Plastique vivant se décompose après élimination

Des scientifiques ont mis au point un « plastique vivant » qui s’autodétruit lorsqu’il commence à s’éroder. Lors du compostage, ce matériau innovant se décompose en seulement un mois, tandis que les plastiques conventionnels peuvent mettre jusqu’à 55 jours à se décomposer dans des conditions similaires.

Cette technologie prometteuse s’inspire des protéines dégradant le plastique, produites naturellement par un type de bactérie découvert dans une usine de recyclage au Japon en 2016. Depuis, les chercheurs ont identifié d’autres bactéries ayant développé des enzymes capables de décomposer le plastique.

Ces protéines naturelles ont inspiré des versions synthétiques encore plus efficaces pour digérer les déchets plastiques.

Incorporation de spores sécrétant des enzymes dans les plastiques

À l’Académie chinoise des sciences (CAS), le biologiste synthétique Chenwang Tang et son équipe ont réussi à incorporer des spores bactériennes qui sécrètent ces enzymes directement dans le plastique polycaprolactone (PCL). Ainsi, lorsque le plastique commence à se décomposer, les enzymes libérées peuvent compléter le processus de dégradation.

Les enzymes, étant de grandes protéines complexes, sont généralement instables ou fragiles. Pour y remédier, les chercheurs ont modifié le gène d’une enzyme lipase provenant de la bactérie Burkholderia cepacia (BC) dans l’ADN d’un autre microbe, Bacillus subtilis, qui, sous forme de spores, peut résister à des températures et des pressions élevées.

Dégradation accrue des plastiques avec des enzymes modifiées

À mesure que la surface du plastique s’érode, les spores libérées commencent à germer, amenant B. subtilis à exprimer sa version de la BC-lipase, qui dégrade efficacement les molécules de PCL.

Lorsqu’une autre lipase provenant de la levure Candida antarctica a été utilisée pour accélérer le processus, le plastique s’est décomposé en une semaine. En revanche, les plastiques PCL traditionnels traités dans les mêmes conditions sont restés intacts pendant plus de trois semaines.

Test de la survie des spores dans divers plastiques

Les températures et pressions nécessaires à la production de PCL ne sont pas aussi extrêmes que celles requises pour d’autres types de plastiques. Pour vérifier si les spores pouvaient supporter les processus nécessaires à la création d’autres plastiques, les chercheurs de l’Académie chinoise des sciences ont modifié les bactéries pour exprimer des marqueurs fluorescents.

Ils ont testé plusieurs types de plastiques, y compris le PBS (polybutylène succinate), le PBAT (polybutylène adipate-co-terephthalate), le PLA (acide polylactique), le PHA (polyhydroxyalkanoates), et même le PET (polyéthylène téréphtalate), qui nécessite des températures allant jusqu’à 300°C.

Lorsque ces plastiques infusés de spores ont été physiquement dégradés ou bouillis, ils ont commencé à émettre de la lumière, indiquant que les spores avaient survécu au « processus de cuisson » et libéré leur contenu comme prévu lorsque le plastique a commencé à s’éroder.

Durabilité et robustesse des plastiques vivants.

L’équipe de recherche de l’Académie chinoise des sciences a noté : « Les plastiques vivants sont restés stables lorsqu’ils ont été trempés dans du soda (Sprite) pendant 60 jours, suggérant leur potentiel d’utilisation comme matériaux d’emballage. » De plus, les plastiques ont pu « se désintégrer complètement sans l’utilisation d’antibiotiques, démontrant la robustesse du système. »

Bien que cette étude soit encore une preuve de concept, elle propose une solution prometteuse au problème croissant de la pollution plastique. Au cours des deux dernières décennies, la production de plastique a doublé, et l’impact environnemental des déchets plastiques devient de plus en plus évident.

L’équipe de l’Académie chinoise des sciences espère que leur nouvelle technique pourrait éventuellement conduire au développement de matériaux durables et biodégradables qui ne polluent pas la planète pendant des centaines d’années après une seule utilisation.

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Lisez l’article original sur :  Science Alert

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