Científicos producen bioplástico con cianobacteria que captura CO2

El estudio utilizó una cianobacteria aislada de una región industrial altamente contaminada. El biopolímero es producido como resultado del proceso fotosíntesis que esta cianobacteria realiza, capturando uno de los gases de efecto invernadero más potentes: el dióxido de carbono.

cianobacterias en medio de cultivo
Las cianobacterias almacenan el exceso de energía que producen, al realizar fotosíntesis, en un tipo de polímero.

Cuando se habla de efecto invernadero y calentamiento global, el primer gas que se nos vienen a la mente es el dióxido de carbono (CO2). La emisión de este gas está asociado a la quema de combustibles fósiles en procesos industriales y vehiculares, principalmente. Los esfuerzos están centrados en la reducción de las emisiones y también en su captura desde la atmósfera para así disminuir el calentamiento que el planeta viene -y continuará- sufriendo en los próximos decenios debido a sus efectos.

Los árboles -y de ahí la gran importancia en la preservación de los bosques a nivel mundial- son los grandes capturadores de este gas a través del proceso de fotosíntesis. Pero este proceso no es exclusivo de ellos. Musgos, algas, plantas en general y algunos tipos de bacterias, tienen la capacidad de retirar CO2 de la atmósfera para producir materia orgánica.

No solo las grandes plantas y árboles tienen la capacidad de retirar dióxido de carbono del ambiente para la fotosíntesis. Las cianobacterias y otras algas también pueden capturar CO2.

A partir de este principio, un grupo de investigadores utilizó un tipo específico de cianobacteria (Synechocystis sp.), encontrada en una región industrial altamente contaminada del sudeste de Brasil, para producir polihidroxibutirato (PHB) -un polímero que es producido por algunos microorganismos como una forma de almacenamiento de energía.

Un gran número de bacterias tienen la capacidad de guardar energía en la forma de PHB, pero muchas veces dependen de una forma orgánica de carbono -como, por ejemplo la glucosa- para obtenerlo. Las cianobacterias, por su parte, no tienen esta dependencia, por lo que las sitúa como grandes candidatos para la producción de PHB retirando apenas carbono inorgánico del medio ambiente.

Cianobacterias resistentes a altas concentraciones de contaminantes

En el estudio encabezado por la Dra. Louise Gracioso, que cuenta además con investigadores de la Universidad de Estudios de Padua (Italia), de la Universidad de São Paulo y de la Universidad Federal de São Paulo (Brasil), se evaluó el potencial de la producción de PHB por la cianobacteria Synechocystis sp. bajo diferentes combinaciones intensidades de luz y de disponibilidad de carbono y nitrógeno. Los investigadores utilizaron las cianobacterias recolectadas en una zona industrial altamente contaminada próxima al puerto de Santos, en el estado de São Paulo, bajo la hipótesis en ellas serían resistentes a altas concentraciones de estos contaminantes.

Cianobacterias en un lago
La floración sucede en ríos y lagos con altos niveles de contaminantes, como nitratos y fosfatos, y con poco movimiento de sus aguas.

La acumulación del PHB en este tipo de organismos se da por estrés nutricional en la presencia de una alta concentración de carbono, por lo que, primeramente, los investigadores estimularon su crecimiento, para luego estimular la producción del polihidroxibutirato bajo diferentes condiciones de luminosidad en un ambiente rico en carbono. Con ello, llegaron a la conclusión que esta cianobacteria combina una buena productividad de la biomasa con fijación de CO2, la capacidad de acumular PHB, que se suma a la tolerancia a fuentes luminosas intensas.

Este nuevo método de producción de PHB tiene un costo menor cuando comparado con los que existen en el mercado, según indicó Elen Aquino, investigadora y coordinadora del proyecto principal, a Agência FAPESP. Además, no compite de forma directa con los demás métodos industriales, ya que en este caso, la fuente de carbono puede ser extraída directamente del aire -capturando gases de efecto invernadero- y no de fuentes orgánicas, como los azúcares, que actualmente son utilizados.

Este tipo de biopolímero es considerado un plástico noble, por lo que sus principales aplicaciones están asociadas a la fabricación de prótesis ortopédicas. Sus propiedades son muy parecidas a las del polipropileno, con la consideración de que el PHB es biodegradable.