Plástico "libre de petróleo" producido por bacterias: ¿Qué es el PDCA que podría superar al PET?

「Fuerte pero biodegradable」: una solución japonesa ha abordado los requisitos contradictorios que se han exigido al plástico. Un equipo de bioingeniería de la Universidad de Kobe ha producido en alta concentración el precursor de plástico biodegradable "PDCA (ácido 2,5-piridindicarboxílico)" utilizando E. coli, y ha demostrado la posibilidad de que las propiedades materiales del PDCA incorporado puedan igualar o superar las del PET. La noticia fue publicada por Phys.org el 4 de septiembre de 2025, y el artículo original fue publicado en línea en Metabolic Engineering (25 de agosto). Phys.orgPubMed

¿Por qué "PDCA"? - La barrera del PET y la estructura que incorpora nitrógeno

El PET (tereftalato de polietileno) es ligero, fuerte, transparente y fácil de moldear. Debido a que es un "modelo a seguir", ha enfrentado retrasos en la recuperación y descomposición, así como problemas de microplásticos. Aunque existen candidatos alternativos como PLA y PHA, superar al PET en términos de puntuación total de resistencia, resistencia al calor y procesabilidad no es fácil.

Aquí es donde el anillo de piridina del PDCA recibe atención. Al incluir nitrógeno (N) en su estructura, se amplían las posibilidades de diseño de interacciones intermoleculares, lo que lo hace atractivo como unidad constitutiva de polímeros de alto rendimiento, pero la eficiencia de la producción biológica ha sido un obstáculo. El equipo de Kobe abordó este cuello de botella con un cambio de paradigma en la ingeniería metabólica al "movilizar el metabolismo del nitrógeno celular". Phys.orgUniversidad de Kobe

¿Qué es nuevo? - Síntesis limpia "sin subproductos" y concentración más de 7 veces mayor

Según el artículo, el equipo de investigación estableció una biosíntesis directa de glucosa→PABA→PDCA utilizando la vía del ácido p-aminobenzoico (PABA) como base, combinando en etapas las enzimas exógenas AhdA y una versión mejorada de PobA. Lograron 1.84 g/L en 72 horas en un tubo de ensayo y 10.6 g/L en 144 horas en un biorreactor. Esto equivale a una concentración más de 7 veces mayor que los informes anteriores, y se puede considerar como la primera indicación de producción fermentativa a escala. Lo más importante es que el diseño del camino sin subproductos no deseados promete reducir la carga de purificación posterior. PubMedUniversidad de Kobe

El grupo de investigación afirmó que "demostraron que es posible sintetizar el producto deseado utilizando reacciones metabólicas que incorporan nitrógeno, sin subproductos" (según el comunicado de la Universidad de Kobe) Universidad de Kobe

Superando la "batalla del jefe": inactivación enzimática por H₂O₂

Sin embargo, el camino no fue fácil. Uno de los enzimas introducidos generó peróxido de hidrógeno (H₂O₂) como subproducto de la reacción, y el H₂O₂ generado atacó e inactivó la enzima, creando un cuello de botella de "autodestrucción". El equipo de investigación resolvió esto ajustando las condiciones de cultivo y añadiendo un eliminador de H₂O₂. Aunque el costo y la logística de los aditivos son un desafío a escala industrial, hay margen para resolverlo mediante control de procesos y mejora de catalizadores. Universidad de Kobe

El significado de "superar al PET" desde la perspectiva del diseño de materiales

Phys.org destaca que "los materiales que incorporan PDCA tienen propiedades que igualan o superan las del PET". El punto aquí es que "PDCA no es un plástico terminado, sino un bloque de construcción para polímeros de alto rendimiento". Dependiendo de la proporción de copolímero y el diseño de aditivos, el punto óptimo de rigidez, resistencia al calor e impacto puede variar, por lo que no se trata de reemplazar directamente las botellas de PET, sino de buscar estrategias ganadoras para aplicaciones específicas como películas, fibras y plásticos de ingeniería. Phys.org

Los "próximos desafíos" para la implementación

1. Costo de materias primas y fermentación: Aunque 10.6 g/L es prometedor, el desafío es cuánto costará por galón. La sostenibilidad de los recursos azucareros y la aplicación de materias primas secundarias (como líquidos de sacarificación de celulosa) también son clave. PubMed

2. Purificación posterior (DSP): Aprovechando la ventaja de tener pocos subproductos, se puede buscar la eficiencia energética en la extracción y cristalización.

3. Compatibilidad de polimerización y moldeo: Si se puede integrar con modificaciones mínimas en las líneas existentes (fusión, estirado, inyección, hilado de fibras).

4. Estandarización de escenarios de descomposición: Verificar en qué condiciones y en cuánto tiempo se descompone (compostaje, suelo, agua de mar, etc.) de acuerdo con normas internacionales.

5. LCA/PCF: **Evaluación del ciclo de vida (LCA) y huella de carbono del producto (PCF)** para cuantificar la reducción de CO₂ en comparación con el PET derivado del petróleo, lo cual está directamente relacionado con el diseño de regulaciones e incentivos.

La Universidad de Kobe afirma que **"se ha demostrado que se puede obtener una cantidad suficiente en un biorreactor, lo que abre el camino hacia la comercialización". Con la colaboración entre la industria y la academia, si se avanza en la mejora de enzimas con alta resistencia catalítica y el control del cultivo**, se podría reducir la dependencia de los eliminadores. Universidad de Kobe

Posición frente a los bioplásticos existentes

• PLA/PHA: Aunque son pioneros en biodegradabilidad, a menudo tienen limitaciones en cuanto a resistencia al calor e impacto.

• Sistemas basados en PDCA: Aprovechando la estructura aromática que contiene nitrógeno, hay margen para destacar en alta rigidez y resistencia al calor. La Universidad de Kobe ya ha anunciado en 2024 un **"microbiofábrica de plásticos verdes de alta calidad", acumulando opciones para la proceso continuo y el **diseño de materiales**. Universidad de Kobe

Leer el avance a través de los datos

• 1.84 g/L (72h, tubo de ensayo) → 10.6 g/L (144h, biorreactor): Crecimiento constante proporcional al tiempo y la escala. Prometedor como **"línea de perspectiva" de producción fermentativa**. PubMed

• "Más de 7 veces": La mejora en la concentración en comparación con informes anteriores está directamente relacionada con la reducción de costos posteriores y la eficiencia del capital. Universidad de Kobe

• Enfoque en "sin subproductos": Beneficia la eficiencia energética en la separación y purificación. Phys.org

Reacciones en redes sociales

En el foro de ciencia de Reddit, se mezclaron expectativas de tipo técnico como "quiero probar esto en una impresora 3D" con comentarios desde una perspectiva práctica como "la clave es la velocidad de producción y la escala industrial. Aún es pronto para llamarlo un avance". La discusión se centró en la capacidad de producción en masa, LCA y desarrollo de aplicaciones, y muchos opinan que, debido a la "combinación de fuerza y biodegradabilidad", se debería explorar una aplicación gradual desde materiales de embalaje→fibras→plásticos de ingeniería. Reddit##HTML_TAG