Un estudio liderado por la Universidad de Barcelona obtiene PHB biodegradable a partir de almidón de papa sin procesar mediante ingeniería genética aplicada a Bacillus subtilis
Redactor: Raúl Méndez C.
Editor: Karem Díaz S.
La producción mundial de plásticos derivados del petróleo sigue dejando una carga ambiental difícil de absorber: gran parte de esos materiales termina en el ambiente o es incinerada, lo que agrava tanto la contaminación por residuos persistentes como las emisiones de gases de efecto invernadero. Frente a ese problema, una investigación liderada por la Universidad de Barcelona abre una vía biotecnológica concreta: producir un bioplástico biodegradable de alto valor industrial a partir de almidón de papa sin procesar.
El avance se centra en el polihidroxibutirato, conocido como PHB, un biopolímero biodegradable obtenido a partir de fuentes renovables. La novedad del trabajo no está solo en el material producido, sino en el proceso: el equipo consiguió generar PHB desde almidón de papa en un único paso de 24 horas, utilizando la bacteria Bacillus subtilis modificada mediante ingeniería genética.
La investigación fue publicada en la revista Bioresource Technology y está encabezada por Pere Picart, profesor de la Facultad de Farmacia y Ciencias de la Alimentación de la Universidad de Barcelona. El estudio también contó con aportes relevantes de Mercedes Berlanga, de la misma facultad y del Instituto de Investigación de la Biodiversidad de la Universidad de Barcelona, IRBio.
Una plataforma bacteriana para producir bioplásticos
El trabajo establece que Bacillus subtilis puede funcionar como una plataforma robusta y de interés industrial para producir PHB desde almidón de papa, considerado un subproducto agrícola abundante y de bajo costo. La elección de esta bacteria es relevante porque se trata de un microorganismo seguro, ampliamente utilizado en biotecnología industrial para producir enzimas y compuestos químicos.
Para la producción comercial de PHB, los investigadores necesitaban un huésped microbiano no patógeno, manipulable genéticamente, de crecimiento rápido, metabólicamente estable y capaz de utilizar distintas fuentes de carbono. Hasta ahora, el potencial de Bacillus subtilis para acumular PHB había sido poco explorado, y faltaban estrategias sistemáticas de ingeniería metabólica que permitieran aumentar la producción del polímero.
Este enfoque conecta con una línea más amplia de valorización biotecnológica de residuos agrícolas, donde materiales que antes eran vistos como descartes pasan a convertirse en insumos útiles para nuevas cadenas productivas.
Ingeniería genética para mejorar el rendimiento del PHB
El equipo rediseñó el metabolismo de Bacillus subtilis mediante técnicas de ingeniería genética basadas en CRISPR-Cas9. El objetivo fue aumentar la capacidad de la bacteria para producir y acumular PHB, ya que estudios previos habían mostrado acumulaciones inferiores al 13% del peso celular seco.
La estrategia incluyó la integración genómica y expresión constitutiva de phaA, junto con la expresión controlada del operón phaRBC. Esa combinación permitió una acumulación eficiente del polímero a partir de varias fuentes de carbono. Además, la incorporación del gen amyQ, que codifica una α-amilasa, facilitó la conversión directa del almidón de papa sin procesar en PHB en un solo proceso de 24 horas.
El resultado obtenido en cultivos a escala de matraz fue de 11,3 gramos por litro de biomasa y 5,8 gramos por litro de PHB. La pureza del polímero alcanzó niveles comparables con estándares comerciales, con un 51,8% de PHB respecto al peso celular seco.
Del almidón agrícola a una economía más circular
El PHB se diferencia de muchos plásticos convencionales porque procede de fuentes renovables y es biodegradable. En términos ambientales, los bioplásticos de base biológica pueden ayudar a reducir la acumulación de residuos persistentes en ecosistemas terrestres y marinos, especialmente cuando se producen a partir de materias primas residuales o subproductos agrícolas.
La lógica del estudio encaja con el avance de la biotecnología aplicada a sistemas agrícolas inteligentes, donde la ingeniería genética no solo busca aumentar rendimientos, sino también crear procesos productivos más eficientes y con menor carga ambiental.
En este caso, el almidón de papa sin procesar deja de ser únicamente una fuente de carbono barata para convertirse en una materia prima estratégica. La causa y el resultado son claros: al modificar la bacteria para degradar directamente el almidón y acumular PHB, se simplifica el proceso productivo y se abre una ruta potencialmente más eficiente para obtener bioplásticos biodegradables.
Un avance con interés industrial, pero aún en etapa de desarrollo
El estudio demuestra una posibilidad técnica relevante, aunque los resultados corresponden a cultivos a escala de matraz. Para una aplicación industrial amplia será necesario evaluar escalado, costos, estabilidad del proceso, disponibilidad de materia prima y desempeño del PHB obtenido frente a materiales comerciales.
Aun así, el dato central es significativo: una bacteria segura y modificada genéticamente consiguió transformar almidón de papa sin procesar en PHB en 24 horas, con una acumulación del 51,8% del peso celular seco. Para la bioeconomía agrícola, ese tipo de resultado muestra cómo los subproductos del campo pueden integrarse en cadenas de valor más limpias.
La investigación también refuerza el papel de la biotecnología industrial basada en materias primas agrícolas, especialmente cuando el objetivo es reducir dependencia del petróleo, aprovechar recursos renovables y disminuir la presión ambiental de materiales persistentes.
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