Caracterización de nanocelulosa bacteriana cultivada con monómeros de tereftalato de polietileno (PET) mediante espectroscopía Raman y transformada de Fourier infrarroja

Convertir los residuos plásticos en fibras útiles

Las botellas de plástico y los envases de alimentos hechos de PET están por todas partes, y fragmentos diminutos de este plástico ya se encuentran en los océanos, el suelo e incluso en nuestros cuerpos. Este estudio explora una forma creativa de abordar ese problema: utilizar bacterias para transformar los bloques básicos del PET en fibras de celulosa ultrafinas y biodegradables. Estas fibras, llamadas nanocelulosa bacteriana, pueden formar membranas fuertes y flexibles que algún día podrían sustituir algunos productos plásticos en embalaje, medicina y otros usos cotidianos.

De las plantas a pequeñas fábricas bacterianas

La celulosa es el principal material estructural de las plantas y ya se utiliza en papel, textiles y muchos productos industriales. Pero su obtención suele depender de talar árboles o cultivar extensas monocultivos. Algunas bacterias, incluida una especie llamada Komagataeibacter sucrofermentans, pueden en cambio hilar celulosa directamente a partir de azúcares durante la fermentación, formando una red de nanofibras más finas que ciento de nanómetros. Esta nanocelulosa bacteriana presenta rasgos atractivos: es pura (libre de gomas y lignina vegetales), absorbe bien el agua y puede moldearse en membranas lisas aptas para embalaje de alimentos o apósitos para heridas.

Alimentar bacterias con bloques del plástico

Los investigadores se preguntaron si estas bacterias podrían usar los bloques del PET—etilenglicol (EG) y tereftalato disódico (TPA)—en lugar de depender solo del azúcar convencional (glucosa). Cultivaron K. sucrofermentans en tres medios líquidos que eran idénticos salvo por la fuente de carbono: uno con glucosa, otro con EG y otro con TPA. Tras tres semanas recogieron y secaron los películos de celulosa que flotaban en la superficie y los pesaron. Sorprendentemente, el rendimiento más alto provino del EG, que produjo más nanocelulosa por litro que la glucosa, mientras que el TPA dio un rendimiento menor. Esto demuestra que al menos parte del carbono de los monómeros de PET puede redirigirse hacia un material útil y biodegradable.

Cómo se ven las fibras y cuán ordenadas están

Para ver qué tipo de material se había formado, el equipo examinó las membranas con un microscopio electrónico de barrido. Las bacterias alimentadas con glucosa produjeron una estera densa y uniforme de fibras finas con poros regulares, señal de un crecimiento bien organizado. EG y TPA dieron lugar a redes más sueltas e irregulares, siendo el TPA el que produjo la estructura más abierta y desigual, más parecida a un compuesto que a una película pura y homogénea. Mediciones de difracción de rayos X confirmaron esta impresión visual: las fibras de celulosa procedentes de glucosa mostraron la alta cristalinidad (empaquetamiento compacto) asociada habitualmente con una celulosa fuerte y bien ordenada, mientras que las fibras derivadas de EG estaban algo menos ordenadas y las de TPA resultaron mucho más desordenadas.

Escuchar a las moléculas con luz

Los científicos utilizaron entonces dos técnicas basadas en la luz—espectroscopía Raman e infrarroja—para “escuchar” las vibraciones de las moléculas dentro de las membranas. Estos métodos actúan como huellas digitales, revelando qué enlaces están presentes y cuán ordenadas están las cadenas. Las tres muestras mostraron las señales características de la celulosa, lo que prueba que las bacterias construyeron el polímero esperado a partir de cada fuente de carbono. Pero hubo diferencias importantes: las muestras de EG y TPA mostraron firmas más intensas de regiones desordenadas y amorfas, mientras que la nanocelulosa basada en glucosa mostró señales más claras de zonas cristalinas ordenadas. En el material alimentado con TPA, bandas espectrales adicionales coincidieron con grupos tereftalato, lo que indica que algunos fragmentos relacionados con el PET permanecieron atrapados en la membrana y no se convirtieron por completo.

Qué implica esto para materiales más limpios

En términos prácticos, el estudio muestra que ciertas bacterias pueden consumir partes de los restos moleculares del PET y reconvertirlos en láminas de celulosa, aunque la calidad de esas láminas depende mucho de la materia prima. La glucosa sigue produciendo las fibras más puras y ordenadas, pero el EG en particular puede aumentar la cantidad de material generado, y el TPA puede transformarse al menos parcialmente mientras queda incorporado en una película rica en celulosa. El enfoque todavía no hace desaparecer completamente el PET: quedan algunos fragmentos similares al plástico que deberían eliminarse, pero marca una vía prometedora hacia la “bio-valorización”, en la que el plástico persistente se convierte en materiales más benignos. Con una mayor optimización del proceso y pasos de purificación, la nanocelulosa bacteriana cultivada sobre monómeros de PET podría formar parte de un sistema circular que gestione los residuos plásticos y a la vez suministre membranas sostenibles y de alto rendimiento.

Cita: Eriksson, R., Mariam, I., Ramser, K. et al. Characterization of bacterial nanocellulose cultivated on polyethylene terephthalate (PET) monomers via raman and fourier transform infrared spectroscopy. Sci Rep 16, 13133 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46886-z

Palabras clave: nanocelulosa bacteriana, valorización de PET, contaminación plástica, materiales biodegradables, Análisis Raman y FTIR