- Varios microorganismos y enzimas degradan plásticos concretos como PET o poliuretano, pero su acción es muy específica y lenta en condiciones ambientales reales.
- Los avances se centran en identificar enzimas, mejorarlas mediante ingeniería y diseñar procesos cerrados que permitan recuperar monómeros y reducir el impacto de residuos plásticos.
- En el mar, ciertas bacterias consumen compuestos tóxicos lixiviados por los plásticos, mientras que en medicina surgen riesgos al hallarse patógenos capaces de degradar materiales biodegradables.
- La biotecnología microbiana es una herramienta complementaria al reciclaje y a la reducción del uso de plástico, pero no sustituye las estrategias de prevención y buena gestión de residuos.
La idea de que existan microorganismos capaces de comerse literalmente los plásticos suena a argumento de película de ciencia ficción con final feliz: echamos un cóctel de bacterias sobre los vertederos y las playas, esperamos un poco y desaparecen las montañas de residuos. La realidad es bastante más compleja. La ciencia ha avanzado mucho y ya se conocen varias bacterias, hongos y enzimas que logran degradar ciertos polímeros, pero estamos muy lejos de una solución inmediata y universal al problema de la contaminación plástica.
En los últimos años se han acumulado estudios que describen bacterias marinas que consumen compuestos filtrados desde los plásticos, organismos de aguas profundas que atacan poliuretano, cepas capaces de romper PET o poliuretano en vertederos, e incluso patógenos hospitalarios que degradan plásticos médicos biodegradables. Este artículo repasa, con calma y con datos, qué sabemos hoy sobre los microorganismos que degradan plásticos, qué tipos de polímeros son más vulnerables, cuáles son las aplicaciones biotecnológicas que se vislumbran y, sobre todo, cuáles son los límites reales de esta vía de solución.
Qué plásticos se pueden degradar (y cuáles se resisten)
No todos los plásticos son iguales ni se comportan del mismo modo frente a los microbios. Algunos, como el tereftalato de polietileno (PET) usado en botellas de bebidas, presentan enlaces químicos que ciertas enzimas pueden cortar con relativa facilidad. Otros, como el polietileno de baja densidad (LDPE) o el polipropileno (PP), muy comunes en envases y bolsas, tienen estructuras altamente cristalinas y apolares que los vuelven mucho más duros de roer para la microbiota.
En el caso del PET, varios equipos han encontrado bacterias que producen enzimas específicas, las llamadas PETasas y MHETasas, capaces de romper el polímero en fragmentos más pequeños (monómeros) que luego pueden aprovechar como fuente de carbono y energía. Ideonella sakaiensis es el ejemplo más famoso: esta bacteria, aislada en una planta de reciclaje, fue capaz de degradar una finísima película de PET de unos 60 microgramos en apenas seis semanas, gracias a la acción combinada de sus dos enzimas clave. Además, se han descrito casos en los que una bacteria logra transformar plástico en paracetamol, otra vía de valorización biotecnológica.
En cambio, plásticos como el polietileno o el polipropileno, omnipresentes en bolsas, botellas de detergente, envases de higiene personal o recubrimientos de infinidad de productos, muestran una resistencia muy elevada a la biodegradación microbiana. Incluso cuando se detectan pequeñas tasas de degradación, suelen requerir largos periodos de tiempo y condiciones muy concretas de temperatura, luz o presencia de otros compuestos que debiliten previamente la estructura del polímero.
Otro caso importante es el poliuretano, empleado en espumas aislantes, refrigeradores, calzado, mobiliario, recubrimientos y un largo etcétera. Este plástico es especialmente problemático porque no se funde al calentarlo, lo que complica su reciclaje mecánico y su destrucción térmica. Aquí entran en juego nuevas bacterias y hongos capaces de atacar selectivamente ciertos enlaces del polímero, abriendo una vía distinta a las tecnologías clásicas de tratamiento.
Avances biotecnológicos: de las enzimas al diseño de procesos
Las investigaciones de las últimas décadas han impulsado tres líneas de avance muy claras en la biotecnología aplicada a la degradación de plásticos. La primera es la identificación y descripción detallada de enzimas capaces de escindir enlaces concretos dentro de la cadena del polímero. Estudiar su estructura tridimensional y su modo de acción ha permitido empezar a optimizarlas en el laboratorio.
La segunda línea se centra en la ingeniería de esas enzimas y de las bacterias que las producen. Mediante técnicas de evolución dirigida y biología sintética se modifican las secuencias de las PETasas u otras hidrolasas para aumentar su estabilidad a diferentes temperaturas, su actividad catalítica y su afinidad por el plástico objetivo. De forma paralela, se ajusta el metabolismo de las bacterias para que toleren mejor concentraciones elevadas de polímero o de sus productos de degradación.
En tercer lugar, se está trabajando intensamente en el diseño de procesos biotecnológicos controlados. En lugar de liberar microorganismos “a lo loco” en el medio ambiente, se plantean reactores cerrados, biofilms organizados o consorcios microbianos específicos, en los que las condiciones (pH, oxígeno, temperatura, luz, presencia de co-sustratos) se ajustan para maximizar la degradación. En laboratorio, este enfoque ha permitido lograr tasas apreciables de descomposición sobre piezas de PET limpias y, a menudo, pretratadas térmica o químicamente para “abrir” el polímero.
En algunos de estos montajes, los monómeros recuperados tras la degradación pueden reutilizarse como materia prima para fabricar nuevo plástico, cerrando parcialmente el ciclo mediante reciclaje químico de alta calidad. Esto convierte a las enzimas en una herramienta complementaria dentro de las plantas de reciclaje, más que en una alternativa aislada a los métodos existentes.
Microorganismos en acción: casos concretos de bacterias y hongos que comen plástico
Más allá de Ideonella sakaiensis, en los últimos años se han descrito numerosos microorganismos con capacidad de degradar distintos plásticos, procedentes de ambientes tan variados como vertederos, suelos agrícolas, océanos o aguas profundas contaminadas por hidrocarburos.
Un ejemplo clave es el de una bacteria del género Pseudomonas (Pseudomonas sp. TDA1), aislada en un vertedero de desechos plásticos quebradizos en Leipzig (Alemania), que demostró ser capaz de atacar determinados componentes básicos del poliuretano. Esta bacteria utiliza los enlaces químicos del polímero como fuentes de carbono, nitrógeno y energía, lo que abre la puerta a procesos específicos para este material tan problemático.
En el ámbito de los hongos, ha ganado notoriedad el hongo común del suelo Aspergillus tubingensis, identificado en un vertedero de Pakistán en 2017. Sus enzimas se adhieren a la superficie del poliuretano y comienzan a degradarla, generando cicatrices y debilitando poco a poco la estructura del plástico. La siguiente fase de investigación se centra en determinar cuáles son las mejores condiciones ambientales (humedad, temperatura, nutrientes) para que este hongo trabaje a máxima capacidad.
Desde la biotecnología marina también llegan resultados sorprendentes. En el Golfo de México, científicas del Instituto de Biotecnología de la UNAM han estudiado una colección de unas 300 cepas bacterianas aisladas de aguas profundas, a unos 1.000 metros de profundidad, en una región rica en hidrocarburos naturales y derivada de la actividad petrolera. Estas bacterias están adaptadas a utilizar compuestos orgánicos complejos, lo que las convierte en candidatas idóneas para ensayar su capacidad de degradar plásticos.
Entre todas ellas destaca Stutzerimonas frequens (también denominada GOM2), que ha demostrado ser capaz de degradar alrededor del 30 % de un sustrato de poliuretano en tan solo 15 días, una velocidad notable comparada con los cientos de años que tardaría en condiciones ambientales. Este trabajo, publicado en la revista Marine Pollution Bulletin, sugiere que algunas bacterias marinas podrían convertirse en herramientas valiosas en estrategias de bioremediación de residuos de poliuretano.
En los ensayos con estas cepas se comprobó que aproximadamente el 80 % de las bacterias probadas lograba consumir al menos un tipo de plástico y cerca del 20 % era capaz de atacar hasta tres tipos distintos. Aun así, ninguna por sí sola es capaz de degradar todos los componentes y aditivos de los polímeros comerciales, lo que refuerza la idea de trabajar con consorcios microbianos en los que cada especie se encargue de una parte distinta del problema.
Plásticos en el mar Mediterráneo y bacterias que se alimentan de los lixiviados
El mar Mediterráneo se ha convertido en un auténtico laboratorio natural de la contaminación plástica marina. Se calcula que los fragmentos de plástico flotantes cubren ya una superficie equivalente a unos 7.500 campos de fútbol, una cifra que ilustra la magnitud del problema. En este escenario, explorar mecanismos de bioremediación natural se ha vuelto una prioridad científica y ambiental y entender cómo los microplásticos actúan como vectores de bacterias resistentes.
Un equipo liderado por el Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) ha dado un paso importante al identificar bacterias capaces de consumir los compuestos químicos liberados por los plásticos cuando entran en contacto con el agua de mar. Cuando una pieza de plástico flota en la superficie marina y recibe radiación solar, se producen procesos de degradación fotoquímica que liberan al agua sustancias orgánicas disueltas, muchas de ellas tóxicas para la vida marina. Este proceso se conoce como lixiviación y se ve intensificado por la luz solar.
A diferencia de la mayoría de estudios previos, centrados en microbios que degradan la matriz plástica en sí, esta investigación pone el foco en las bacterias que aprovechan los compuestos lixiviados, es decir, los aditivos añadidos durante la fabricación del plástico o los productos de degradación del polímero. El trabajo, publicado en Environmental Microbiology Reports, se considera el primer estudio que analiza de forma específica estas bacterias en plásticos flotantes.
Para los ensayos se usó mayoritariamente polietileno, el plástico más abundante en los océanos, junto con una mezcla de plásticos envejecidos recogidos en una playa, compuesta principalmente por polietileno y polipropileno. Estos dos materiales están presentes en una enorme variedad de productos, desde bolsas y film alimentario hasta botes de detergente o envases de higiene personal. Las bacterias identificadas ya eran conocidas por la literatura científica, pero no se habían descrito antes como degradadoras de derivados de plásticos.
Según las autoras, estas bacterias utilizan la materia orgánica disuelta procedente de los plásticos como alimento, transformándola en dióxido de carbono (CO2), biomasa microbiana y posiblemente otros subproductos menos problemáticos. Esto supone una posible vía de mitigación de los compuestos tóxicos liberados por los residuos plásticos, aunque no elimine la presencia física de los fragmentos en sí.
Para caracterizar a fondo estas comunidades microbianas se emplearon técnicas avanzadas como CARD-FISH (para identificar qué grupos bacterianos dominan), BONCAT (para detectar qué bacterias están creciendo activamente) y la secuenciación del gen 16S rRNA (clave para determinar la composición taxonómica de la comunidad). En el futuro, el equipo planea aislar y cultivar algunas de estas especies con el fin de realizar experimentos dirigidos a evaluar su potencial biotecnológico en condiciones controladas.
Bacterias patógenas y plásticos biodegradables en medicina
No todo son buenas noticias cuando hablamos de microorganismos que degradan plásticos. Investigadores del Reino Unido han identificado una cepa de Pseudomonas aeruginosa, un conocido patógeno hospitalario, capaz de degradar policaprolactona (PCL), un plástico biodegradable empleado con frecuencia en dispositivos médicos como suturas reabsorbibles, stents y apósitos quirúrgicos.
En este caso, la bacteria produce una enzima denominada Pap1 que rompe las cadenas de PCL. El trabajo, publicado en la revista Cell Reports y destacado por Nature, demostró que al introducir el gen que codifica Pap1 en Escherichia coli, esta bacteria de laboratorio también adquiría la capacidad de descomponer PCL. A la inversa, al eliminar el gen en Pseudomonas aeruginosa, desaparecía su habilidad para degradar este plástico, lo que confirma el papel central de la enzima.
Los experimentos revelaron además que la presencia de PCL estimula la formación de biopelículas (biofilms) por parte de P. aeruginosa. Estos biofilms refuerzan la resistencia de la bacteria a los antibióticos y pueden complicar seriamente el tratamiento de infecciones asociadas a dispositivos médicos. En ensayos con larvas de polilla, la bacteria resultó más letal cuando había implantes de PCL presentes, insinuando un riesgo potencial en entornos clínicos reales donde se usan este tipo de materiales.
Este hallazgo obliga a replantearse el uso de algunos plásticos biodegradables en hospitales y quirófanos. La biodegradabilidad, que en principio se percibe como una ventaja ambiental, puede convertirse en un punto débil cuando microbios patógenos son capaces de explotar la descomposición del material para mejorar su capacidad de colonización y persistencia. El equipo de investigación está ampliando el estudio a otras bacterias del grupo ESKAPEE, famoso por su alta resistencia a antibióticos, para comprobar si también poseen o pueden desarrollar capacidades similares de degradación de plásticos.
Impacto en la pesca y la acuicultura: ¿solución o parche?
La industria pesquera y la acuicultura dependen de forma masiva de plásticos para estructuras, artes y equipos: jaulas marinas, redes, sistemas de alimentación, revestimientos de estanques, calcetines para cultivo de mejillón, colectores de semillas de ostras, piquetas para marisco o protecciones de redes de arrastre, entre muchos otros elementos. Todos estos materiales pueden perderse por temporales, mala gestión de residuos o vertidos deliberados, contribuyendo a la llamada basura marina.
Se calcula que alrededor del 20 % del plástico que llega al mar procede de fuentes marinas como la pesca, la acuicultura o el transporte marítimo. Puede parecer poco en comparación con el 80 % de origen terrestre, pero no hay que olvidar que la acuicultura es el sector alimentario de más rápido crecimiento en el planeta. Entre 2009 y 2019, la producción mundial de acuicultura marina y costera creció alrededor de un 64 % en volumen, frente a un 4 % de aumento de la pesca extractiva. Más producción equivale, salvo que se cambie el modelo, a más residuos plásticos.
El peso relativo de la pesca en la basura de una zona concreta es muy variable: en algunas playas, menos del 10 % de los residuos plásticos proceden de artes de pesca, mientras que en otras el porcentaje supera el 90 %. En cualquier caso, tanto los grandes objetos, como redes perdidas, como las piezas pequeñas (cuerdas, cabos, fragmentos de equipos) generan problemas ambientales, atrapando fauna marina, dañando hábitats, afectando la salud de las especies y generando microplásticos difíciles de rastrear.
A día de hoy, todavía falta claridad sobre los efectos de los microplásticos en los ecosistemas marinos a gran escala. A nivel de organismo individual se han observado daños físicos (por ejemplo, en los apéndices de alimentación o en el tracto digestivo) y efectos asociados a los compuestos químicos liberados por las partículas plásticas, en especial aditivos como plastificantes o estabilizantes. Sin embargo, cuantificar cómo afecta esto a poblaciones enteras y a la dinámica de los ecosistemas sigue siendo un desafío.
En este contexto, las bacterias y hongos que degradan plásticos se contemplan como una posible ayuda, pero con limitaciones claras. Por un lado, en la mayoría de los casos solo son eficaces frente a un tipo de polímero concreto (PET, polietileno, polipropileno, poliuretano, etc.), por lo que no sirven como solución universal. Por otro, los tiempos de degradación se miden en semanas o meses incluso en condiciones favorables, muy lejos de la idea de una limpieza rápida de mares y costas.
Además, usar concentraciones masivas de microorganismos en entornos abiertos plantea dudas ecológicas y de seguridad. Muchas de estas cepas no se pueden cultivar fácilmente a gran escala, y no se sabe con certeza cómo afectaría su introducción a las comunidades microbianas locales ni si podrían causar efectos colaterales no deseados. Por eso, la mayoría de especialistas insiste en que, incluso si se desarrollan aplicaciones industriales de estas bacterias u hongos, deberían emplearse en instalaciones controladas donde el plástico se recoja previamente.
Limitaciones prácticas, ecológicas y económicas
Una de las grandes barreras de la biodegradación microbiana del plástico es la escala real del problema frente a la escala de los experimentos. La mayor parte de los estudios se han realizado en condiciones de laboratorio, con muestras pequeñas, plásticas limpias, a menudo trituradas o pretratadas (térmica o químicamente) para facilitar el acceso de las enzimas al polímero. En el mundo real, sin embargo, los residuos contienen mezclas de plásticos, suciedad, restos orgánicos y un sinfín de contaminantes que complican mucho la situación.
En ambientes abiertos, como vertederos, suelos agrícolas o el océano, la degradación microbiana de los plásticos suele ser muchísimo más lenta que en las pruebas de laboratorio. Factores como la temperatura, la radiación solar, la disponibilidad de nutrientes, la salinidad o el pH influyen de forma determinante en la actividad de las bacterias y hongos, y rara vez se dan las condiciones óptimas que se pueden crear en un reactor controlado.
Otra limitación fundamental es la especificidad de las enzimas. La mayoría de las proteínas implicadas en la degradación de plásticos actúan sobre un tipo de enlace muy concreto y, en ocasiones, solo sobre determinadas fracciones de la estructura (como las zonas amorfas frente a las cristalinas). Esto significa que una enzima muy eficiente para PET puede servir de poco frente a polietileno o poliuretano, y que no existe, al menos por ahora, una “superenzima” que funcione igual de bien con todos los plásticos de uso habitual.
El aspecto regulatorio y de seguridad también pesa mucho. La liberación de organismos modificados genéticamente en ecosistemas abiertos está fuertemente condicionada por normativas estrictas y por el principio de precaución. Incluso en el caso de microorganismos no modificados, es imprescindible asegurarse de que no generarán desequilibrios severos en la microbiota local o que no darán lugar a problemas de salud pública. Por eso, las aplicaciones comerciales que se están explorando tienden a formularse como procesos cerrados, en plantas de tratamiento o reciclaje.
Por último, el coste económico es un obstáculo nada menor. Los pretratamientos del plástico, el cultivo de microorganismos a gran escala, el control de las condiciones de proceso y la recuperación de los productos de degradación pueden resultar caros si se comparan con el reciclaje mecánico o con ciertas rutas de reciclaje químico. Para que estas tecnologías se generalicen deberán demostrar que son competitivas no solo desde el punto de vista ambiental, sino también desde el punto de vista económico.
Perspectivas de futuro: dónde encaja realmente esta biotecnología
Con todo lo anterior sobre la mesa, la mayoría de expertos coincide en que la biotecnología microbiana aplicada a los plásticos no es una varita mágica, pero sí puede jugar un papel relevante en nichos específicos. En primer lugar, puede integrarse en plantas de reciclaje químico para descomponer, de forma selectiva, ciertos polímeros como el PET y recuperar monómeros de alta pureza que sirvan para producir plásticos nuevos con calidad equivalente al material virgen.
En segundo lugar, en entornos industriales cerrados, procesos basados en enzimas purificadas pueden complementar rutas químicas tradicionales, ayudando a reducir el consumo energético y las emisiones asociadas. Las enzimas, a diferencia de las bacterias completas, se comportan como catalizadores que podemos dosificar, interrumpir y retirar con mayor facilidad, lo que simplifica mucho su control y disminuye los riesgos ecológicos.
También existe un campo prometedor en el tratamiento de residuos plásticos complejos o mezclas difíciles de reciclar mecánicamente. En estos casos, los microbios o sus enzimas pueden ayudar a fragmentar los polímeros y a transformar al menos una parte en compuestos de valor, como precursores para bioplásticos o moléculas con actividad biológica (antifúngica o antimicrobiana). Los trabajos con Stutzerimonas frequens y otras bacterias marinas apuntan precisamente en esta dirección.
En cuanto a la contaminación ambiental difusa (microplásticos dispersos por océanos, ríos y suelos), la mayoría de investigadores subraya que la prioridad debe ser reducir drásticamente el uso y la pérdida de plásticos, rediseñar productos para facilitar su reciclaje y reforzar los sistemas de recogida y gestión de residuos. Los microorganismos pueden contribuir a mitigar parte de los impactos, por ejemplo degradando compuestos tóxicos lixiviados, pero no van a compensar por sí solos décadas de consumo masivo y descontrolado.
Para sectores como la pesca y la acuicultura, la vía más directa pasa por dejar de utilizar plásticos de degradación muy lenta cuando existan alternativas viables, apostar por materiales biodegradables diseñados para el medio marino y establecer sistemas eficaces de recogida y reciclaje de artes de pesca y equipos al final de su vida útil. En paralelo, se trabaja en herramientas de monitorización (incluyendo ROV, buceadores y sistemas de observación remota) para cartografiar la basura marina y evaluar el efecto de las medidas de mitigación.
En este escenario en plena evolución, las bacterias, hongos y enzimas que degradan plásticos se perfilan como una pieza más del puzle: útiles en determinados contextos, con aplicaciones industriales prometedoras y un potencial importante para mejorar algunos procesos de reciclaje, pero limitados por sus requisitos ambientales, por su especificidad y por los costes actuales. La solución realista al problema del plástico pasa por combinar esa innovación biotecnológica con políticas de reducción del consumo, rediseño de materiales, responsabilidad extendida del productor y sistemas robustos de recogida, monitorización y reciclaje, de forma que la biología sume puntos, pero no cargue con todo el peso del partido.
