Un bioplastique dégradable en composteur domestique
Comptant parmi les bioplastiques les plus utilisés dans le monde, l’acide polylactique (PLA) se dégrade très peu en dehors des composteurs industriels. Des chercheurs et chercheuses issus d'une collaboration internationale ont développé une enzyme, puis l’ont intégrée au PLA afin qu’elle le dégrade et supporte les températures élevées de la fabrication du plastique enzymé. Publiés dans Nature, ces travaux permettent au PLA de se désintégrer en moins de vingt-six semaines dans un composteur domestique.
Synthétisé à partir de matières végétales, l’acide polylactique (PLA) est un polymère biosourcé très prisé pour les contenants alimentaires. Sa biodégradabilité est également mise en avant, mais celle-ci n’a lieu que si la température dépasse les 60 degrés Celsius sur une durée longue. Si cela correspond en partie aux conditions des composteurs industriels, le PLA jeté ailleurs disparaîtra bien trop lentement pour être considéré comme écologique. L’intégration d’enzymes à l’intérieur même du matériau pourrait faciliter sa biodégradation, mais les procédés industriels de mise en forme du PLA se déroulent à au moins 170 degrés, une température trop élevée pour des molécules issues du monde du vivant. Des chercheurs et chercheuses du Toulouse Biotechnology Institute (TBI, CNRS/INRAE/INSA Toulouse), de la société Carbios (France) et des universités Kasetsart (Thaïlande) et de Mons (Belgique) ont développé une solution pour intégrer des enzymes qui conservent leur efficacité après mise en forme du PLA. Le plastique enzymé se désintègre en moins de vingt-six semaines, soit plus vite que le délai maximum légal pour une utilisation en compostage domestique, et disparaît aussi, même si c’est plus lentement, s’il se retrouve en plein air. Dans une installation dédiée, le PLA ainsi modifié produit de plus davantage de biométhane, une autre source de valorisation des déchets.
Ces travaux ont été principalement réalisés au laboratoire coopératif INSA/Carbios PoPlaB (Polymères, plastiques et biotechnologie), implanté au TBI. Les scientifiques ont d’abord cherché les enzymes les plus appropriées et ont sélectionné une protéine, baptisée PAM, produite par la bactérie thermophile Actinomadura keratinilytica. Comme ses propriétés étaient intéressantes, mais pas suffisantes, l’équipe s’est appuyée sur des approches bioinformatiques pour rechercher une nouvelle enzyme thermostable, appelée ProteineT, et ont optimisé ses propriétés par des techniques d’ingénierie moléculaire. L’équipe a ainsi conçu une enzyme qui résiste aux hautes températures, dégrade efficacement le PLA et qui, de plus, se mélange bien au plastique. L’enzyme est alors intégrée à un prémélange stabilisé, une forme dans laquelle la molécule peut être stockée à long terme. Ce n’est qu’une fois que le PLA enzymé est mis dans des conditions de compostage que l’enzyme commence à le dégrader, en faisant par exemple un matériau idéal pour les emballages souples alimentaires. Les scientifiques regardent à présent des solutions enzymatiques pour d’autres polymères, comme le polyamide.
© Guicherd et al.
Références
An engineered enzyme embedded into PLA to make self-biodegradable plastic.
M. Guicherd, M. Ben Khaled, M. Guéroult, J. Nomme, M. Dalibey, F. Grimaud, P. Alvarez, E. Kamionka, S. Gavalda, M. Noël, M. Vuillemin, E. Amillastre, D. Labourdette, G. Cioci, V. Tournier, V. Kitpreechavanich, P. Dubois, I. André, S. Duquesne & A. Marty.
Nature 631, 884–890 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41586-024-07709-1