Investigadores de la Universidad Politécnica de Cataluña han estudiado el uso prometedor de cianobacterias para producir bioplásticos. Su trabajo abarca desde el laboratorio hasta los desafíos industriales, destacando estrategias para optimizar el rendimiento y controlar la producción. Aunque esta tecnología está empezando, los datos son prometedores: altos rendimientos y síntesis sostenida. Estos hallazgos son esenciales para impulsar una producción de bioplásticos más sostenible y económica.
Las cianobacterias son microorganismos que usan la luz del sol y dióxido de carbono (CO2) para crecer (como las plantas) y tienen una habilidad especial: pueden acumular de forma natural un material llamado polihidroxialcanoato (o PHA), que es un tipo de plástico completamente biodegradable.
Comunidades microbianas para producir bioplásticos
Un equipo de investigadores de la Universidad Politécnica de Cataluña hemos explorado comunidades de cianobacterias, conocidas como microbiomas, en lugar de cepas específicas, para producir bioplásticos de forma eficiente. Se trata de una estrategia importante, porque trabajar con comunidades microbianas es más barato y más fácil: no hace falta esterilizarlo todo ni aislar una sola especie de bacteria.
El proceso empieza en la naturaleza: los científicos recolectamos muestras de agua de ríos, lagos o incluso depuradoras de aguas residuales. Estas muestras contienen una mezcla rica de microorganismos: bacterias (incluidas las cianobacterias), microalgas y protozoos, entre otros. En lugar de aislar una sola especie en condiciones estériles, apostamos por aprovechar toda la comunidad microbiana, tal como existe en la naturaleza.
El trabajo sigue cuatro pasos: recolectar las muestras, comprobar si pueden producir el bioplástico, optimizar las condiciones de cultivo y finalmente generar el producto. Para lograrlo, en el laboratorio creamos ambientes que favorecen el crecimiento de cianobacterias capaces de producir el bioplástico PHA, desplazando a otros microorganismos que no participan en la producción.
Producción constante durante más de cinco meses
¿Funciona? ¡Sí! En el laboratorio, estas comunidades han producido PHA de forma constante durante más de cinco meses, con el bioplástico alcanzando hasta casi un 30 % del peso total de la biomasa. Además, hemos identificado formas de mejorar el cultivo añadiendo suplementos orgánicos como el acetato, o ajustando la disponibilidad de luz.
Pero no todo es fácil. Al no trabajar en un ambiente totalmente “limpio” (estéril), pueden aparecer microorganismos no deseados que compitan con las cianobacterias. Por eso, un aspecto clave de esta investigación es cómo vigilar el cultivo y ajustar las condiciones para asegurar que las cianobacterias, las productoras de bioplástico, sigan siendo las protagonistas. Para ello, utilizamos herramientas avanzadas para analizar los cambios en la comunidad y optimizar la producción.
Un enfoque en dos etapas para maximizar el rendimiento
Para escalar esta tecnología, los autores del trabajo planteamos un enfoque en dos etapas: primero, favorecer el crecimiento celular bajo condiciones ideales de nutrientes y luz; y luego, inducir un estrés (por ejemplo, falta de nitrógeno) para activar la producción y acumulación del bioplástico. Separar estas fases ayuda a maximizar el rendimiento.
Del laboratorio a la industria
El gran reto ahora es trasladar estos éxitos del laboratorio a la industria. A mayor escala, controlar la luz, la mezcla y los nutrientes se vuelve mucho más complejo. Sin embargo, tenemos soluciones: proponemos el uso de equipos especializados que permitan supervisar el proceso en tiempo real, garantizando que las cianobacterias estén siempre en las mejores condiciones para fabricar bioplástico.
En resumen, estas comunidades de cianobacterias ofrecen una vía sostenible para fabricar plásticos biodegradables. Aprovechan la energía solar y el CO2, reducen la necesidad de limpieza estricta y alcanzan buenos niveles de producción. Si se superan los retos de control a gran escala, podrían convertirse en una opción viable para la producción de bioplásticos, ofreciendo un producto respetuoso con nuestro planeta.
Referencia
Beatriz Altamira-Algarra, Joan Garcia, Eva Gonzalez-Flo. Cyanobacteria microbiomes for bioplastic production: Critical review of key factors and challenges in scaling from laboratory to industry set-ups. Bioresource Technology, Volume 422, 2025, 132231, ISSN 0960-8524, https://doi.org/10.1016/j.biortech.2025.132231.
Autores del artículo divulgativo:
Beatriz Altamira Algarra, Joan Garcia y Eva Gonzalez Flo
GEMMA-Grupo de Ingeniería Ambiental y Microbiología
Departmento de Ingeniería Civic y Ambiental
Escola d’Enginyeria de Barcelona Est (EEBE) y Campus Nord
Universitat Politècnica de Catalunya – BarcelonaTech
Fuente: Scientias
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