La sostenibilidad ambiental y la protección del medio ambiente son retos clave dentro de los Objetivos de Desarrollo Sostenible. En este contexto, el problema de la contaminación generada por el uso masivo de materiales plásticos y su acumulación en el entorno natural, genera una gran preocupación acerca del riesgo para el medio ambiente, la salud animal y la humana. Así, se persigue la implementación de procesos más sostenibles dentro de los que los plásticos de base biológica (bioplásticos) son una alternativa a los plásticos derivados de la industria petroquímica, debido a su potencial biodegradabilidad y su origen a partir de fuentes renovables, como la biomasa derivada de residuos.
Para este número de la Newsletter, entrevistamos a la Prof. Auxiliadora Prieto, investigadora principal del grupo de Biotecnología de Polímeros del Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas. Su laboratorio se centra en la producción de polímeros de interés biotecnológico como la nanocelulosa bacteriana, y poliésteres bacterianos como el PHA, uno de los bioplásticos más prometedores por su carácter biodegradable. Además, es coordinadora de la Plataforma Temática Interdisciplinar del CSIC SusPlast, que se ocupa del desarrollo de actividades de investigación y procesos innovadores, sin olvidar las estrategias socioeducativas, en el contexto de la producción de plásticos y su reciclaje, para implementar una gestión de plásticos basada en una economía circular. Auxi Prieto ha formado parte en 2020 del grupo de expertos coordinado por SAPEA (Science Advice for Policy by European Academies) para la elaboración de un informe que cubre la biodegradabilidad de los plásticos en el medioambiente para evaluar el problema de la contaminación plástica a partir de las últimas evidencias científicas.
P| Estudiaste farmacia, pero realizas tu trabajo de investigación en el campo de la microbiología y la biotecnología. ¿Qué te llevó a dar ese salto desde tus estudios hasta tu actual trabajo? ¿Qué te atrajo de la biotecnología?
R| Cuando estudié farmacia lo hice porque me gustaban la biología y la química y me gustaba conocer desde el punto de vista básico cómo funcionan los mecanismos moleculares de las reacciones, de la vida en general. También, tenía un sentido muy práctico de la ciencia y quería llegar a algo tangible que permitiera la transferencia, bien a la industria o a la sociedad. Cuando estudié, hace ya bastante tiempo puesto que empecé la carrera en el 1985, no existía la carrera de biotecnología, y farmacia era lo que más se ajustaba a mis intereses.
Desde que empecé a estudiar microbiología en la carrera me dije “¡esto es lo mío!”. El concepto de fábrica celular, de lo que es la microbiología industrial, de usar un organismo vivo para producir algo y transferir la capacidad química de un catalizador a una célula, me parecía fascinante. Al acabar mis estudios de farmacia, me incorporé en el Centro de Investigaciones Biológicas para hacer la tesis doctoral en biotecnología bajo la dirección del Prof. José Luís García. De este investigador me atrajo mucho su manera de aproximar la investigación, puesto que venía de la industria y desarrollaba trabajos relacionados con la ingeniería genética y la microbiología para la transferencia industrial. Con José Luis me inicié en el campo de la biotecnología medioambiental e hice una tesis doctoral sobre las rutas metabólicas dedicadas a la degradación de compuestos aromáticos.
P| ¿Cuándo comenzaste a trabajar en la producción de bioplásticos? ¿A qué se dedica tu grupo de investigación específicamente en ese campo?
R| Empecé en el año 1996 cuando me fui al Instituto de Biotecnología de la Escuela Politécnica Federal Suiza (ETH) en Zurich, al grupo del Prof. Bernard Witholt. Este era uno de los primeros centros en Europa dedicados enteramente a la biotecnología. Quería aproximarme a otros aspectos de la biotecnología medioambiental y el Prof. Witholt era uno de los pioneros en la producción de bioplásticos bacterianos, de hecho, fue el descubridor de la producción de bioplásticos en Pseudomonas. Me incorporé como postdoc EMBO en su grupo. Allí me formé en este campo, aprendí lo que la ingeniería de bioprocesos podía aportar a la biotecnología, y establecí una línea de trabajo que basaba la producción de bioplásticos en el estudio y control de la regulación de la expresión génica. Esta manera particular de aproximar los proyectos, que difería de lo que mis compañeros ingenieros estaban haciendo, fue la base del establecimiento del grupo de biotecnología de polímeros (POLYBIO) que actualmente dirijo en el CIB Margarita Salas.
Mi grupo utiliza herramientas que van desde el uso de la ingeniería genética y metabólica a la biología sintética y de sistemas, para crear productos que cubren un amplio espectro de biopolímeros bacterianos, como la celulosa bacteriana, poliésteres, y monómeros de base biológica que se utilizan posteriormente para generar bioplásticos.
P| ¿Qué características tienen los bioplásticos? ¿Todos son biodegradables?
R| Este es un término que lleva siempre a confusión. Generalmente se refiere a un material plástico generado mediante procesos biotecnológicos, aunque la verdad es que también pueden producirse mediante procedimientos químicos. Y el prefijo bio se refiere tanto a base biológica como a biodegradable. Los de base biológica son polímeros fabricados a partir de fuentes renovables como el almidón de patata o la biomasa vegetal. La mayoría son biodegradables, pero no siempre es así. Por ejemplo, a partir de bioetanol se puede producir por ejemplo polietileno, aunque este no sea biodegradable. Además, existen bioplásticos que se generan a partir de fuentes fósiles, como por ejemplo la policaprolactona generada a partir de derivados de petróleo, pero que es totalmente biodegradable. Así, este es un concepto bastante amplio. Sin confundirnos, podemos decir que un bioplástico es un plástico que puede ser biodegradable y que puede ser generado a partir de fuentes renovables, pero no tiene que cumplir ambas propiedades a la vez.
P| ¿Cuáles son las aplicaciones principales de los bioplásticos?
R| Serían aquellas en las que un plástico convencional no es fácilmente reciclable. Por ejemplo, el PET se recicla fácilmente por lo que en sus aplicaciones quizá no tendría mucho sentido sustituirlo por un plástico biodegradable, aunque sí interesa producirlo a partir de fuentes renovables. Si en lugar de pensar en las aplicaciones, pensamos en el origen del propio plástico, sería ideal que la huella de carbono de la fabricación de cualquier compuesto químico fuera cero, eso está claro. Si se usa un combustible fósil, la movilización de CO2 no permite cumplir estos requisitos. Otra de las premisas para analizar si la aplicación es ideal para los bioplásticos es, por ejemplo, si están contaminados de material orgánico, como sería el caso del embalaje de alimentos. Gestionarlo teniendo que limpiar ese producto mezclado con otros materiales es más complicado, por lo que sería más adecuado por ejemplo tratarlo en plantas de compostaje, donde se procesan tanto restos alimentarios como estos bioplásticos, normalmente por fermentación bacteriana. Otra aplicación sería por ejemplo en el medioambiente, cuando no se pueden retirar, como sería el caso de un material para agricultura, muy difícil de reciclar desde el punto de vista químico porque hay que recogerlo, y tratarlo. Si no hay forma de usar otro tipo de gestión creo que un plástico biodegradable o compostable es adecuado.
P| ¿Qué ventajas y desventajas principales tienen los bioplásticos frente a otras alternativas?
R| Empecemos por lo malo primero, dejando lo mejor para el final. La principal desventaja es que actualmente las propiedades mecánicas y térmicas que podemos alcanzar con estos materiales no son siempre tan buenas como las de los plásticos procedentes de la industria petroquímica. La química de polímeros es ahora mismo muy potente, porque lleva muchísimos años desarrollándose y se consiguen materiales excelentes. Los materiales de base biológica llevan mucho menos tiempo en el mercado. Cumplir con el requisito de biodegradabilidad, y que a la vez se puedan procesar, y conferir a la aplicación final las propiedades adecuadas, es a día de hoy lo más complicado. Otra de las desventajas es la capacidad de producción. Al producirse a partir de fuentes renovables necesitamos residuos, biomasa, y esto conlleva una gestión adecuada de los residuos orgánicos de la que a día de hoy no disponemos. Cada ciudadano europeo produce en torno a 1kg de basura al día más o menos, y si fuéramos capaces de gestionar esto bien, tendríamos materia orgánica suficiente para transformarla en bioproductos, cosa que a día de hoy no es posible ya que no existe capacidad y no tenemos las plantas adecuadas. Suministrar a una empresa la cantidad de bioplástico suficiente para que lo pueda testar y procesar es una odisea, porque no contamos con un proveedor comercial de estos materiales, y hay que hacer proyectos específicos para poder desarrollar una aplicación determinada. Esto enlentece y dificulta la transferencia tecnológica a la industria.
Las ventajas del uso de bioplásticos se centran, sobre todo, en el punto de vista medioambiental. Evitar, por ejemplo, que haya escapes de microplásticos que sean sumamente recalcitrantes a lo largo de los años. Aunque puede ser cierto que los bioplásticos también produzcan microplásticos si se gestionan mal, o si hay escapes en las plantas industriales de compostaje, pero no es lo mismo un bioplástico que en el peor de los casos dure 50 años –normalmente son semanas- a uno que dura cientos. No tiene nada que ver. Por otra parte, debemos tener en cuenta el origen de los bioplásticos. En el contexto de la economía circular y sobretodo en emisiones de CO2, presentan una diferencia abrumadora con respecto a los plásticos convencionales
P| ¿Hay bioplásticos ya comercializados?
R| Ya hay muchas plantas productoras, y materiales que se están generando ahora mismo para una aplicación en concreto. Mi “frustración” es que podría haber mucho más, porque la tecnología existe. Hay mucha demanda para cumplir las normativas europeas de producción de este tipo de materiales, pero, como he comentado antes, un fabricante necesita el plástico “virgen” para poder desarrollarlo, procesarlo, y generar la aplicación adecuada. Y esto es lo que a día de hoy hay, pero no en cantidad suficiente para proveer a todas las empresas que potencialmente podrían desarrollarlo. Es en este punto en el que hay que trabajar. Hay muchas iniciativas para montar plantas de producción y generar material suficiente. Muchas empresas están intentando desarrollarlo por sí mismas. En este sentido, va más rápida la demanda que el desarrollo; la tecnología existe, pero es la etapa intermedia la que está costando. Y esto sucede porque no se ha invertido lo suficiente anteriormente. Todo esto va a golpe de normativa. Cuando la normativa está, todo empieza a hacerse. Si nos hubiéramos preocupado desde que tenemos la tecnología, o hubiera habido inversión suficiente como para generar el material virgen necesario para hacer las pruebas, ahora mismo estaríamos listos. Ahora hay que ir corriendo… Se va a conseguir, pero hará falta tiempo…
P| Más allá de la legislación, ¿cómo podríamos actuar como ciudadanos? ¿Qué puedo hacer yo en mi casa, para contribuir a gestionar estos residuos de una forma más racional?
R| Esa es la Teoría de las 3 erres (3R): reducir, reutilizar y reciclar. Lo primero a plantearnos es si realmente necesitamos ese objeto. Si vamos con un bolso grande a la farmacia o a cualquier tienda, no necesitamos una bolsa de plástico, por ejemplo. Sin embargo, en el caso del envasado de los alimentos sí es necesario en ocasiones. Lo hemos visto con la pandemia. Hasta yo, que soy de las que intento no utilizarlo, lo compraba todo envasado. El envasado de los alimentos para prevenir infecciones, o para preservar el alimento adecuadamente en su calidad óptima, es necesario. Pero claro, cuando el objetivo es que quede más bonito, podemos evitarlo.
Así, habría que reducir en lo posible, y reciclar ¡siempre, siempre! No vale eso de “uff, no me apetece, qué rollo ahora cambiar de bolsa…” Reciclar siempre, y seguir las normativas que te están mandando los municipios y las unidades de gestión de residuos, y asegurarse de cómo hay que hacerlo exactamente. No queda otra.
Yo creo que no podemos vivir sin plásticos y creo que son muy útiles y hay que seguir usándolos, lo que pasa es que hay que usarlos bien. Y con los bioplásticos igual, están empezando a llegar al mercado y también es necesario saber cómo los tenemos que gestionar. No podemos quedarnos solo con que son biodegradables, ¿y qué hacemos luego, los echamos a los tiestos del jardín? No, no puede ser, hay que gestionarlos de manera adecuada, y con cabeza. Desde este punto de vista, las autoridades ya tendrían que estar viendo cómo vamos a hacer esto. Es muy fácil decir “al contenedor marrón, todo a compostaje”, pero es que no debería ser así ya que hay plásticos que tienen un valor añadido enorme y que se pueden reciclar.
Ahora mismo solo se recicla lo que tiene valor comercial. Hay muchas cosas que se queman o no se reciclan adecuadamente porque no existe un negocio en ello. Los poderes públicos deberían estar por encima de eso, habría que ver cuál es la ventaja desde el punto de vista medioambiental, sobre todo con vistas a futuro. Tenemos que ver qué es reciclable, qué no lo es, qué es revalorizable, qué podemos convertir, qué es pirolizable. En este sentido, yo estoy totalmente a favor de la pirolisis porque el gas que se produce es aprovechable. Da igual que el carbono esté en un material sólido o esté en un gas ya que el gas lo puedes aprovechar después, lo que no puedes hacer es liberarlo a la atmósfera. Hay materiales que no se pueden revalorizar o reciclar, pero que se pueden quemar y esto genera energía, y si el gas lo recuperas y lo vuelves a reutilizar sigues haciendo economía circular. Las incineradoras tienen una reputación terrible porque ese gas no se está reutilizando. En Copenhague tienen una planta de gasificación y de pirolisis maravillosa en la que están reutilizando todo ese gas, gas de síntesis o CO2 para hacer otras cosas. El gas es una materia prima, el gas sintético o el CO2 los puedes usar para alimentar bacterias que pueden producir bioplásticos. Por otra parte, el metano y el syngas se pueden usar en millones de reacciones químicas para producir otros compuestos. Lo que hay que tener en la cabeza es que “nada se tira”. Lo ideal es mantener todo dentro del ciclo de carbono de la biosfera y que se reutilice, ya sea procedente de reacciones químicas o biológicas.
Y tampoco podemos olvidarnos del concepto de la multidisciplinaridad. En ecología se tiende a decir que todo lo bio es maravilloso, pero lo bio sin química no es eficaz. Hay que combinar la química con la biotecnología para que realmente adquiera todo su potencial y que el producto generado tenga buena calidad. No tiene sentido hacer un bioplástico para un envase y que se te rompa antes incluso de que llegues a tu casa…
P| Recientemente has formado parte del grupo de expertos que asesoró a SAPEA en la elaboración de un informe de evidencias sobre la biodegradabilidad de plásticos. ¿Qué aspectos destacarías de entre los expuestos en este informe?
R| Lo que me parece más importante es destacar que el medioambiente, después de nuestro paso, tiene que quedar exactamente igual que estaba; hay una biodiversidad y unas condiciones climáticas ambientales que hay que preservar. Hay aplicaciones en el medioambiente donde los bioplásticos son muy interesantes, los cobertores de mantillo o las redes de pesca, por ejemplo, en los que el plástico resulta útil ya que no se pueden hacer de otra manera. Pero lo que tenemos que tener en cuenta es que cuando acabemos de usar ese material, el medioambiente debe quedar como estaba. Hay que generar procedimientos de certificación de los materiales para su uso en concreto. No es lo mismo el uso de un material biodegradable en el suelo, que en el mar, o en un río. Las condiciones bióticas y abióticas son diferentes, los microorganismos marinos son distintos de los que hay en el suelo, no es igual su capacidad enzimática degradativa. Por tanto, debe haber certificaciones específicas para cada hábitat.
Por otra parte, debe haber un compromiso educacional, a la gente hay que enseñarle la diferencia entre compostabilidad y biodegradabilidad. Algo compostable es algo que tú controlas, un contenedor de un alimento, por ejemplo, si es compostable tiene que gestionarse, degradarse en un sistema confinado y controlado en cuanto a temperatura, pH, microorganismos, etc. En el medioambiente quedaría fuera de control, al libre albedrío de ese hábitat. En el material deberíamos certificar y especificarle al ciudadano lo que debe hacer con él, dónde tiene que ponerlo. Si es para compostar irá a un contenedor específico, y si no lo es, hay que indicarlo. Nosotros no tenemos por qué saber cómo se recicla o gestiona una red de pesca, pero un pescador sí. Si yo compro un material que sea similar al nylon, de origen bio y biodegradable para hacer una red de pesca tengo que saber si lo puedo usar en el río, si lo puedo usar en el mar, y el fabricante tiene que especificarnos también qué hacer con él después. No puede resultar muy complicado, pero igual que hay logotipos para saber si es reciclable, tiene que haberlos para indicarte dónde lo puedes usar, qué tienes que hacer, en qué contenedor lo tienes que poner, etc.
Aunque ya existe, la normativa debe ser mucho más exigente. Actualmente se utiliza lo que se denomina Green Washing, el vendedor te pone la palabra bio y ya parece que lo puedes hacer todo. Tenemos que exigir que la normativa impida estos procedimientos y obligue a cumplir una serie de especificaciones.
Rhodospirillum rubrum 
Pseudomonas putida 
Cupriavidus necator
P| Eres la coordinadora de la Plataforma Temática Interdisciplinar (PTI) SusPlast del CSIC. ¿Cuáles son los principales objetivos y retos a los que os enfrentáis desde esta plataforma?
R| El objetivo principal es organizarnos como científicos para poder dar soluciones específicas a problemas globales en un tiempo corto. La actual pandemia es un ejemplo que ha puesto de manifiesto esta necesidad. El CSIC tiene una capacidad enorme en cuanto a la gestión sostenible de plásticos desde el punto de vista mecánico, biotecnológico, y químico. La plataforma SusPlast es multidisciplinar en este sentido, organizando todos los recursos tecnológicos del CSIC al servicio de proyectos de todo tipo relacionados con la gestión y producción de plásticos, y siguiendo los principios de la economía circular. Desde el punto de vista medioambiental, por ejemplo, en cuanto a estudiar qué organismos hay en el mar, qué impacto medioambiental pueden tener los plásticos en este entorno. También, desde el punto de vista industrial, cómo hacemos para que su producción sea más sostenible o cómo diseñamos materiales que se puedan degradar o reciclar de una manera u otra. La plataforma trata de hacer transferencia de la tecnología y la capacidad de conocimiento que tenemos en el CSIC en relación a este tema, y transferirlo a la industria e implementarlo lo antes posible.
Nuestros actuales retos se centran en aprovechar los fondos de recuperación económica que nos están ofertando para generar proyectos e infraestructura, atraer personal especializado, tecnólogos formados para poder atender a la demanda que la sociedad nos está exigiendo en cuanto a evitar la polución y favorecer el reciclado. Todo esto trabajando a destajo, con la urgencia que marca el cambio climático.
P| ¿Participan empresas u otros grupos de investigación de fuera del CSIC en la PTI Susplast?
R| En principio nosotros siempre hemos considerado que, si hay una tecnología que no tenemos, podremos contar con otras universidades, no queremos cerrar esa puerta. Pero de momento todos los grupos son del CSIC porque no hemos encontrado todavía algo que no podamos aproximar nosotros. Desde el punto de vista de la investigación académica solo están los grupos del CSIC, 33 grupos, de 18 centros e institutos diferentes. Además, forman parte de la plataforma también centros tecnológicos privados y más de veinte entidades privadas.
Lo que hacemos es asesorar técnicamente al sector industrial y facilitar los contactos: cuando una empresa quiere solucionar un problema en concreto contacta con nosotros y nosotros la incorporamos en la plataforma, y difundimos sus necesidades entre los participantes para que la empresa contacte con el grupo adecuado, o viceversa. Ahora mismo se están estableciendo muchos proyectos de investigación en convocatorias públicas nacionales e internacionales, o contratos privados por parte de la empresa que tienen una necesidad tecnológica. Es un escaparate de la capacidad tecnológica del CSIC en este campo.
