Bacterias recombinantes para producir plásticos a partir de residuos de biomasa vegetal

Cepa de Pseudomonas putida diseñada mediante biología sintética capaz de producir ácido 5-carboximetilpiridín-2-carboxílico (2,5-CPDCA) a partir de monómeros derivados de lignina. El 2,5-CPDCA es un análogo del ácido homotereftálico usado para sintetizar poliésteres plásticos.

Necesidad del Mercado: El 99% de los plásticos comerciales proceden de recursos fósiles no renovables. Se hace necesaria una transición hacia modelos de producción y consumo más sostenibles, reduciendo el uso de combustibles fósiles y al mismo tiempo promoviendo las reutilización de residuos. Los residuos agroalimentarios contienen grandes cantidades de lignocelulosa. Su valorización se ve dificultada por la lignina, un polímero recalcitrante obtenido tras la utilización de la fracción celulósica en la industria papelera y alimentaria. Es necesario desarrollar biocatalizadores eficientes como alternativas sostenibles para la producción de bioplásticos y que sean además capaces de valorizar residuos como la lignina.

Solución propuesta: Se ha desarrollado una cepa de Pseudomonas putida KT2440 modificada genéticamente para expresar una ruta heteróloga de síntesis de 2,5-CPDCA a partir de monómeros aromáticos derivados de lignina (e.g., el ácido homovanílico (HVA) o el ácido 4-hidroxifenilacético (4-HPA)). El proceso de biotransformación se basa en fermentaciones bacterianas y en sistemas de "resting cells" con los que se han alcanzado eficiencias de conversión del 74% (a partir del 4-HPA) y del 40% (a partir de HVA). La biosíntesis de 2,5-CPDCA ofrece un gran potencial para valorizar residuos vegetales y a su vez, generar nuevos materiales plásticos con propiedades mejoradas.

Ventajas competitivas

Es el primer método biológico descrito para la producción de 2,5-CPDCA.
El proceso tiene una eficiencia de conversión de hasta el 74% a partir de monómeros aromáticos de lignina.
La generación de 2,5-CPDCA es respetuosa con el medio ambiente ya que, a diferende residuos cia de la síntesis de los tereftalatos, no es dependiente de fuentes petroquímicas.
La síntesis a partir vegetales promueve la economía circular