Dans un laboratoire de découverte de médicaments, la biologiste structurale Kavyashree Manjunath a pris conscience de la quantité impressionnante de plastique utilisée par son équipe, même pour une seule expérience. Des petits embouts utilisés pour prélever des solutions aux pipettes en passant par les bouteilles, les déchets plastiques générés par son laboratoire étaient suffisants pour choquer tout scientifique soucieux de l’environnement. Si seulement ils prenaient le temps d’y réfléchir comme elle l’a fait.
Une réalité préoccupante
Une pensée légèrement réconfortante est que le plastique est recyclé. Cependant, Manjunath a découvert que ce n’est pas toujours le cas. « Au cours des 65 dernières années, depuis le début de la production de plastique à grande échelle, près de 8,3 milliards de tonnes de plastique ont été produites », a-t-elle déclaré en citant une étude de 2017. « Moins de 10 % de ce plastique est recyclé. Près de 4,9 milliards de tonnes se trouvent dans l’environnement, sous une forme ou une autre. »
Solutions durables en biologie
Les énormes quantités de plastique qui étouffent notre planète poussent de nombreux biologistes à rechercher des solutions durables dans leurs domaines respectifs. Certains travaillent sur des bactéries capables de dégrader le plastique, tandis que d’autres se concentrent sur des enzymes qui peuvent nettoyer les déchets. Plusieurs scientifiques, dont Manjunath, se sont transformés en entrepreneurs, lançant des entreprises pour mettre leurs solutions en œuvre à plus grande échelle.
Cependant, le domaine est encore très naissant, la plupart des laboratoires et des entreprises étant encore en phase de découverte précoce. L’objectif est de dégrader les tonnes de plastique que nous avons générées — et que nous générerons dans les années à venir. Mais comme dans de nombreux domaines scientifiques, le chemin vers le succès est long et ardu.
Enzymes et bactéries
En explorant les travaux passés, Manjunath a découvert qu’il existe des enzymes naturelles capables de décomposer le polyéthylène téréphtalate (PET), un polyester présent dans de nombreux articles en plastique. Depuis la découverte du bactérien Ideonella sakaiensis, qui décompose le PET à l’aide de deux enzymes, de nombreux groupes ont cherché à isoler et à améliorer ces enzymes pour dégrader efficacement le plastique.
Mais la plupart de ces enzymes naturelles mettent plusieurs mois, voire des années, à agir. « Je me suis demandé : ‘peut-on concevoir ces enzymes pour décomposer le PET beaucoup plus rapidement, afin qu’elles puissent être utilisées à grande échelle dans l’industrie ?’ » a déclaré Manjunath.
Une innovation prometteuse
Pour développer ces enzymes, elle a fondé Apratima Biosolutions, une start-up incubée au Centre for Cellular and Molecular Platforms (CCAMP) à Bengaluru. Une enzyme qu’ils ont développée peut décomposer 90 % des déchets de PET en 17 heures, produisant des éléments comme l’acide téréphtalique et le glycol éthylène, qui peuvent être purifiés et réutilisés.
Elle et son équipe travaillent maintenant à rendre les enzymes encore plus rapides et moins coûteuses. Une fois la technologie prête, son plan est de s’associer à l’industrie du recyclage du PET pour l’aider à se développer. « La vitesse est primordiale, car si cela prend environ 10 jours, ce n’est pas faisable, n’est-ce pas ? »
Approches variées pour la dégradation
Dégrader rapidement les déchets de PET est une partie du problème ; il existe de nombreux autres types de plastiques problématiques. Certains scientifiques utilisent des microbes pour dégrader directement le plastique. Ces méthodes sont plus lentes mais peuvent offrir des avantages en fonction de la polyvalence des microbes impliqués.
Sukanya Punthambaker et Vaskar Gnyawali, anciens chercheurs au Wyss Institute de l’Université Harvard et co-fondateurs de Breaking Inc., ont développé une telle approche. Ils ont découvert une bactérie appelée X-32 capable de dégrader le PET ainsi que des polyoléfines, présentes dans certains matériaux d’emballage.
Bioplastiques et acceptation
En plus des entreprises, des chercheurs académiques trouvent également des solutions biologiques pour éliminer le plastique. Jon Pokorski, professeur en nano-ingénierie à l’Université de Californie à San Diego, étudie des moyens de fabriquer des plastiques biodégradables à partir de zéro. Il a récemment rapporté une méthode pour créer un polyuréthane thermoplastique (TPU) infusé de spores bactériennes résistantes à la chaleur.
Pokorski et son équipe ont d’abord évolué des spores résistantes à la chaleur, puis les ont incorporées dans le plastique. Les spores peuvent survivre aux hautes températures de production du plastique et rester dormantes dans des conditions normales. Cependant, dès que le plastique est en compost, les spores deviennent actives et commencent à se nourrir.
Un avenir à construire
Malgré les défis, certains scientifiques et entreprises de premier plan préfèrent l’approche enzymatique. Greg Beckhamm, chercheur principal au National Renewable Energy Laboratory aux États-Unis, et son équipe ont travaillé sur l’amélioration d’une des enzymes dégradant le PET, afin qu’elle puisse également dégrader le PET cristallin dans les bouteilles d’eau.
Carbios, une entreprise française majeure dans le secteur de la dégradation des plastiques, a également conçu une enzyme dégradante du PET hautement efficace et stable à la chaleur. Selon une étude de 2020, leur enzyme prend 10 heures pour dégrader 90 % des déchets de PET. Les composants décomposés peuvent aussi être utilisés comme matières premières pour de nouvelles bouteilles, menant à une économie circulaire du PET.
Avec ces avancées, il est essentiel d’explorer de nouvelles solutions pour réduire l’impact du plastique sur notre environnement. Les efforts de recherche et d’innovation dans ce domaine sont cruciaux pour envisager un avenir plus durable.