Proteïna artificial per filtrar i degradar plàstic

Han desenvolupat una proteïna artificial que pot filtrar i degradar el plàstic. Un equip liderat per científics de l'Institut de Catàlisi i Química del Petroli (ICP-CSIC) ha afegit una funció nova a la proteïna mitjançant mètodes computacionals.

Un equip de científics de l'Institut de Catàlisi i Petroquímica del CSIC (ICP-CSIC), juntament amb equips del Barcelona Supercomputing Center – Centre Nacional de Supercomputació (BSC-CNS) i la Universitat Complutense de Madrid (UCM), ha desenvolupat proteïnes – substàncies artificials capaços de descompondre els microplásticos de tereftalat o PET (un dels plàstics més utilitzats, que es troben en moltes llaunes i ampolles) i tornar-los els components, essencialment, permetent descompondre's o reciclar-se.

Per això van utilitzar una proteïna de defensa procedent de l'anemona de la maduixa (Actínia fragacea), a la qual se li va donar una nova funció després de dissenyar-la mitjançant mètodes computacionals. Els resultats es publiquen a la revista Nature Catalyce.

Cada any es produeixen al món uns 400 milions de tones de plàstic, i aquesta xifra augmenta aproximadament un 4% cada any. Les emissions resultants de la seva obtenció són un dels factors que contribueixen al canvi climàtic i la seva omnipresència en els ecosistemes genera greus problemes ambientals.

Amb el temps, el PET, o tereftalat de polietilè, es desgasta, creant partícules cada cop més petites –anomenades microplàstics– que empitjoren els problemes ambientals. El PET ja representa més del 10% de la producció mundial de plàstic i el reciclatge és poc comú i ineficient.

"El que fem és una cosa així com afegir nous complements a una eina multiusos per dotar-la d'altres funcionalitats diferents”, explica Víctor Guallar, professor ICREA al BSC-CNS i un dels responsables del treball. Aquests additius consten de només tres aminoàcids que actuen com a tisores que poden tallar petites partícules de PET. En aquest cas s'han afegit a una proteïna de l'anèmona Actinia fragacea, que manca en principi d'aquesta funció i que a la natura “funciona com un trepant cel·lular, obrint porus i actuant com a mecanisme de defensa”, detalla l'investigador.

Guallar conclou que l'aprenentatge automàtic i la supercomputació utilitzats a l'enginyeria de proteïnes ens permeten "predir on s'uneixen les partícules i on hem de col·locar els nous aminoàcids perquè puguin exercir la seva acció". La forma resultant és molt similar a l'enzim PETasa del bacteri Idionella sakaiensis, que és capaç de degradar aquest tipus de plàstic i va ser descoberta el 2016 en una planta de reciclatge d'envasos al Japó.

Els resultats mostren que la nova proteïna és capaç de degradar micro i nanoplàstics PET amb “una eficàcia entre 5 i 10 vegades superior a la de les PETases actualment al mercat ia temperatura ambient”, va explicar Guallar.

Altres mètodes requereixen exposar el plàstic a temperatures superiors a 70°C per fer-lo més flexible, cosa que genera altes emissions de CO2 i en limita l'ús. A més, es va triar l'estructura porosa de la proteïna perquè permet que l'aigua flueixi a través d'aquesta i es pot adherir a membranes com les que s'utilitzen a les plantes dessalinitzadores. Això facilitarà el seu ús com a filtres “podrien ser usats en depuradores per degradar aquestes partícules que no veiem, però que són molt difícils d'eliminar i que ingerim”, afirma Manuel Ferrer, investigador del CSIC a l'Institut ICP-CSIC i un altre coordinador d'investigacions.

Degradar plàstic permet la depuració i el reciclatge

Un altre avantatge de la nova proteïna és que s'han desenvolupat dues variants en funció d'on es trobin els nous aminoàcids. Com a resultat, a partir de cadascun es creen diferents productes.

"Una variant descompon les partícules de PET de forma més exhaustiva, per la qual cosa es podria fer servir per a la seva degradació en plantes depuradores. L'altra dóna lloc als components inicials que calen per al reciclatge. D'aquesta manera podem depurar o reciclar segons les necessitats”, explica Laura Fernández López, estudiant de doctorat a l'Institut de Catàlisi i Química del Petroli del CSIC (ICP-CSIC).

Segons els investigadors, és possible que s'hagi adoptat el disseny actual, però la versatilitat de la proteïna, que equiparen una "eina multifuncional", permetrà afegir i provar factors i variacions de noves combinacions, explica la doctora Sara García Linares de la Universitat Complutense de Madrid.

"El que busquem és unir el potencial de les proteïnes que ens dóna la natura i l'aprenentatge automàtic amb superordinadors per produir nous dissenys que ens permetin assolir un entorn saludable de zero plàstics”, sintetitza Ferrer.

"Els mètodes computacionals i la biotecnologia ens poden permetre trobar solucions a molts dels problemes ecològics que ens afecten”, conclou Guallar.

Referència:

Víctor Guallar Et al. !Sub-micro- and nano-sized polyethylene terephthalate deconstruction with engineered protein nanopores". Catàlisi de la natura.

Ecoportal.net

Amb informació de: https://www.agenciasinc.es/