Une enzyme pour recycler les bouteilles en plastique
Seulement 30% du plastique des bouteilles de soda est transformé en nouveau plastique, et il finit souvent en version moins résistante. Maintenant, des chercheurs rapportent qu’ils ont mis au point une enzyme qui peut convertir 90 % de ce même plastique en son matériau de départ vierge. Des travaux sont en cours pour développer cette technologie et ouvrir une usine de démonstration l’année prochaine.
Une enzyme pour recycler le PET
Le polyéthylène téréphtalate (PET) est l’un des plastiques les plus utilisés au monde, avec une production annuelle de quelque 70 millions de tonnes. Les bouteilles PET sont déjà recyclées dans de nombreux endroits. Mais l’approche actuelle pose des problèmes. Pour commencer, les entreprises de recyclage se retrouvent généralement avec un large mélange de différentes couleurs de plastique. Elles utilisent ensuite des températures élevées pour les faire fondre, produisant ainsi un plastique de départ gris ou noir que peu d’entreprises veulent utiliser pour emballer leurs produits.
Pour contourner ce problème, des scientifiques ont recherché des enzymes dans les microbes qui décomposent le PET et d’autres plastiques. En 2012, des chercheurs de l’université d’Osaka ont trouvé une de ces enzymes dans un tas de compost. Cette enzyme, connue sous le nom de cutinase du compost de feuilles et de branches (LLC), coupe les liens entre les deux éléments constitutifs du PET : le téréphtalate et l’éthylène glycol.
Les chercheurs ont réorganisé l’enzyme d’origine
Mais la LLC, qui a évolué pour briser la couche protectrice cireuse des feuilles de nombreuses plantes, ne fait que rompre lentement les liens du plastique PET, et se désagrège après seulement quelques jours de travail à 65°C, une température à laquelle le PET commence à se ramollir, ce qui permet à l’enzyme de s’agiter plus facilement dans le polymère pour atteindre les liens qu’elle cherche à rompre.
Pour réorganiser la LLC, Alain Marty, directeur scientifique de Carbios, une entreprise de plastique durable, s’est associé à Isabelle André, experte en ingénierie enzymatique à l’université de Toulouse. Ils ont commencé par analyser la structure cristalline de l’enzyme, en identifiant les principaux acides aminés sur le site où l’enzyme se lie aux liaisons chimiques entre les groupes téréphtalate et éthylène glycol du PET. Ils ont également cherché des moyens de faire fonctionner cette enzyme à des températures plus élevées.
Cette enzyme mutante est 10 000 fois plus efficace que la LLC native
Les chercheurs ont ensuite généré des centaines d’enzymes mutantes en changeant les acides aminés au niveau du site de liaison et en ajoutant des acides aminés stabilisant la chaleur. Ils ont ensuite produit en grande quantité les mutantes dans des bactéries et les ont passés au crible pour trouver des briseurs de PET efficaces. Après avoir répété ce processus pendant plusieurs cycles, ils ont isolé une enzyme mutante qui est 10 000 fois plus efficace que la LLC native pour rompre les liaisons du PET. Elle fonctionne également sans se décomposer à 72°C, une température proche de celle à laquelle le PET est fondu.
Dans un petit réacteur conçu pour tester cette enzyme, l’équipe a découvert qu’elle pouvait décomposer 90 % de 200 grammes de TEP en 10 heures. Les chercheurs ont ensuite utilisé les éléments constitutifs du téréphtalate et de l’éthylène glycol générés par cette enzyme pour générer du nouveau PET et produire des bouteilles en plastique tout aussi résistantes que celles fabriquées à partir de plastiques conventionnels.
On ne sait toutefois pas encore si cette technologie sera économiquement viable. M. McGeehan note que l’un des principaux avantages de cette enzyme est qu’elle n’a aucune difficulté à fabriquer des blocs de construction en PET pur à partir d’un mélange de plastiques contenant d’autres matières que le PET, même des bouteilles en PET de différentes couleurs.
Elle produit du plastique recyclé aussi durable que le matériau vierge
Cette enzyme modifiée ne faisant que rompre les liens entre les deux composants du PET, elle les ramène à leur forme d’origine, tout en ignorant les colorants et les autres plastiques dans le mélange. Par conséquent, dit-il, les entreprises et les consommateurs pourraient être prêts à payer un peu plus cher pour un plastique recyclé aussi durable et attrayant que le matériau vierge.
Cette recherche a été publiée dans Nature.
Source : Science
Crédit photo : Pixabay