L’ajout d’enzymes aux bioplastiques peut les faire disparaître

De nouvelles recherches montrent qu’il existe peut-être un moyen de fabriquer des plastiques à usage unique facilement biodégradables.

Avec autant de plastiques différents entrant dans les cours d’eau qui mettent des centaines d’années à se décomposer , la pollution plastique et les microplastiques sont presque partout sur la planète , de l’air à la mer, en grande quantité. Les plastiques compostables, comme les gobelets et les pailles en plastique à base de maïs, sont parfois présentés comme une solution viable, mais sans l’infrastructure pour les transformer correctement en compost, ils peuvent finir dans une décharge .

Pour empêcher nos océans de devenir encore plus remplis de plastique, les scientifiques trouvent les clés pour que les plastiques se décomposent rapidement et les intègrent dans la formule du plastique. Ting Xu , professeur de science des matériaux, d’ingénierie et de chimie à l’Université de Californie à Berkeley, et son groupe de recherche étudient des solutions biologiquement disponibles qui permettront au plastique à usage unique de se biodégrader dans des conditions facilement réalisables. Dans une nouvelle étude , ils décrivent comment ils ont utilisé un revêtement polymère innovant sur des enzymes qui peuvent être intégrés aux bioplastiques pour les rendre plus faciles à composter à la maison.

“J’ai donc toujours cru que la biologie nous a tout appris… nous devons simplement nous adapter à cela”, explique Xu. Biodégradable, dit-elle, signifie simplement que le polymère plastique a une épine dorsale chimique qui peut être brisée d’une manière ou d’une autre. La nouvelle recherche de son laboratoire montre comment ils ont trouvé un moyen d’utiliser la biologie, sous la forme d’enzymes couramment disponibles avec un revêtement polymère, pour créer un plastique qui peut se dégrader lorsqu’il est exposé à la chaleur et à l’eau.

Ce nouveau plastique facilement biodégradable est fabriqué par tissage dans des enzymes enveloppées dans des hétéropolymères aléatoires lors de la fabrication du plastique. Ces polymères, appelés RHP en abrégé, enveloppent les enzymes afin qu’elles ne se désagrègent pas et les rendent inutilisables. Xu dit que les tentatives précédentes d’enterrer les enzymes sans l’aide de RHP ont créé de gros amas dans le plastique, faisant du matériau “devenir presque comme un fromage feta”.

Une fois que le plastique est mouillé, l’emballage en polymère tombe et libère les enzymes pour commencer à « manger » les plastiques. Dans cette étude, ils ont testé ce procédé avec deux types de polymères polyester utilisés dans les plastiques biodégradables : la polycaprolactone et l’acide polylactique. L’ajout des enzymes contenues dans les RHP n’a pas modifié le caractère des plastiques, mais leur a tout de même permis de se dégrader rapidement lorsqu’ils atteignent la fin de leur cycle de vie utile. Quatre-vingt pour cent des fibres d’acide polylactique se sont dégradées en une semaine simplement en restant dans une cuve d’eau à température ambiante. Sous la température de compostage industriel plus élevée de 104 degrés Fahrenheit, la polycaprolactone s’est dégradée en deux jours.

Alors que cette étude a testé deux enzymes différentes sur deux types différents de polymères de polyester, Ramani Narayan , professeur de génie chimique et de science des matériaux à la Michigan State University, non impliqué dans cette étude, souligne que certaines enzymes cessent de fonctionner à des températures suffisamment élevées, donc cette méthode pourrait ne fonctionne pas bien dans la pratique. Xu dit que ces enzymes particulières semblent toujours bien fonctionner sous une chaleur élevée de fabrication de plastique. Mais les chercheurs testeront d’autres plastiques fabriqués à des températures encore plus brûlantes pour voir combien les enzymes peuvent supporter.

À l’avenir, ces enzymes seraient ajoutées dans de nouveaux plastiques – les choses qui se trouvent déjà dans votre poubelle ne bénéficieront pas beaucoup des enzymes simplement jetées par-dessus. Si les enzymes se trouvaient juste sur le dessus du plastique, elles auraient une surface limitée sur laquelle travailler. La structure du plastique le rend également difficile à décomposer. “Les plastiques biodégradables sont semi-cristallins”, explique Xu, ce qui rend difficile pour les enzymes d’atteindre et de démonter la structure. L’inclusion de l’enzyme dans la structure plastique elle-même donne aux enzymes l’accès à ces chaînes plus organisées.

Narayan dit qu’il est important de réaliser que la dégradation du plastique n’est pas seulement une propriété du plastique lui-même, mais les conditions de l’environnement dans lequel il se retrouve. Il faut tenir compte à la fois du plastique et de l’environnementil finira dans et ne traitera pas les « modifications des polymères indépendantes du système biologique récepteur ». Cela signifie que les études sur le plastique biodégradable doivent non seulement montrer une évaluation de la dégradation du matériau, mais aussi les caractéristiques de l’environnement dans lequel il est conçu pour se décomposer. Par exemple, le plastique conçu pour se décomposer dans une installation de compostage industriel ne se comportera pas de la même manière lorsqu’il est plutôt jeté dans de l’eau douce, mais cela ne signifie pas qu’il n’est pas biodégradable. Après tout, même les meilleures recettes sortiront terriblement si elles ne sont pas cuites à la bonne température.

Heureusement, Xu dit que les enzymes qui rendent ce plastique si dégradable ne sont pas très chères. Un de ses anciens étudiants a également créé une entreprise où il essaie de passer plus de temps à développer ces plastiques biodégradables afin qu’un jour bientôt les partenaires industriels et même les consommateurs puissent s’impliquer dans une formule plus durable pour les plastiques à usage unique.

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