Des bactéries uniques peuvent aider à réconcilier les plastiques avec la nature
Beaucoup pensent que la biologie synthétique sera au cœur de la prochaine révolution technologique. Derrière l’oxymoron se cache la conception et la construction de nouvelles pièces et dispositifs biologiques normalisés destinés à différentes utilisations – l’une d’entre elles est une nouvelle génération de plastiques respectueux de l’environnement. Mais aussi beau que cela puisse paraître, cette nouvelle ère de production de bioplastiques ne résoudra pas le problème de leurs homologues à base d’huile déjà déversés dans la nature. Pour ces derniers, les membres du consortium P4SB (From Plastic waste to Plastic value using Pseudomonas putida Synthetic Biology) ont un plan bien précis: une bioconversion des plastiques à base d’huile en plastiques entièrement biodégradables, à l’aide de catalyseurs bactériens à cellules entières, fruits de la biologie synthétique et dérivés d’une bactérie appelée Pseudomonas putida. La dépolymérisation du PET «Les gens aiment à penser que les plastiques dans la nature finiront par être absorbés par les microbes, “faisant disparaître” ainsi la crise environnementale du plastique elle‑même. Mais cela ne va pas se produire du jour au lendemain, étant donné que le taux de dégradation dans l’environnement est très, très lent», prévient le Dr Lars Blank, coordinateur de P4SB, pour le compte de RWTH Aachen. «Cependant, avec la biologie synthétique, nous pouvons créer des enzymes capables de dégrader le plastique et les microbes à l’aide de monomères comme source de carbone. Notre partenaire UFZ a identifié de tels microbes, qui peuvent se développer sur les diamides provenant des isocyanates du polyuréthane digéré (le PU de votre matelas en mousse ou de vos chaussures de course). C’est vraiment fascinant, car ces molécules sont connues pour être très toxiques.» Le consortium a enquêté sur plusieurs monomères constituant le polytéréphtalate d’éthylène (PET, le matériau de votre bouteille d’eau en plastique) et le PU, et ils ont montré qu’ils pouvaient tous les deux être utilisés pour nourrir les microbes et produire un plastique biodégradable: les polyhydroxyalcanoates (PHA) – un biopolyester. En d’autres termes, le projet a mené avec succès à la dépolymérisation du PET et à quelques liaisons dans le PU, et à la production ultérieure de PHA à partir de monomères uniques qui en découlent. «Les microbes sont actuellement plus efficaces avec le PET, avec lequel les grammes à deux chiffres par litre peuvent être digérés en l’espace de 100 heures. Nous pouvons utiliser des flocons de PET, les dégrader avec des enzymes, nourrir les microbes pour la croissance et la production de bioplastique, et formuler ce plastique en un produit final. Cette technique fonctionne jusqu’à un certain point avec le PU également, et à l’avenir, tous les plastiques avec des liaisons ester devraient être une cible réaliste», indique le Dr Blank. Cependant, les liaisons carbone‑carbone n’ont pas encore été examinées. Progresser vers un déploiement complet Selon le Dr Blank, la technologie P4SB se trouve à présent quelque part entre les niveaux 3 et 5 de maturité technologique (TRL). De nombreux aspects du processus de conversion requièrent encore des améliorations, et son efficacité énergétique doit encore être évaluée. Tandis que l’on s’attend à ce qu’il soit énergivore en comparaison avec les flux de travail du marché actuels, le Dr Blank met l’accent sur le fait que, dans un futur où toute l’énergie sera potentiellement produite sans émissions de CO2, cela ne sera pas un problème. Il est prévu que P4SB s’achève en mars 2019. Après cette date, les membres du consortium prévoient de poursuivre le développement de leurs enzymes dégradantes, avec par exemple des utilisations potentielles dans l’industrie textile. Ils répondent également à un nouvel appel de la part de H2020 sur la question des déchets plastiques mixtes. En attendant, l’utilisation du PET comme source de carbone pour le PHA biopolyester est déjà à l’essai, et le consortium y voit de nombreuses opportunités, notamment les contributions à la production d’un plastique respectueux de l’environnement en compagnie de feuilles de paillis fabriquées à partir de PHA. Les amateurs de science‑fiction ayant lu le roman «Mutant 59: Le mangeur de plastique» où des bactéries mangeuses de plastique sèment le chaos dans le monde peuvent également être rassurés: «Toutes les étapes catalytiques sont maîtrisées, il n’y a donc aucun risque que ce roman devienne réalité», conclut en plaisantant le Dr Blank.
Mots‑clés
P4SB, bactéries, biodégradable, PHA, PU, PET, microbe, dépolymérisation