Biotecnología
La biotecnología se define como un conjunto de técnicas que utiliza células vivas o moléculas derivadas de un organismo como enzimas para obtener o modificar un producto o proceso.
La Biotecnología aplicada al sector del plástico combina la ciencia y la tecnología para desarrollar soluciones sostenibles. Utilizamos microorganismos y enzimas para degradar y reciclar plásticos, reduciendo así la contaminación ambiental y promoviendo un futuro más limpio y saludable.
La biotecnología es aplicable, por tanto, a un amplio abanico de sectores e industrias, desde la industria alimentaria como la industria farmacéutica como ejemplos más evidentes de su aplicación por la producción de alimentos y antibióticos, respectivamente. Sin embargo, en los últimos años la biotecnología ha ido introduciéndose en otros sectores como la industria plástica. En este sentido, se pueden encontrar diversas aplicaciones donde el uso de microorganismos y enzimas resultan clave dentro de este sector, concretamente estos usos se encuentran principalmente focalizados en alcanzar la circularidad y garantizar la seguridad de los materiales plásticos.
Para ello existen diferentes tecnologías y estrategias que permiten alcanzar estos objetivos:
Fermentaciones
Esta tecnología permite obtener moléculas de interés a partir de la valorización de recursos de origen renovable y/o residuos orgánicos empleando microorganismos. De este modo se pueden producir monómeros, como el ácido láctico, para la producción de un polímero biobasado y compostable como el PLA a partir de la polimerización química del ácido láctico obtenido por fermentación. Además del sector del plástico, los avances en esta línea tienen pueden aplicarse en otras industrias, como la cosmética, la alimentación, la agricultura o la farmacéutica. Todo ello depende del compuesto objetivo, del tipo de microorganismo empleado y de cómo se diseñe el proceso de fermentación. En AIMPLAS disponemos del conocimiento y las capacidades para el diseño, optimización y escalado de todo tipo de procesos fermentativos.
Reciclado enzimático
Esta tecnología se basa en el empleo de microorganismos y sus enzimas hidrolíticas para la ruptura de la cadena polimérica. Mediante el reciclado enzimático, podemos conseguir una biodegradación parcial hasta la producción de los monómeros y oligómeros de cada polímero en cuestión, en condiciones mucho más suaves de operación que en otras técnicas de reciclado químico. En AIMPLAS trabajamos en identificar nuevos microorganismos con capacidad de degradar plásticos e identificamos las enzimas responsables, para su aislamiento y producción.
Nanocelulosa bacteriana
La biodegradación es el proceso por el cual microorganismos transforman las cadenas poliméricas en productos más simples como CO2 (y CH4 en condiciones anaerobias), H2O, sales y biomasa. Este proceso puede llevarse a cabo en diferentes ambientes y por ello existen diferentes normas para evaluar la biodegradación de los materiales plásticos en diferentes condiciones ambientales. Uno de los inconvenientes de los sistemas para evaluar la biodegradación son los elevados tiempos de ensayo. Para ayudar a la industria a desarrollar nuevos materiales plásticos biodegradables, AIMPLAS ha desarrollado una herramienta de simulación de biodegradación basada en datos iniciales de ensayos de biodegradación que requiere menos tiempo, optimizando el calendario para el desarrollo de estos materiales plásticos.
Materiales basados en micelio de hongos
Desarrollamos materiales sostenibles a partir de micelio, la estructura vegetativa de los hongos. Mediante el cultivo controlado a partir de residuos orgánicos se obtienen biomateriales con propiedades similares al cuero y completamente degradables. Estos materiales tienen aplicación en sectores como el textil, el diseño de interiores o el embalaje, en una tecnología que combina la biotecnología con la economía circular.
Biohidrometalurgia
En AIMPLAS exploramos la biohidrometalurgia como una tecnología innovadora y sostenible para la recuperación de metales y materias primas críticas a partir de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos. Esta técnica utiliza microorganismos capaces de extraer metales (como cobre, litio o cobalto) mediante procesos naturales. Esta línea de investigación ofrece nuevas vías más sostenibles de aprovechar residuos y permite la recuperación de materiales con un alto valor añadido.
Agricultura
Aplicamos la biotecnología para promover una agricultura más sostenible, desarrollando soluciones basadas en microorganismos que mejoran la salud del suelo, estimulan el crecimiento de los cultivos y ayudan al control biológico de plagas. Trabajamos en la identificación de microorganismos beneficiosos para el campo y su testeo en laboratorio, de modo que permita obtener alternativas naturales a los productos químicos.
Biodegradación
La biodegradación es el proceso por el cual microorganismos transforman las cadenas poliméricas en productos más simples como CO2 (y CH4 en condiciones anaerobias), H2O, sales y biomasa. Este proceso puede llevarse a cabo en diferentes ambientes y por ello existen diferentes normas para evaluar la biodegradación de los materiales plásticos en diferentes condiciones ambientales. Uno de los inconvenientes de los sistemas para evaluar la biodegradación son los elevados tiempos de ensayo. Para ayudar a la industria a desarrollar nuevos materiales plásticos biodegradables, AIMPLAS ha desarrollado una herramienta de simulación de biodegradación basada en datos iniciales de ensayos de biodegradación que requiere menos tiempo, optimizando el calendario para el desarrollo de estos materiales plásticos.
Ensayos in vitro
Los ensayos in vitro hacen referencia a ensayos que se realizan sin la utilización de un organismo vivo, y normalmente se llevan a cabo empleando tejidos o células aisladas. Estos ensayos resultan de gran utilidad en estudios y determinación de la toxicidad de ciertas sustancias como por ejemplo las NIAS. Desde AIMPLAS se ha desarrollado una metodología para determinar la toxicidad de estas sustancias asociadas a los materiales plásticos, concretamente se determinan mediante diferentes técnicas tanto la citotoxicidad como la genotoxicidad.
Ensayos antimicrobianos
Los ensayos antimicrobianos permiten evaluar y determinar la eficacia de diferentes agentes antimicrobianos en superficies plásticas. Estos ensayos son fundamentales en la investigación y desarrollo de productos que necesitan ser resistentes a la contaminación microbiana, como envases de alimentos, dispositivos médicos o superficies hospitalarias.
La biotecnología ofrece grandes oportunidades dentro de la economía circular con el fin de valorizar tanto, residuos plásticos mediante reciclado enzimático, como residuos orgánicos para la producción de biomonómeros, bioplásticos y biocombustibles mediante diferentes procesos biológicos como fermentaciones, dando un valor añadido a residuos con bajo potencial de valorización.
Al mismo tiempo, la biología computacional y de modelación permite ensayar la biodegradación de materiales plásticos en periodos más breves. Mientras que los ensayos in vitro permiten garantizar la seguridad de los materiales plásticos a lo largo de su vida útil. De modo que la biotecnología comprende una serie de técnicas que repercuten positivamente en la industria plástica garantizando por un lado la seguridad de los materiales y promoviendo el desarrollo de materiales renovables y sostenibles.
