Biodegradación de plásticos en ambientes naturales

Abstract

Los plásticos son materiales poliméricos de alto peso molecular presentes en nuestro día a día debido a sus múltiples usos. La contaminación por plásticos se ha visto incrementada en los últimos años ocasionando graves impactos en entornos naturales terrestres y acuáticos. Ante este escenario, el aprovechamiento de la capacidad de ciertos microorganismos para degradar plásticos supone una oportunidad para reducir esta problemática. Solo considerando los denominados bioplásticos, se han identificado más de 90 tipos de microorganismos degradadores, principalmente bacterias y hongos. La biodegradación de plásticos en entornos naturales está afectada por múltiples factores como las condiciones ambientales, las características del polímero y las características de las enzimas microbianas degradativas. En relación con estas, destacan las hidrolasas, lipasas y cutinasas, por su capacidad de atacar distintos tipos de plásticos. La información existente ha evidenciado la biodegradación de determinados plásticos en sistemas acuáticos (oceánicos y fluviales) y en sistemas terrestres (compost y suelos) tanto en condiciones naturales como de laboratorio. Sin embargo, la degradación microbiana de materiales plásticos es un proceso lento y que presenta diversas limitaciones derivadas de las características intrínsecas de los plásticos como su baja biodisponibilidad y elevado peso molecular. Por ello, se han propuesto diversas estrategias para su optimización, como la modificación genética de los microorganismos o la mejora de la termoestabilidad enzimática requerida para aumentar la eficiencia del proceso. Además, datos recientes sugieren la aplicabilidad de la actividad microbiana para producir compuestos de alto valor añadido a partir de productos derivados de los procesos de despolimerización de los plásticos.

Plastics are a wide number of polymeric materials with high molecular weight that are present in our day by day because of their multiple applications. In the last decades, plastic pollution has rapidily increased, leading to harmful impacts in natural aquatic and terrestial environments. In this scenario, the use of the ability of some microorganisms to degrade plastics becomes an opportunity to minimize this issue. More than 90 types of microorganisms able to degrade bioplastics have been identiffied, mainly bacteria and fungi. Plastic biodegradation in natural environments is affected by multiple factors such as the environmental conditions, the physic chemical characteristics of the polymer, and features of the microbial degradative enzymes. A wide number of enzymes has been reported to be involved in the biodegradation, such as hydrolases, lipases and cutinases, able to degrade several types of plastics. Plastic biodegradation has been found in aquatic environments (oceans and rivers) and terrestrial environments (compost and soils). However, plastic biodegradation rate is low, and this process still presents several limitations, mainly related with intrinsic properties of plastics such as low bioavailability and high molecular weight. Recently, there has been biotechnological advances for the optimization of the biodegradation process, mainly related to genetic engineering and modification of biodegradative enzymes to improve their thermostability. Additionally, new approaches are being explored to exploit the microbial activity to produce high value compounds from plastic wastes.