Resumen
La despolimerización enzimática del polietileno tereftalato (PET) es un método de reciclaje alternativo que permite convertir el PET en monómeros, los cuales pueden emplearse repetidamente para sintetizar nuevos plásticos sin perder sus propiedades mecánicas. En este trabajo, se sintetizaron nanopartículas superparamagnéticas de óxido de hierro (SPIONs), que posteriormente fueron recubiertas con sílice, aminadas y activadas con glutaraldehído para servir como soporte en la inmovilización de un mutante termoestable de cutinasa, Cut190∗∗SS. Este biocatalizador (SPIONs-GLU-Cut190∗∗SS) se empleó en la despolimerización del PET en ácido tereftálico (TPA), ácido mono-(2-hidroxietil) tereftálico (MHET) y bis-(2-hidroxietil) tereftalato (BHET). Además, se realizó un diseño central compuesto rotacional (CCRD, por sus siglas en inglés) para optimizar las condiciones de reacción.
La inmovilización permitió que la enzima mantuviera su actividad casi inalterada y mejorara su estabilidad. Bajo condiciones optimizadas —porcentaje de biocatalizador de 6,50 % (p/v) y concentración de PET de 50 mg/mL, con 48 h de reacción a 70 °C—, el biocatalizador SPIONs-GLU-Cut190∗∗SS generó 13,45 ± 0,87 μmol de monómeros totales, lo que resultó en un rendimiento de despolimerización del PET del 10,10 %, es decir, un aumento de seis veces en el desempeño de generación de monómeros en comparación con una cantidad similar de cutinasa libre. Se sugiere explorar estrategias alternativas de inmovilización para mejorar aún más la despolimerización del PET en monómeros.
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Conclusiones
Los resultados presentados en este estudio demostraron que la enzima Cut190∗∗SS inmovilizada en nanopartículas puede mantener niveles muy altos de actividad frente a partículas de PET. Además, se evidenció que la inmovilización de la cutinasa modificada genéticamente incrementó la estabilidad de la enzima, generando un aumento de seis veces en la cantidad total de monómeros obtenidos de la reacción de hidrólisis y alcanzando un 10,10 % de despolimerización del PET tras 48 horas de reacción a 70 °C. De manera interesante, se observó que la selectividad enzimática puede ajustarse mediante la inmovilización, lo cual sugiere que la aplicación de diferentes protocolos de inmovilización podría conducir a modificaciones relevantes en la selectividad de la enzima.
Nuestros resultados indican que la combinación de la modificación genética y la inmovilización enzimática puede ser clave para hacer viable la degradación enzimática del PET, permitiendo su reciclaje indefinido sin pérdida de propiedades mecánicas. Este enfoque también contribuye a reducir la síntesis de nuevos polímeros derivados del petróleo, favoreciendo la transición de una economía lineal hacia una economía circular, con beneficios directos en la preservación del medio ambiente. Dado que existen pocos estudios sobre la inmovilización de hidrolasas del PET, las investigaciones futuras deberían centrarse en desarrollar técnicas de inmovilización más eficientes que permitan alcanzar la despolimerización completa del PET.
Consulte el artículo científico completo en este enlace (Vincular a “artículo científico”: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2025.126269)
Información tomada y traducida del artículo científico publicado en Journal of Environmental Management.
Imagen tomada del artículo.
