultante é bastante similar á da encima PETasa da bacteria Idionella sakaiensis, capaz de degradar este tipo de plástico e descuberta en 2016 nunha planta de reciclaxe de envases en Xapón.

Os resultados indican que a nova proteína é capaz de degradar micro e nanoplásticos de PET con “unha eficacia entre 5 e 10 veces superior á das PETasas actualmente no mercado e a temperatura ambiente”, explica Guallar.

Outras aproximacións precisan actuar a temperaturas superiores a 70°C para facer o plástico máis moldeable, o que conleva altas emisións de CO2 e limita a súa aplicabilidade. Ademais, a estrutura da proteína en forma de poros escolleuse porque permite o paso de auga polo seu interior e porque pode ser ancorada a membranas similares ás que se usan en plantas de desalinización. Isto facilitaría o seu uso en forma de filtros, que “poderían ser usados en depuradoras para degradar esas partículas que non vemos, pero que son moi difíciles de eliminar e que inxerimos”, destaca Manuel Ferrer, investigador do CSIC no ICP-CSIC e outro dos coordinadores do estudo.

Un deseño que permite a depuración e o reciclado

Outra vantaxe da nova proteína é que se deseñaron dúas variantes, segundo os lugares de colocación dos novos aminoácidos. O resultado é que cada unha delas dá lugar a diferentes produtos. “Unha variante descompón as partículas de PET de forma máis exhaustiva, polo que podería usarse para a súa degradación en plantas depuradoras. A outra dá lugar aos compoñentes iniciais que se necesitan para a reciclaxe. Desta forma podemos depurar ou reciclar, segundo as necesidades”, explica Laura Fernández López, que realiza a súa tese doutoral no Instituto de Catálisis e Petroleoquímica do CSIC (ICP-CSIC).

O deseño actual xa podería ter aplicacións, segundo os investigadores, pero a flexibilidade da proteína —á que comparan cunha “ferramenta multiusos”— permitiría engadir e probar novos elementos e combinacións, explica a Dra. Sara García Linares, da Universidade Complutense de Madrid. “O que buscamos é axuntar o potencial das proteínas que nos dá a natureza e a aprendizaxe automática con súperordenadores para producir novos deseños que nos permitan alcanzar unha contorna saudable de cero plásticos”, resume Ferrer.

Os resultados aparecen publicados na revista Nature Catalysis.

BSC-CNS Comunicación / CSIC Comunicación

 

Empregamos cookies de terceiros para xenerar estatísticas da audiencia (GOOGLE ANALITICS), para o traductor de idiomas (GOOGLE), acollido a “Privacy Shield”.
Se continuas navegando estarás aceitando o seu emprego. Aceptar | Mais información
Confederación Intersindical Galega - Miguel Ferro Caaveiro 10, Santiago de Compostela Versión anterior da páxina Foros Biblioteca Privacidade RSS