Un bioplástico biodegradable elaborado a partir de patatas: la innovación radica en una bacteria modificada capaz de generarlo en tan solo 24 horas.
La bacteria Bacillus subtilis se destaca como una plataforma sólida y de alto interés para la industria, destinada a la producción de PHB, un biopolímero biodegradable y renovable, utilizando almidón de patata como materia prima.
Cada año se generan cientos de millones de toneladas de plásticos derivados del petróleo, de los cuales una gran parte termina contaminando el medioambiente o es incinerada, exacerbando tanto las emisiones de gases de efecto invernadero como la crisis ambiental derivada de la contaminación por plásticos. En este contexto, un equipo de investigadores liderado por la Universidad de Barcelona ha desarrollado un bioplástico biodegradable de alto valor industrial, conocido como polihidroxibutirato (PHB), producido a partir del almidón sin procesar de la patata en un único proceso de tan solo 24 horas. Este avance representa un paso clave hacia la reducción de la dependencia de los combustibles fósiles y la minimización de los desechos plásticos persistentes en el planeta.
El estudio establece que la bacteria *Bacillus subtilis* es una plataforma microbiana robusta y de gran interés industrial para la producción de PHB. Este biopolímero biodegradable y de origen renovable se elabora aprovechando el almidón de patata, un subproducto agrícola ampliamente disponible y de bajo coste.
La investigación ha sido publicada en la revista *Bioresource Technology* y ha sido liderada por Pere Picart, profesor de la Facultad de Farmacia y Ciencias de la Alimentación de la Universidad de Barcelona, junto con Mercedes Berlanga, investigadora del Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio) y de la misma facultad.
Producción de bioplásticos biodegradables a partir de recursos renovables
El proyecto investigativo empleó a *Bacillus subtilis*, una bacteria ampliamente utilizada en la biotecnología debido a su seguridad y su capacidad para generar enzimas y compuestos químicos. Según los autores, para conseguir una producción comercial viable de PHB es indispensable contar con microorganismos no patógenos, genéticamente maleables, que crezcan rápidamente, sean resistentes a nivel metabólico y puedan utilizar diferentes fuentes de carbono.
Hasta ahora, el potencial de *Bacillus subtilis* para producir PHB estaba insuficientemente explorado, y no se habían desarrollado estrategias sistemáticas de ingeniería metabólica para maximizar su capacidad de generar este biopolímero. Sin embargo, mediante la aplicación de herramientas basadas en la tecnología CRISPR-Cas9, los investigadores reorganizaron el metabolismo de esta bacteria para potenciar su producción de PHB. Anteriormente, se había documentado que esta especie lograba acumular cantidades limitadas del polímero, con un rendimiento inferior al 13 % del peso seco celular.
Ante estos bajos índices, el proyecto se centró en optimizar las rutas metabólicas y la generación de gránulos del polímero en *Bacillus subtilis* para explotar al máximo su potencial.
Mejoras mediante ingeniería genética
A través de modificaciones genéticas, el equipo logró desarrollar una plataforma segura basada en bacterias grampositivas que permite producir PHB de manera eficiente y sostenible utilizando almidón sin procesar. Específicamente, integraron genómica y promovieron la expresión constitutiva del gen *phaA*, complementada por el control del operón *phaRBC*, lo cual resultó en una acumulación efectiva del biopolímero a partir de varias fuentes de carbono. Asimismo, incorporaron el gen *amyQ*, encargado de codificar una α-amilasa que facilita la conversión directa del almidón crudo de patata en PHB en tan solo 24 horas.
Al aplicar esta innovadora estrategia en cultivos a escala de laboratorio, se lograron producir 11,3 g/L de biomasa y 5,8 g/L de PHB, alcanzando un nivel del 51,8 % en peso seco celular del polihidroxibutirato producido—a la par con los estándares comerciales actuales.
Bioplásticos más sostenibles y accesibles económicamente
A diferencia de los plásticos petroquímicos convencionales, el PHB es un material renovable que contribuye a cerrar el ciclo del carbono y reducir la acumulación de residuos persistentes tanto en los ecosistemas terrestres como marinos. Diversos análisis ambientales y estudios del ciclo de vida respaldan que los bioplásticos como el PHB tienen una menor huella de carbono e impacto climático en comparación con muchos plásticos provenientes del petróleo, especialmente cuando se derivan de materias primas recicladas o subproductos agrícolas.
Esta tecnología representa una oportunidad tangible para convertir un serio problema ambiental en un recurso sostenible de alto valor añadido. Contribuye así al desarrollo de una economía más circular y descarbonizada, concluyeron los investigadores.
Fuente: gacetadesalud.com
