El uso de enzimas se ha consolidado en los últimos años como una alternativa sostenible para el reciclaje de plásticos, frente a los métodos mecánicos o químicos tradicionales. Estas herramientas biotecnológicas permiten descomponer polímeros como el PET —presente en la mayoría de botellas y envases— en sus componentes básicos, de forma limpia y eficiente. Un nuevo estudio llevado a cabo por investigadores del Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CiQUS), en colaboración con la Prof. Gemma Eibes (Centro de Investigación Interdisciplinar en Tecnologías Ambientales - CRETUS), presenta ahora una estrategia innovadora para fijar estas enzimas dentro de pequeñas esferas de proteínas producidas por bacterias. Este sistema no solo simplifica su producción y recuperación, sino que también prolonga su vida útil, permite reutilizarlas varias veces y consigue descomponer más del 90 % del plástico doméstico sin necesidad de tratamientos previos.
Pese a los avances en este campo, la aplicación de enzimas para la gestión de residuos plásticos sigue enfrentando barreras importantes para su implantación a gran escala. Entre ellas, destaca el elevado coste de producción de las enzimas y su limitada reutilización en procesos industriales. La estrategia desarrollada en este trabajo solventa algunos de estos retos mediante un sistema de inmovilización en un solo paso, que permite recuperar fácilmente la enzima activa tras cada ciclo de uso. A diferencia de los métodos clásicos —que requieren producir la enzima y su soporte de manera separada—, esta tecnología integra ambos elementos en una sola etapa, reduciendo así los costes operativos y técnicos del proceso.
El sistema se basa en la tecnología IC-Tagging, desarrollada previamente por el grupo del Prof. José Manuel Martínez Costas en el CiQUS, que permite inmovilizar proteínas de interés dentro de nanocompartimentos proteicos generados por la proteína viral muNS-Mi. Esta proteína es capaz de autoensamblarse en forma de nanoesferas dentro de células de Escherichia coli y atraer a cualquier enzima que lleve una pequeña etiqueta (el “IC-tag”). De este modo, la propia bacteria actúa como una microfábrica que produce la enzima ya inmovilizada en una estructura funcional y reutilizable. Esta metodología había sido aplicada previamente con otras enzimas industriales, pero es la primera vez que se utiliza con una enzima de referencia para la degradación de plásticos, abriendo nuevas posibilidades en el campo de la biotecnología ambiental.
El estudio se enmarca en la creciente preocupación por la acumulación de residuos plásticos en el medio ambiente. Se estima que más de 400 millones de toneladas de plástico se producen anualmente en todo el mundo, y solo una fracción se recicla de forma efectiva. El trabajo se centra en el tereftalato de polietileno (PET), el polímero más común en envases alimentarios y botellas. Los investigadores han utilizado bacterias E. coli modificadas genéticamente para producir la enzima LCCICCG —una variante optimizada de cutinasa— dentro de estas nanoesferas. El sistema ha demostrado su eficacia en la degradación de PET real procedente de bandejas de fruta, frutos secos o envases de laboratorio, alcanzando una depolimerización prácticamente completa en menos de tres días, incluso al reutilizar la misma preparación en dos lotes consecutivos de residuos.
Según los autores, estos resultados superan los obtenidos hasta la fecha con otras estrategias de inmovilización en laboratorio, y suponen un paso importante hacia la implementación de soluciones enzimáticas para el reciclaje de plásticos: "Nuestro sistema emerge como una herramienta con gran potencial para apoyar la traslación industrial de las nuevas enzimas que se van desarrollando para la degradación de PET y otros polímeros, y de esta manera contribuir definitivamente a la economía circular del plástico", señala Adrián López Teijeiro, primer autor del estudio. El trabajo forma parte del proyecto PETzyme, financiado con fondos NextGeneration EU, y coordinado por Gemma Eibes (CRETUS) y José Martínez Costas (CiQUS). Ambos centros cuentan además con apoyo financiero de la Unión Europea a través del Programa Galicia FEDER 2021-2027. La tecnología IC-Tagging desarrollada en este trabajo se enmarca también en un proyecto más amplio del Plan Nacional de I+D+i (PID2022-139720OB-I00). Actualmente, el equipo trabaja en colaboración para escalar la tecnología y mejorar aún más el rendimiento de las enzimas inmovilizadas. Además, los investigadores destacan que esta plataforma podría adaptarse a otras enzimas industriales, ampliando su aplicación a procesos de interés en biocatálisis, tratamiento de residuos o desarrollo de nuevos materiales sostenibles.
Referencia bibliográfica:
Adrián López-Teijeiro, Natalia Barreiro-Piñeiro, Gemma Eibes, José Martínez-Costas. Nearly complete depolymerization of untreated post-consumer plastic with an immobilized and reusable PET hydrolase. J. Hazard. Mater., 2025, 495, 138789
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.138789
Imagen de microscopia electrónica de barrido en la que se muestra la superficie de una lámina de PET siendo degradada por la enzima immovilizada en nanoesferas proteicas | CiQUS