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Prueban enzimas para degradar plásticos y retirar azufre al petróleo

Marcela Ayala Aceves, del Instituto de Biotecnología de la UNAM.

• En el Instituto de Biotecnología de la UNAM, Marcela Ayala Aceves aprovecha las cualidades de las peroxidasas para reducir el azufre del crudo y abatir la persistencia de bolsas y botellas plásticas en la naturaleza
• Descubrió también que esas partes proteicas catalizan una reacción química en los asfaltenos, moléculas complejas y poco reactivas que se encuentran en el petróleo. Por su hallazgo, obtuvo financiamiento de la British Petroleum

Con un tipo de enzimas llamadas peroxidasas, Marcela Ayala Aceves, del Instituto de Biotecnología (IBt) de la UNAM, ensaya rutas para degradar plásticos recalcitrantes –persistentes en la naturaleza y, por ello, muy contaminantes—, así como para reducir el azufre del petróleo, pues los compuestos azufrados en los combustibles son precursores de la lluvia ácida.

De origen proteico, las enzimas son moléculas capaces de catalizar o acelerar reacciones químicas, que han mostrado gran eficiencia para afrontar diversos retos ambientales.

Degradar plásticos

“La biocatálisis en el área ambiental es mi principal interés. Tengo un proyecto para estudiar la degradación de plásticos recalcitrantes, como las bolsas de polietileno, que con el tiempo se fragmentan en pedacitos, pero no se degradan completamente. Es un problema que se fragmenten porque los pájaros y los peces se las comen, y son gravemente afectados”, explicó.

La ingeniera química y doctora en ciencias recordó que los residuos plásticos han generado una isla de basura en el Pacífico, entre América y Asia.

“Las bolsas de plásticos autonombradas biodegradables, se degradan parcialmente y se fragmentan en trozos pequeños, pero realmente tardan mucho tiempo en culminar ese proceso; por otro lado, las botellas para agua pueden reciclarse, pero ello se hace en un porcentaje mínimo, por lo que todo ese desecho termina convirtiéndose en basura”, señaló.

En su laboratorio del IBt, la investigadora utiliza la biocatálisis que realizan las enzimas peroxidasas para buscar un camino limpio y eficiente para procesar los plásticos.

“Trato de usarlas en un ambiente controlado para generar con ellas el mismo efecto de la radiación solar, pero más rápido. Empleamos el plástico en pedacitos; posteriormente, podría confinarse, como en una composta”, detalló.

El proyecto se llama “Transformación enzimática de plásticos recalcitrantes”, y será financiado durante tres años por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), a partir de 2013.

Petróleo menos contaminante

Para mejorar el petróleo, Marcela Ayala utiliza las peroxidasas, con las que cataliza reacciones que permiten retirar parte de los compuestos azufrados. Las moléculas más recalcitrantes que tiene el petróleo son los asfaltenos, el material con el que hacen el asfalto y se pavimentan algunas las calles, donde no crecen hongos ni bacterias.

“Durante mi doctorado atacamos el problema, con las peroxidasas, que oxidan a ese átomo. Hicimos este proceso en una fracción de diésel con alto contenido de azufre y cambiaron ciertas propiedades de los compuestos azufrados, como su punto de ebullición. Recuperamos la mayor parte del combustible, pero ya sin ese elemento”, explicó.

Actualmente, en las refinerías se retira este último del petróleo dentro de un reactor con hidrógeno que opera a altas temperaturas. “El método con las peroxidasas sería una alternativa o un complemento para remover moléculas que no se pueden desprender con un método químico, con bioprocesos sencillos y baratos. Se impulsaría una nueva generación de combustibles derivados del petróleo menos contaminantes”, precisó.

Asfaltenos para “crudo sólido”

Desde 2005, Ayala ha estudiado los asfaltenos, que son recalcitrantes, muy difíciles de explotar y se encuentran presentes en crudos pesados.

“Hay algunas zonas en Canadá y Venezuela que tienen lo que se llama crudo sintético, que se extrae de material sólido, como una especie de rocas ricas en asfaltenos. Los métodos que usan son a base de solventes, temperaturas altas y procesos que consumen grandes cantidades de agua y son muy contaminantes. Al estudiar los asfaltenos encontramos que nuestras enzimas pueden usarlos como sustratos, catalizar reacciones con los asfaltenos, lo que permite imaginar alternativas para la explotación de este crudo”, explicó.

Gracias a sus resultados, la empresa British Petroleum financió una investigación de la universitaria durante tres años, para indagar cómo hacer más amigable con el ambiente un método para transformar los elementos referidos. “Tienen muchas regiones aromáticas, que son anillos muy estables. Las enzimas reducen la aromaticidad, rompen los anillos y modifican su estructura química, por una más reactiva”.

Hasta ahora, Marcela Ayala ha encontrado que una enzima peroxidasa proveniente de un hongo, y llamada cloroperoxidasa, es la más eficiente y versátil para provocar una reacción inicial en los asfaltenos, hasta ahora impenetrables. Este hallazgo podría favorecer una explotación más amigable de estos últimos.

Fuente UNAM

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