Une avancée qui pourrait tout changer. Des chercheurs chinois annoncent des avancées dans la conception d’un plastique vivant capable de se biodégrader sur commande, grâce à des enzymes sécrétés par des microbes. Il n’a fallu que six jours aux souches bactériennes pour consumer entièrement le matériau synthétique. Réalisés en laboratoire, les scientifiques souhaitent étendre leurs travaux à des milieux aquatiques, où finissent la plupart des déchets plastiques.
Inventé au début du XXe siècle, le plastique est aujourd’hui l’un des produits les plus utilisés au monde, en raison de son faible coût de production, de sa légèreté et de sa durabilité. On le retrouve principalement sous forme d’emballage (40% de la production). S’il est très pratique, ce matériau synthétique pose un défi écologique car il est à usage unique et met beaucoup de temps à se dégrader complètement dans la nature (entre 100 et 1000 ans). Il a donc tout le temps de contaminer durablement les écosystèmes.
Un plastique vivant capable de se décomposer sur commande grâce à des enzymes spécifiques
Depuis plusieurs années, les scientifiques du monde entier travaillent à la conception de plastiques biodégradables pour résoudre le problème. Comme en Chine, où trois chercheurs ont fait une avancée majeure récemment. Zhuojun Dai, Jin Geng et Dianpeng Qi, biologistes de synthèse au Shenzhen Institute of Advanced Technology, ont annoncé dans un article publié dans ACS Applied Polymer Materials la création d’un plastique vivant capable de se décomposer sur commande grâce à des enzymes spécifiques incorporés. Ils ont utilisé deux souches bactériennes qui agissent de concert pour dégrader le matériau en quelques jours seulement, sans produire de microplastiques.
Modification de spores de la bactérie Bacillus subtilis
Zhuojun Dai et ses collègues ont modifié les spores de la bactérie Bacillus subtilis pour qu’elles produisent deux enzymes coopératives de dégradation des polymères. D’une part La lipase de Candida antarctica (lipase-CA), qui fragmente aléatoirement les longues chaînes polymères en morceaux courts ; d’autre part la lipase de Burkholderia cepacia (lipase-BC) qui ronge ces morceaux par les extrémités jusqu’aux molécules de base.
L’équipe a ensuite mélangé ces spores modifiées à des granulés de plastique polycaprolactone (PCL) afin de protéger les microorganismes avant leur utilisation. Le plastique vivant ainsi obtenu présentait des propriétés physiques similaires à celles des plastiques biodégradables ordinaires.
Le plastique vivant se dégrade en 6 jours sans laisser de microparticules
Selon les résultats des tests effectués en laboratoire, le plastique vivant pouvait se dégrader totalement en 6 ou 7 jours, alors que les plastiques PCL ordinaires soumis uniquement à des dommages de surface présentaient encore une grande quantité de débris de plastique après 21 jours.
Pour finir, les chercheurs ont ajouté un bouillon nutritif à 50 °C (un milieu de culture utilisé en laboratoire), ce qui a permis d’activer les spores sur commande. La coopération des enzymes était si efficace qu’elle a empêché la formation de microparticules de plastique durant le processus de dégradation. Ainsi, il ne restait plus rien du film, moins d’une semaine après.
Prochaine étape : s’attaquer aux emballages quotidiens plus résistants
Les biologistes chinois souhaitent à présent tester leur méthode sur un polymère voué à une durée de vie plus courte, avant de s’attaquer aux plastiques durs des emballages quotidiens. Ils reconnaissent toutefois qu’il leur sera difficile d’adapter le système à ces polymères résistants pour leurs prochains travaux car le polycaprolactone est bien plus sensible aux enzymes que le polyéthylène ou le polypropylène des emballages courants.
Zhuojun Dai et son équipe souhaitent en outre étendre leurs expériences aux milieux aquatiques, où finit une grande partie de la pollution plastique. Pour cela, il leur faudra concevoir un second type de signal déclencheur, puisqu’il n’existe aucun fleuve ou océan avec une température de surface de 50 °C (autour de 21 °C).
