Les emballages en plastique pourraient être biodégradables après tout | Sciences | Reportages approfondis sur la science et la technologie | DW

En fouillant dans un tas de compost dans un cimetière de Leipzig, Christian Sonnendecker et son équipe de recherche ont trouvé sept enzymes qu’ils n’avaient jamais vues auparavant.

Ils étaient à la recherche de protéines capables de manger du plastique PET, le plastique le plus produit au monde. Il est couramment utilisé pour l’eau en bouteille et les produits d’épicerie comme les raisins.

Les scientifiques ne s’attendaient pas à grand-chose lorsqu’ils ont ramené les échantillons au laboratoire, a déclaré Sonnendecker lorsque DW a visité leur laboratoire de l’Université de Leipzig.

Ce n’était que la deuxième décharge dans laquelle ils avaient fouillé et ils pensaient que les enzymes mangeuses de PET étaient rares.

Mais dans l’un des échantillons, ils ont trouvé une enzyme, ou polyester hydrolase, appelée PHL7. Et ça les a choqués. L’enzyme PHL7 a désintégré un morceau de plastique entier en moins d’une journée.

Pour tester la vitesse à laquelle les sept enzymes décomposent le PET, Sonnendecker et son équipe ont ajouté un mélange d’eau, un tampon phosphate, qui est souvent utilisé pour détecter les bactéries, par exemple, et la nouvelle enzyme dans sept éprouvettes individuelles.

Scientifiques ajoutant du plastique dans un tube à essai

Après avoir ajouté le mélange aux tubes à essai, l’équipe a ajouté de minuscules éclats de plastique PET à chaque récipient pour voir à quelle vitesse il fallait se dégrader

Deux enzymes « mangent » le plastique : PHL7 vs. LCC

Le PHL7 semble “manger” le plastique PET plusieurs fois plus rapidement que le LCC, une enzyme standard utilisée aujourd’hui dans les expériences de consommation de plastique PET.

Pour s’assurer que leur découverte n’était pas un hasard, l’équipe de Sonnendecker a comparé PHL7 à LCC, les deux enzymes dégradant plusieurs récipients en plastique. Et ils ont trouvé que c’était vrai : PHL7 était plus rapide.

“J’aurais pensé qu’il faudrait prélever des échantillons sur des centaines de sites différents avant de trouver l’une de ces enzymes”, a déclaré Graham Howe, enzymologue à l’Université Queens en Ontario, au Canada.

Howe, qui étudie également la dégradation du PET mais n’a pas participé à la recherche de Leipzig, a semblé étonné par l’étude publiée dans Chemistry Europe.

“Apparemment, vous allez dans la nature et il y aura des enzymes qui feront cela partout”, a déclaré Howe.

Le plastique PET est tout le monde

Bien que le plastique PET puisse être recyclé, il ne se biodégrade pas. Comme un déchet nucléaire ou un commentaire désagréable à votre partenaire, une fois le plastique PET créé, il ne disparaît jamais vraiment.

Il peut être transformé en de nouveaux produits – il n’est pas difficile de créer un sac fourre-tout à partir de bouteilles d’eau recyclées, par exemple. Mais la qualité du plastique s’affaiblit à chaque cycle.

Ainsi, une grande partie du PET est finalement transformée en produits comme des tapis et – oui – un nombre exorbitant de sacs fourre-tout qui finissent dans des sites d’enfouissement.

Il existe deux façons de résoudre ce problème : La première consiste à arrêter la production de tout le plastique PET.

Mais le matériau est si courant que même si les entreprises arrêtaient de le produire immédiatement, il y aurait encore des millions de bouteilles de boissons gazeuses vides – ou des sacs fourre-tout fabriqués à partir de ces bouteilles – qui traîneraient pendant des milliers d’années.

Des chercheurs de l'Université de Leipzig testent des enzymes capables de dégrader le plastique PET

Voici à quoi ressemble un contenant de raisin après avoir été traité avec l’enzyme PHL7 – les particules blanches sont des restes d’acide téréphtalique et d’éthylène glycol, des produits chimiques qui peuvent être utilisés pour créer un tout nouveau PET plutôt qu’une version de qualité inférieure.

La seconde consiste à forcer le plastique à se dégrader. Les scientifiques essaient de trouver des enzymes capables de faire cela depuis des décennies et en 2012, ils ont découvert la LCC, ou “cutinase de compost de branche de feuille”.

Le LCC a été une percée majeure car il a montré que la PETase, un composant du LCC, peut être utilisée pour dégrader le plastique PET lorsqu’elle est associée à une autre enzyme connue sous le nom d’estérase.

Les enzymes estérases sont utilisées pour rompre les liaisons chimiques dans un processus appelé hydrolyse.

Les scientifiques travaillant sur le LCC ont découvert que l’enzyme ne fait pas la différence entre les polymères naturels et les polymères synthétiques, ces derniers étant du plastique. Au lieu de cela, LCC reconnaît le plastique PET comme une substance naturelle et le mange comme s’il s’agissait d’un polymère naturel.

Ingénierie de l’enzyme

Depuis la découverte du LCC, des chercheurs comme Sonnendecker ont recherché de nouvelles enzymes mangeuses de PET dans la nature. LCC est bon, disent-ils, mais il a des limites. C’est rapide pour ce que c’est, mais il faut encore des jours pour décomposer le PET et les réactions doivent se produire à des températures très élevées.

D’autres scientifiques et chercheurs ont essayé de comprendre comment concevoir le LCC pour le rendre plus efficace.

Une société française appelée Carbios le fait. Ils conçoivent le LCC pour créer une enzyme plus rapide et plus efficace.

Ailleurs, des chercheurs de l’Université du Texas à Austin ont créé une protéine mangeuse de PET à l’aide d’un algorithme d’apprentissage automatique. Ils disent que leur protéine peut dégrader le plastique PET en 24 heures.

David Zechel, professeur de chimie à l’Université Queen’s, a déclaré que ces approches partent toujours de quelque chose de connu — les chercheurs ne trouvent pas nécessairement quelque chose de nouveau, mais s’efforcent d’améliorer ce qui a déjà été découvert.

Des chercheurs de l'Université de Leipzig testent des enzymes capables de dégrader le plastique PET

L’équipe teste un “pré-traitement” qui est appliqué aux bouteilles de boissons gazeuses, comme celle-ci dans le pot, avant qu’elles ne soient dégradées par l’enzyme PHL7

Ce type d’ingénierie est important car les chercheurs tentent de créer l’enzyme optimale pour dégrader le PET, a déclaré Zechel.

Les travaux de Sonnendecker montrent que “nous n’avons même pas effleuré la surface en termes de potentiel des enzymes naturelles” par rapport au PET “, a-t-il déclaré.

Les bouteilles ne se biodégradent toujours pas

L’enzyme récemment découverte par Sonnendecker a également ses limites. Il peut briser les contenants dans lesquels vous achetez vos raisins à l’épicerie, mais il ne peut pas briser une bouteille de boisson gazeuse. Pas encore.

Le plastique PET utilisé dans les bouteilles de boisson est étiré et modifié chimiquement, ce qui le rend plus difficile à biodégrader que le PET utilisé dans les contenants de raisin.

Lors de tests, l’équipe de Sonnendecker a mis au point un prétraitement appliqué aux bouteilles en PET, permettant à l’enzyme de dégrader plus facilement le plastique. Mais cette recherche n’a pas encore été publiée.

Avec l’aide de l’industrie, a déclaré le chercheur, la technologie utilisant PHL7 pour décomposer le PET à grande échelle pourrait être prête dans environ quatre ans.

Édité par : Abbaye de Zulfikar

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