Une enzyme présente dans les détergents à lessive pourrait aider à recycler le plastique
Grâce à une simple modification chimique, des chimistes ont créé des enzymes robustes qui décomposent le bioplastique à usage unique en ses éléments constitutifs en deux jours.
Par l’équipe d’Anthropocene Magazine (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre)
Une équipe de recherche du King’s College de Londres a trouvé un moyen de décomposer les matières plastiques en leurs éléments constitutifs (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre) en vue de les recycler. Le processus prend moins de 40 heures et utilise une enzyme (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre) que l’on trouve couramment dans les détergents à base de produits biologiques.
Cette avancée, qui a fait l’objet d’un article dans la revue Cell Reports Physical Science (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre), pourrait déboucher sur un moyen efficace de recycler le plastique à usage unique appelé acide polylactique. « Nous avons choisi l’acide polylactique parce qu’il n’existe pas de véritable moyen de recycler correctement ce plastique », explique Alex Brogan, professeur de chimie. « Notre découverte change la donne, car nous avons pu convertir le plastique en ses éléments constitutifs en moins de 40 heures à 90 °C. »
Bien que l’acide polylactique soit fabriqué à partir de sources renouvelables telles que l’amidon de maïs et la canne à sucre, il constitue un problème environnemental tout aussi important (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre) que les plastiques dérivés du pétrole. Il s’agit du bioplastique commercial le plus courant – le monde en a produit 457 000 tonnes en 2021 (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre) – et il est principalement utilisé pour fabriquer des contenants alimentaires jetables, des gobelets et des ustensiles.
La plupart de ces articles finissent dans les décharges, où ils ne se biodégradent pas. L’acide polylactique ne peut se biodégrader que dans des installations de compostage industriel, où il lui faut douze semaines pour se décomposer à 60 °C. Cela fait du compostage industriel « un processus relativement énergivore et long pour convertir le plastique en engrais (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre) ou en paillis », poursuit le Pr Brogan.
L’utilisation d’enzymes (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre) pour tout type de traitement industriel, dont le recyclage des plastiques, est intéressante, car celles-ci peuvent être plus efficaces que d’autres produits chimiques. Mais elles ont tendance à être instables, en particulier aux températures relativement élevées nécessaires pour décomposer les plastiques.
L’équipe de recherche a donc entrepris de trouver l’enzyme qui conviendrait le mieux. Elle s’est tournée vers la littérature sur les implants médicaux pour trouver des enzymes « problématiques » qui dégradent l’acide polylactique, aussi couramment utilisé dans les implants. « Nous avons ainsi transformé ce “problème” en atout », ajoute Alex Brogan.
L’enzyme choisie est la lipase B de Candida antarctica (CaLB), une enzyme omniprésente que l’on trouve couramment dans les détergents à lessive. L’enzyme a été modifiée chimiquement par l’équipe de recherche afin qu’elle devienne soluble et stable dans une classe de solvants appelés liquides ioniques. Les liquides ioniques ont la capacité de convertir les plastiques courants en fragments solubles, que les enzymes peuvent ensuite dégrader. « Notre stratégie est une simple transformation chimique qui, en théorie, pourrait être utilisée pour améliorer n’importe quelle enzyme afin de l’utiliser sur n’importe quel type de plastique », indique le Pr Brogan.
Après avoir dissous l’enzyme modifiée dans le liquide ionique, l’équipe de recherche a fait tremper dans la solution des morceaux de gobelet en plastique d’acide polylactique. Les morceaux de plastique se sont entièrement dissous dans la solution en 24 heures. Après 16 heures supplémentaires à 90 °C, les fragments se sont complètement dégradés en acide lactique, l’élément constitutif du plastique. L’acide lactique pourrait être utilisé pour fabriquer davantage de plastique ou d’autres produits chimiques.
« Nous travaillons actuellement avec des ingénieurs pour voir comment nous pouvons améliorer ce processus en incluant un prétraitement plus précis tel que le déchiquetage, ce qui nous permettrait de travailler à plus grande échelle », conclut Alex Brogan. L’équipe tente également de trouver le moyen le plus efficace de séparer l’acide lactique de la solution. « La principale amélioration que nous devons montrer est qu’il est possible de fabriquer à nouveau du plastique avec le plastique dégradé, et de boucler la boucle. »
Source : Susana M. Meza Huaman, Jake H. Nicholson, Alex P.S. Brogan. « A general route to retooling hydrolytic enzymes toward plastic degradation », Cell Reports Physical Science, 2024.
Article original en anglais : https://www.anthropocenemagazine.org/2024/02/laundry-detergent-enzyme-could-help-recycle-difficult-plastic/ (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre)
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(S'ouvre dans une nouvelle fenêtre)Anthropocène est la version française d’Anthropocene Magazine (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre). La traduction française des articles est réalisée par le Service de traduction de l’Université Concordia (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre), la Durabilité à l’Ère Numérique (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre) et le pôle canadien de Future Earth (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre).