ENZYCLE: Tratamiento de fracciones de plástico no recicladas mediante enzimas microbianas

Contexto

Los residuos de plástico que no son reintroducidos en el ciclo productivo son uno de los principales problemas medioambientales y económicos a los que se enfrenta la Unión Europea. En 2017, se produjeron más de 27 millones de toneladas de residuos de plástico en la UE28, el equivalente a más de 50 kg por ciudadano. Sin embargo, menos de un tercio se recicla; el resto se incinera o se envía a vertedero.

La Unión Europea ha tomado la iniciativa a nivel mundial de lograr que el 100% de los envases plásticos sean reciclables, reutilizables o compostables para el 2030 acercándose con ello hacia un modelo de economía circular. Por lo tanto, es esencial encontrar nuevos procesos de reciclaje para la fracción de envases plásticos que actualmente no se reciclan, en particular las bandejas de PET, los multicapas de PET/PE y PET/PP o los microplásticos.

La biotecnología es un área de la biología muy dinámica y en constante evolución que está desempeñando un papel importante en la economía, la salud y el medio ambiente. Se están desarrollando nuevos procesos biotecnológicos para incluir los plásticos en la economía circular, permitiendo su reutilización y valorización al acabar su vida útil. Estos procesos benefician enormemente al medio ambiente y crean nuevas oportunidades de negocio en el sector.

Resumen y objetivos

El proyecto ENZYCLE, financiado por la Bio-based Industries Joint Undertaking (BBI JU) en el marco del programa Horizonte 2020 de la Unión Europea, desarrollará nuevos procesos para reciclar enzimáticamente los plásticos que actualmente no son reciclables, como las bandejas de PET y los envases de PET/PE-PP multicapa. Por esta razón, se identificarán y mejorarán las enzimas con una alta actividad hidrolítica en poliésteres y en poliolefinas, para establecer procesos de reciclaje eficientes. Además, ENZYCLE desarrollará un sistema de degradación de microplásticos mitigando así su impacto sobre el medio ambiente y la salud humana.

Este ambicioso proyecto de 48 meses reúne a 2 universidades punteras en investigación, 3 centros de investigación, 3 pymes y 5 grandes empresas. Los expertos de ENZYCLE seleccionarán y desarrollarán un conjunto de enzimas que tengan el potencial de degradar las fracciones de plástico no reciclable como los poliésteres y las poliolefinas. Estas enzimas serán producidas en continuo, y se validarán en los nuevos procesos de reciclaje desarrollados dentro del marco de ENZYCLE. El tratamiento enzimático proporcionará monómeros y polímeros que podrían ser reutilizados para producir nuevos materiales como el PET virgen, poliuretano y otros polioles.

El tratamiento enzimático seguirá 4 fases, relacionadas con las diferentes etapas de desarrollo de la tecnología:

• Identificación y selección de nuevas enzimas.
• Producción de estas enzimas a escala piloto.
• Desarrollo de un proceso eficiente de despolimerización enzimática para despolimerizar las diferentes fracciones de plástico como el PET, el PE y el PP, los envases multicapa y los microplásticos.
• Validación de los procesos de reciclaje enzimático a escala piloto y de los productos obtenidos.

Las nuevas tecnologías y soluciones disminuirán la cantidad de polímeros no biodegradables que se envían a los vertederos. Además, ayudará a resolver el problema de los microplásticos en las aguas residuales utilizando la tecnología desarrollada para degradar estos contaminantes. ENZYCLE mostrará una nueva oportunidad para crear nuevos mercados, ya que los productos y procesos previstos son aplicables en el embalaje, el transporte, los materiales de construcción o la industria textil. Además, el proyecto amplía la gama de materias primas que pueden procesarse de manera eficaz y sostenible mediante sistemas biocatalíticos.

Consorcio

Para conseguir los objetivos anteriormente mencionados, se ha conformado un consorcio de 13 socios de 6 países europeos:

1. INSTITUTO TECNOLÓGICO DEL EMBALAJE, TRANSPORTE Y LOGÍSTICA (España)

2. UNIVERSITAET LEIPZIG (Alemania)

3. STICHTING WAGENINGEN RESEARCH (Holanda)

4.UNIVERSITAET FUER BODENKULTUR WIEN (Austria)

5. ACIB GmbH (Austria)

6. DARWIN BIOPROSPECTING EXCELLENCE SOCIEDAD LIMITADA (España)

7. ASA SPEZIALENZYME GMBH (Alemania)

8. FEYECON DEVELOPMENT & IMPLEMENTATION BV (Holanda)

9. DEPURACION DE AGUAS DE MEDITERRANEO SL (España)

10. SOPREMA (Francia)

11. GREINER PACKAGING INTERNATIONAL GMBH (Austria)

12. ALIPLAST SPA (Italia)

13. Indorama Ventures Europe B.V. (Holanda)

El papel de ITENE en ENZYCLE

El proyecto ENZYCLE está organizado en 10 paquetes de trabajo (WP), e ITENE es el coordinador del proyecto.

ITENE trabajará junto con los socios del proyecto en la identificación de enzimas capaces de degradar polímeros de origen fósil, especialmente las poliolefinas. ITENE también desarrollará procesos de pretratamiento para optimizar y mejorar la eficiencia del proceso de despolimerización, especialmente en lo que se refiere a envases multicapa. Además, también contribuirá a desarrollar y validar los procesos de despolimerización a escala piloto.

ITENE participará en el desarrollo de nuevos sistemas de degradación de microplásticos (MDS) en plantas de tratamiento de aguas residuales. Se comprobará si las enzimas desarrolladas en Enzycle, favorecen la degradación en condiciones anaerobias de los microplásticos y si con ello se aumenta la producción de biogás. ITENE también participará en la difusión y transferencia de conocimientos de los resultados del proyecto y en la Evaluación del Ciclo de Vida de los nuevos materiales reciclados.

Como coordinador de la gestión del proyecto, mantendrá el contacto con la comisión de la Unión Europea y se encargará de realizar el seguimiento de la correcta implementación del plan del proyecto y adoptar las medidas adecuadas para corregir cualquier desviación que pueda darse, así como de llevar una gestión financiera eficiente de todo el proyecto.

Resultados

En el transcurso del proyecto, un nutrido grupo de expertos de distintas instituciones asociadas, como Darwin Bioprospecting Excellence, ITENE, la Universidad de Leipzig (UL), Wageningen Research (WR) y BOKU, han llevado a cabo actividades de bioprospección sinérgica para descubrir, producir y caracterizar nuevas enzimas a partir de microorganismos naturales presentes en el suelo, el agua de mar y los vertederos, seleccionando aquellas enzimas con mayor potencial para descomponer los plásticos en sus componentes originales (monómeros), que pueden utilizarse como bloques de construcción para crear nuevos plásticos.

Las enzimas más prometedoras, así como los sistemas biológicos que las producen, se han perfeccionado y mejorado para su uso industrial. Los procesos de producción a gran escala de las enzimas seleccionadas han sido posibles gracias a BOKU y ASA. Esto ha permitido desarrollar y aplicar procesos de despolimerización enzimática de plásticos a gran escala, en un trabajo de colaboración entre ITENE, WR y UL, junto con INDORAMA y ALIPAST.

Posteriormente, se ha desarrollado una fase de procesamiento posterior para recuperar y purificar los monómeros necesarios antes de transformarlos en nuevos plásticos. Para ello, FeyeCon aplicó tecnologías de CO2 supercrítico. Una vez que los componentes básicos recuperados tenían la calidad necesaria, se han transformado en nuevos materiales, como PET, por INDORAMA, para obtener nuevos materiales termoformados de PET, por GREINER, y espuma de poliuretano, por SOPREMA. Estos nuevos productos pueden utilizarse en diversos sectores, como el envasado, el transporte, la construcción y el textil. Asimismo, la investigación realizada sobre la recuperación de microplásticos de las plantas de tratamiento de aguas residuales y la evaluación de su degradación ha sido posible gracias a la participación de DAM. Por último, ACIB ha sido muy activa en la evaluación de la viabilidad económica de los procesos desarrollados, así como en acciones relacionadas con la difusión y comunicación de los resultados obtenidos.