Investigadora desarrolla bioplásticos a partir de glucosa para reemplazar al poliéster
Tiempo de lectura: 3 minutos Liderada por la investigadora Claudia Bernal, esta iniciativa busca sustituir los derivados del petróleo mediante el uso de enzimas modificadas y residuos agrícolas.
El poliéster es uno de los pilares materiales de la vida moderna. Desde la ropa deportiva de secado rápido hasta envases, tapicería y componentes automotrices, su resistencia y bajo costo lo han hecho omnipresente. Sin embargo, su dependencia absoluta del petróleo representa un desafío ambiental.
Ante este escenario, la académica del Departamento de Química de la Universidad de La Serena (USerena), Claudia Bernal, lidera una investigación que busca producir alternativas biodegradables utilizando una materia prima abundante y renovable: la glucosa.
El objetivo de proyecto es dejar de explotar combustibles fósiles para obtener los precursores de materiales esenciales. «Queremos producir moléculas o compuestos similares al ácido adípico, que es el monómero del poliéster, polímero que se produce con base en la química del petróleo y se usa en todo orden de cosas», explica la Dra. Bernal.
La investigadora advierte que la transición energética global para abandonar los combustibles fósiles podría generar escasez de estos materiales si no se desarrollan alternativas. «Es de suma importancia que, a la par que se hace investigación en combustibles ecológicos, hagamos investigación para una química más sustentable«, asegura.
Ácido glucárico desde residuos agrícolas
La investigación busca la producción de ácido glucárico (o ácido sacárico), un compuesto orgánico que actúa como un precursor prometedor para la fabricación de bioplásticos, nylon y un PET alternativo. A diferencia de los procesos tradicionales, este compuesto se obtiene de la oxidación de la glucosa, un azúcar presente de forma natural en frutas y verduras.
Para la académica de la USerena, la clave está en la valorización de los desechos. «En los residuos agrícolas y de la industria alimentaria podemos encontrar residuos lignocelulósicos, cuya celulosa está hecha de monómeros de glucosa», detalla Bernal. Esto significa que Chile, y especialmente las regiones agrícolas, poseen una «gran fuente de materia prima» que actualmente se subutiliza.
El desafío técnico es oxidar esta glucosa de manera eficiente. Los métodos químicos tradicionales son poco sustentables, ya que requieren ácidos fuertes, altas temperaturas y son poco selectivos, oxidando todos los alcoholes de la molécula, menciona Bernal. La solución propuesta por el equipo de la USerena es la catálisis enzimática. «Para generar ácido glucárico, solo necesitamos oxidar los dos alcoholes (OHs) que se ubican en los extremos. Decidimos evaluar el uso de catálisis enzimática porque es selectiva; si se elige bien la enzima, oxidará solo lo que nosotros queremos», puntualiza la experta.
Ingeniería de proteínas
El equipo científico seleccionó la enzima glucosa oxidasa, un insumo común en panaderías y la industria cervecera, para llevar a cabo esta transformación. Sin embargo, la enzima natural no es suficiente por sí sola. A través de ingeniería de proteínas, el laboratorio ha desarrollado «mutantes» o variantes enzimáticas diseñadas específicamente para reconocer y procesar las moléculas hasta llegar al ácido glucárico.
«De las cinco variantes enzimáticas que encontramos, dimos con una que es capaz de pasar directamente de glucosa a ácido glucárico, sin ningún otro producto en la reacción», revela la Dra. Bernal, quien destaca el éxito preliminar en la obtención del monómero deseado.
El futuro de la biocatálisis
De cara al futuro, la investigación entra en una fase crucial: adaptar estas variantes al «proceso real«. Esto implica determinar las condiciones ideales de temperatura, solventes y tiempos de reacción para que la producción sea económicamente viable a gran escala.
Más allá del laboratorio, el proyecto tiene un componente de desarrollo regional. Bernal enfatiza que buscan dar respuesta a la crisis de los descartes agrícolas, otorgándoles un valor agregado superior. «Estamos buscando dar valor haciendo algo más grande que las mermeladas y conservas», señala.
Con esta iniciativa, la experta recalcó que «estamos adelantándonos a una crisis que se avecina que tiene que ver con la necesidad de potenciar la biocatálisis, ya que los países y regiones como la nuestra tienen la ventaja de que aún podemos partir una revolución industrial con una matriz productiva sana y además tenemos la materia prima».
