• En el Instituto de Biotecnología
de la UNAM, Marcela Ayala Aceves aprovecha las cualidades
de las peroxidasas para reducir el azufre del crudo y abatir
la persistencia de bolsas y botellas plásticas en la
naturaleza
• Descubrió también que esas partes proteicas
catalizan una reacción química en los asfaltenos,
moléculas complejas y poco reactivas que se encuentran
en el petróleo. Por su hallazgo, obtuvo financiamiento
de la British Petroleum
Con un tipo de enzimas llamadas peroxidasas,
Marcela Ayala Aceves, del Instituto de Biotecnología (IBt)
de la UNAM, ensaya rutas para degradar plásticos recalcitrantes
–persistentes en la naturaleza y, por ello, muy contaminantes—,
así como para reducir el azufre del petróleo, pues los
compuestos azufrados en los combustibles son precursores de la lluvia
ácida.
De origen proteico, las enzimas son moléculas
capaces de catalizar o acelerar reacciones químicas, que han
mostrado gran eficiencia para afrontar diversos retos ambientales.
Degradar plásticos
“La biocatálisis en el área
ambiental es mi principal interés. Tengo un proyecto para estudiar
la degradación de plásticos recalcitrantes, como las
bolsas de polietileno, que con el tiempo se fragmentan en pedacitos,
pero no se degradan completamente. Es un problema que se fragmenten
porque los pájaros y los peces se las comen, y son gravemente
afectados”, explicó.
La ingeniera química y doctora en
ciencias recordó que los residuos plásticos han generado
una isla de basura en el Pacífico, entre América y Asia.
“Las bolsas de plásticos autonombradas
biodegradables, se degradan parcialmente y se fragmentan en trozos
pequeños, pero realmente tardan mucho tiempo en culminar ese
proceso; por otro lado, las botellas para agua pueden reciclarse,
pero ello se hace en un porcentaje mínimo, por lo que todo
ese desecho termina convirtiéndose en basura”, señaló.
En su laboratorio del IBt, la investigadora
utiliza la biocatálisis que realizan las enzimas peroxidasas
para buscar un camino limpio y eficiente para procesar los plásticos.
“Trato de usarlas en un ambiente controlado
para generar con ellas el mismo efecto de la radiación solar,
pero más rápido. Empleamos el plástico en pedacitos;
posteriormente, podría confinarse, como en una composta”,
detalló.
El proyecto se llama “Transformación
enzimática de plásticos recalcitrantes”, y será
financiado durante tres años por el Consejo Nacional de Ciencia
y Tecnología (Conacyt), a partir de 2013.
Petróleo menos contaminante
Para mejorar el petróleo, Marcela
Ayala utiliza las peroxidasas, con las que cataliza reacciones que
permiten retirar parte de los compuestos azufrados. Las moléculas
más recalcitrantes que tiene el petróleo son los asfaltenos,
el material con el que hacen el asfalto y se pavimentan algunas las
calles, donde no crecen hongos ni bacterias.
“Durante mi doctorado atacamos el problema,
con las peroxidasas, que oxidan a ese átomo. Hicimos este proceso
en una fracción de diésel con alto contenido de azufre
y cambiaron ciertas propiedades de los compuestos azufrados, como
su punto de ebullición. Recuperamos la mayor parte del combustible,
pero ya sin ese elemento”, explicó.
Actualmente, en las refinerías se
retira este último del petróleo dentro de un reactor
con hidrógeno que opera a altas temperaturas. “El método
con las peroxidasas sería una alternativa o un complemento
para remover moléculas que no se pueden desprender con un método
químico, con bioprocesos sencillos y baratos. Se impulsaría
una nueva generación de combustibles derivados del petróleo
menos contaminantes”, precisó.
Asfaltenos para “crudo sólido”
Desde 2005, Ayala ha estudiado los asfaltenos,
que son recalcitrantes, muy difíciles de explotar y se encuentran
presentes en crudos pesados.
“Hay algunas zonas en Canadá
y Venezuela que tienen lo que se llama crudo sintético, que
se extrae de material sólido, como una especie de rocas ricas
en asfaltenos. Los métodos que usan son a base de solventes,
temperaturas altas y procesos que consumen grandes cantidades de agua
y son muy contaminantes. Al estudiar los asfaltenos encontramos que
nuestras enzimas pueden usarlos como sustratos, catalizar reacciones
con los asfaltenos, lo que permite imaginar alternativas para la explotación
de este crudo”, explicó.
Gracias a sus resultados, la empresa British
Petroleum financió una investigación de la universitaria
durante tres años, para indagar cómo hacer más
amigable con el ambiente un método para transformar los elementos
referidos. “Tienen muchas regiones aromáticas, que son
anillos muy estables. Las enzimas reducen la aromaticidad, rompen
los anillos y modifican su estructura química, por una más
reactiva”.
Hasta ahora, Marcela Ayala ha encontrado
que una enzima peroxidasa proveniente de un hongo, y llamada cloroperoxidasa,
es la más eficiente y versátil para provocar una reacción
inicial en los asfaltenos, hasta ahora impenetrables. Este hallazgo
podría favorecer una explotación más amigable
de estos últimos.
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