Un equipo de investigadores de la Universidad de Missouri (EE. UU.) desarrolló algas genéticamente modificadas capaces de atrapar microplásticos del agua como un imán y transformarlos en bioplásticos reutilizables.
Este revolucionario hallazgo, publicado en la revista Nature Communications, combina tres funciones clave: captura de contaminantes, purificación del agua y reciclaje de materiales, estrategia que promete transformar la forma en que son tratadas las aguas residuales y es abordada la crisis global del plástico.
Se trata de una tecnología que ha pasado de ser una hipótesis de laboratorio a una solución piloto viable, ofreciendo un enfoque de economía circular que no solo limpia el agua, sino que transforma el residuo en un recurso valioso.
Mediante ingeniería genética se usaron cianobacterias para producir limonelo
El equipo de investigadores utilizó un tipo de bacterias fotosintéticas conocidas como cianobacterias. Mediante técnicas avanzadas de ingeniería genética, los científicos modificaron estas cepas para que produzcan y secreten limoneno, un aceite natural y volátil que es el principal responsable del aroma fresco y cítrico de las naranjas y los limones.
La cepa de cianobacterias utilizada como base para esta modificación en las algas fue elegida estratégicamente. Originalmente, esta variedad carecía de las estructuras similares a pelos, llamadas “cilios”, que suelen estar presentes en la superficie de otras células. Al no tener estos “pelos” microscópicos, el aceite de limoneno no se dispersa, sino que se acumula y recubre por completo la superficie lisa de las cianobacterias.
Esto transforma radicalmente la química superficial del organismo, volviéndolo altamente hidrofóbico; es decir, repele el agua de la misma manera que lo hace el aceite al intentar mezclarse con ella. Cabe destacar que muchos microplásticos también poseen superficies hidrofóbicas, por lo que algas y microplásticos se atraen mutuamente, agrupándose como imanes, en el agua contaminmada.
A medida que estos agregados se forman, pierden su flotabilidad y se depositan en el fondo del recipiente o cuerpo de agua. Este mecanismo no solo permite capturar el plástico, sino que facilita enormemente su recolección. De hecho, las pruebas de laboratorio demostraron que esta técnica logra eliminar el 91.4% de los microplásticos de poliestireno en apenas una hora.
Enfoque para resolver múltiples desafíos ambientales al mismo tiempo
Lo que hace que este hallazgo sea verdaderamente excepcional no es solo su capacidad para atrapar plásticos, sino su enfoque para resolver múltiples desafíos ambientales al mismo tiempo, ya que al eliminar los microplásticos, purificar las aguas residuales y transformar los microplásticos eliminados en productos bioplásticos, se pueden abordar tres desafíos con un solo método.
En primer lugar, estas diminutas algas mutantes tienen la capacidad de crecer directamente en aguas residuales crudas. Durante su desarrollo, actúan como esponjas biológicas de nutrientes. En las pruebas realizadas por el equipo de Missouri, al añadir las algas modificadas a muestras de aguas residuales y cultivarlas durante cinco días, fueron eliminados hasta 97.5% de los nitratos, casi la totalidad del amoníaco y más de 30% de los fosfatos.
Esto confirma que el método tiene una altísima capacidad para la depuración de efluentes urbanos, evitando la eutrofización (el crecimiento excesivo de algas tóxicas por exceso de nutrientes) en los lagos y ríos receptores.
En segundo lugar, el proceso culmina con el reciclaje o suprarreciclaje (upcycling) de los materiales capturados. Una vez que los grumos de cianobacterias y microplásticos se hunden, pueden ser recolectados fácilmente, secados y procesados. El equipo de investigación demostró que es posible extraer el material de este depósito para crear un nuevo bioplástico en forma de película con doble resistencia a la fractura. Es decir, un material de construcción superior.
Impacto profundo desde las perspectivas ecológica y económica
Desde una perspectiva ecológica y económica, la integración de la fotosíntesis de las algas mutantes en el sistema de tratamiento tiene un impacto profundo. Se estima que la incorporación de este proceso biológico podría reducir las emisiones totales de dióxido de carbono (CO2) del tratamiento de aguas a niveles negativos, ya que los organismos absorben carbono atmosférico mientras crecen y procesan los contaminantes.
Además, los cálculos preliminares sugieren que el uso de sistemas abiertos, que no requieren una inversión de capital excesivamente alta, permitiría producir el tipo de bioplásticos descrito a un precio altamente competitivo en comparación con los métodos de producción de plásticos convencionales o incluso otros bioplásticos actuales.
Vale destacar que la eficacia del método biológico radica en transformar un problema invisible (microplásticos microscópicos que escapan a los filtros tradicionales) en un residuo físicamente recuperable, algo que los sistemas de filtración convencionales no logran con eficiencia para partículas extremamente pequeñas que terminan en agua potable.
Actualmente, la tecnología está dando sus primeros pasos hacia la escalabilidad industrial. En los laboratorios de la Universidad de Missouri, el equipo ya cultiva las cianobacterias en un biorreactor de tanque con una capacidad de 100 litros. Este prototipo, que inicialmente fue construido con otro propósito, sienta las bases fundamentales para las futuras aplicaciones a gran escala.
Contaminación por plásticos requiere soluciones tanto innovadoras como audaces
La contaminación por plásticos es un problema causado por la actividad humana que requiere soluciones tanto innovadoras como audaces. Las algas modificadas genéticamente por la Universidad de Missouri representan un avance significativo en el proceso biotecnológico que utiliza microorganismos, plantas o enzimas para restaurar un medio ambiente alterado por contaminantes a su estado natural, denominado biorremediación.
Estas diminutas algas mutantes, que huelen a naranja y cazan plástico como imanes, no solo protegen a los ecosistemas marinos y a la salud humana al evitar que los microplásticos ingresen a la cadena alimentaria, también constituyen la base de un nuevo ciclo de recursos económicos y sostenibles.
Aunque la investigación aún se encuentra en sus etapas de escalado, la meta es diseñar biorreactores de mayor tamaño que puedan adaptarse e incorporarse directamente a las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas. De esta manera, las ciudades podrían purificar su agua de manera mucho más eficaz, evitar que los microplásticos lleguen a los océanos y, al mismo tiempo, generar productos de valor agregado.
Con información de Nature, Jornada, El Universo, Mizzou Engineering (Universidad de Missouri) y Wired
Fotos cortesía de Argenbio, Universidad de Missouri, Friend of the Oceann y Residuos Profesional
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