Développement d’une bactérie mangeuse de plastique

En mars 2016, des scientifiques japonais ont publié une étude annonçant une  découverte extraordinaire. Après avoir ramassé de la boue à l’extérieur d’une installation de recyclage de bouteilles à Osaka, ils ont découvert une bactérie qui avait développé la capacité de décomposer, ou « manger », le plastique.

La bactérie, Ideonella sakaiensis, n’était capable de manger qu’un type particulier de plastique appelé PET, à partir duquel les bouteilles sont couramment fabriquées, et elle ne pouvait pas le faire assez rapidement pour réduire les dizaines de millions de tonnes de déchets plastiques qui polluent l’environnement chaque année.

Néanmoins, grâce à cette découverte et à une série d’autres avancées réalisées ces dernières années, il pourrait un jour être possible de construire des installations à l’échelle industrielle où les enzymes rongeraient les piles de plastique contenues dans les décharges, ou même de les pulvériser sur les montagnes de plastique qui s’accumulent dans l’océan ou dans les rivières.

Ces avancées arrivent à point nommé. En augmentant considérablement notre utilisation de plastiques à usage unique tels que les masques, la pandémie de Covid-19 a attiré l’attention sur la crise mondiale des déchets plastiques. Selon une estimation, la Terre est sur le point de contenir autant de plastique que de poissons en 2050.

Cependant, les experts préviennent que l’utilisation commerciale à grande échelle de micro-organismes mangeurs de plastique ne se fera pas avant plusieurs années, tandis que leur libération potentielle dans l’environnement, même si elle est pratique, pourrait créer plus de problèmes qu’elle n’en résoudrait.

Surmonter une barrière évolutive

Les scientifiques qui s’efforcent de trouver et de développer des organismes mangeurs de plastique doivent faire face à une réalité fondamentale : l’évolution. Les microbes ont eu des millions d’années pour apprendre à biodégrader les matières organiques telles que les fruits et l’écorce des arbres. Ils n’ont pratiquement pas eu le temps d’apprendre à décomposer le plastique, qui n’existait pas sur Terre à quelque échelle que ce soit avant 1950 environ.

« Les algues existent depuis des centaines de millions d’années, et il existe donc une grande variété de microbes et d’organismes capables de les décomposer », explique Pierre-Yves Paslier, cofondateur d’une société britannique, Notpla, qui utilise des algues et d’autres plantes pour fabriquer des films et des revêtements qui pourraient remplacer certains types d’emballages en plastique. « En revanche, le plastique est très récent », a-t-il ajouté.

Pourtant, les récentes découvertes de micro-organismes mangeurs de plastique montrent que l’évolution se met déjà au travail. Un an après la découverte en 2016 d’Ideonella sakaiensis à Osaka, des scientifiques ont signalé la présence d’un champignon capable de dégrader le plastique sur un site d’élimination des déchets à Islamabad, au Pakistan. En 2019, une étudiante en biologie du Reed College dans l’Oregon a montré que des échantillons provenant d’un site pétrolier près de chez elle à Houston, au Texas, contenaient des bactéries mangeuses de plastique. En mars 2020, des scientifiques allemands ont découvert des souches de bactéries capables de dégrader le plastique polyuréthane après avoir collecté du sol de la terre, sur un site de déchets plastiques fragiles à Leipzig.

Pour que ces bactéries naturelles soient utiles, elles doivent être modifiées pour dégrader le plastique des centaines ou des milliers de fois plus vite. Là aussi, les scientifiques ont bénéficié de quelques percées. En 2018, des scientifiques du Royaume-Uni et des États-Unis ont modifié des bactéries afin qu’elles puissent commencer à dégrader le plastique en quelques jours seulement. En octobre 2020, le processus a encore été amélioré en combinant les deux différentes enzymes mangeuses de plastique que la bactérie produisait en une « super enzyme ».

Les premières applications commerciales à grande échelle sont encore loin, mais elles sont en vue. Carbios, une entreprise française, pourrait donner le coup d’envoi dans les prochains mois d’une usine de démonstration capable de biodégrader le plastique PET par voie enzymatique.

Cela pourrait aider des entreprises telles que PepsiCo et Nestlé, avec lesquelles Carbios est en partenariat, à atteindre leurs objectifs de longue date consistant à réintégrer de grandes quantités de matériaux recyclés dans leurs produits. Jusqu’à présent, elles n’y sont pas parvenues parce qu’il n’y a jamais eu de moyen de décomposer suffisamment le plastique en matériaux plus fondamentaux. (Pour cette raison, la plupart des plastiques recyclés ne sont jamais utilisés que pour fabriquer des articles de moindre qualité, comme des tapis, et ne seront probablement jamais recyclés à nouveau).

« Sans nouvelles technologies, il leur est impossible d’atteindre leurs objectifs. C’est tout simplement impossible », a déclaré Martin Stephan, directeur général adjoint de Carbios.

Outre les bactéries mangeuses de plastique, certains scientifiques ont émis l’hypothèse qu’il serait possible d’utiliser des nanomatériaux pour décomposer le plastique en eau et en dioxyde de carbone. Une étude publiée en 2019 dans la revue Matter a démontré l’utilisation de « nanotubes de carbone à ressort magnétique » pour biodégrader les microplastiques en dioxyde de carbone et en eau.

Les défis à venir

Même si ces nouvelles technologies sont un jour déployées à l’échelle, elles seraient toujours confrontées à des limitations majeures et pourraient même être dangereuses, préviennent les experts.

Sur les sept principaux types de plastique commercialisés, l’enzyme mangeuse de plastique au cœur de plusieurs des récentes percées n’a pu en digérer qu’un seul, le PET. D’autres plastiques, tels que le PEHD, utilisé pour fabriquer des matériaux plus durs comme les bouteilles de shampoing ou les tuyaux, pourraient s’avérer plus difficiles à biodégrader à l’aide de bactéries.

Les bactéries ne sont pas non plus capables de dégrader le plastique en le ramenant à ses principaux éléments constitutifs, notamment le carbone et l’hydrogène. Au lieu de cela, elles décomposent généralement les polymères dont les plastiques sont composés en monomères, qui ne sont souvent utiles que pour créer d’autres plastiques. L’installation de Carbios, par exemple, n’est destinée qu’à reconvertir le plastique PET en matière première pour la création d’autres plastiques.

Même si l’on parvient un jour à produire en masse des bactéries que l’on peut pulvériser sur des piles de déchets plastiques, une telle approche pourrait être dangereuse. La biodégradation des polymères qui composent le plastique risque de libérer des additifs chimiques qui sont normalement stockés en toute sécurité dans le plastique non dégradé.

D’autres soulignent que la libération de micro-organismes génétiquement modifiés dans la nature peut avoir des effets secondaires inconnus. « Étant donné que des micro-organismes génétiquement modifiés seraient probablement nécessaires, ils ne peuvent pas être libérés sans contrôle dans l’environnement », a déclaré Wolfgang Zimmerman, un scientifique de l’université de Leipzig qui étudie la biocatalyse.

Des problèmes similaires limitent l’utilisation potentielle des nanomatériaux. Nicole Grobert, spécialiste des nanomatériaux à l’université d’Oxford, a déclaré que les échelles minuscules impliquées dans les nanotechnologies signifient que l’utilisation généralisée de nouveaux matériaux « aggraverait le problème d’une manière qui pourrait entraîner des difficultés encore plus grandes ».

Selon les experts, la meilleure façon de lutter contre la crise des déchets plastiques est de passer à des alternatives réutilisables, comme les matériaux dérivés d’algues de Notpla, de s’assurer que les déchets plastiques non recyclables finissent dans une décharge plutôt que dans l’environnement, et d’utiliser des matériaux biodégradables dans la mesure du possible.

Judith Enck, ancienne administratrice régionale de l’Agence de protection de l’environnement (EPA) au sein de l’administration Obama et présidente de Beyond Plastics, une organisation à but non lucratif basée dans le Vermont, a souligné la généralisation progressive de l’interdiction des plastiques à usage unique dans le monde, de l’Inde à la Chine, en passant par l’Union européenne, le Royaume-Uni et un certain nombre d’États américains, de New York à la Californie.

Ce sont des signes de progrès, a-t-elle déclaré, même si des politiques plus nombreuses et plus strictes sont nécessaires. « Nous ne pouvons pas attendre une grande percée. »

Article traduit de Forbes US – Auteur : Scott Carpenter

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