Les plastiques compostables ont du mal à se dégrader dans la mer. Une étude publiée dans Nature montre qu’en intégrant des enzymes dans la matrice plastique, il est possible d’accélérer et d’améliorer sa dégradation en milieu marin sans générer de microplastiques.
Le plastique est désormais considéré comme un matériau indispensable. Des caractéristiques telles que la durabilité, la légèreté, la résistance et le prix économique ont conduit à une utilisation massive de ce matériau. Si d’un côté nous avons la commodité d’utiliser le plastique, de l’autre nous devons faire face à la forte pollution des environnements terrestres et marins qu’il a générée. Il est donc devenu nécessaire de développer matériaux alternatifs durables, durables et en même temps résistants.
De cette nécessité le plastiques biodégradablescapable de se dégrader dans l’environnement. Idéalement, il devrait s’agir d’un matériau capable d’être complètement dégradé. dioxyde de carbone et eau grâce à l’action de micro-organismes naturellement présents dans l’environnement sous forme de bactéries, de champignons ou d’algues.
Malheureusement, la plupart des plastiques disponibles sur le marché sont biodégradables. compostablepuis optimisé pour eux dégradation industrielle (caractérisé par l’utilisation de températures élevées, d’humidité et d’activité microbienne). La dégradation environnementale de ces matériaux est donc plus complexe, notamment dans les milieux marins et a fortiori en eaux profondes, où les températures sont basses et où les micro-organismes nécessaires à la dégradation ne sont pas présents.
Une solution possible à ce problème a été présentée dans une étude publiée dans Naturedans lequel les chercheurs ont démontré que la dégradation peut être accélérée de certains plastiques compostables grâce à l’utilisation de enzymes particulières.
Les plastiques compostables et le déclencheur interne qui facilite la dégradation
L’idée derrière l’étude n’est pas simplement d’attendre que les bactéries marines attaquent le plastique, mais de fournir une sorte de « bouton d’autodestruction » au plastique lui-même qui peut initier la dégradation et, en général, faciliter le processus. Pour ce faire, les chercheurs ont incorporé une quantité minimale de produit directement dans la matrice matérielle. enzymes hydrolytiquescomme la cutinase de Humicola insolens ou la lipase de Candida antarctique.
Ces enzymes restent emprisonnées à l’intérieur du plastique sans se dégrader et sans altérer la résistance mécanique de l’objet. Cependant, une fois que le plastique se retrouve dans l’eau, les enzymes sont activées, agissant comme ciseaux moléculaires qui brisent la structure du plastique en fragments solubles.
Pour vérifier son efficacité, en complément du laboratoire, l’équipe a réalisé des essais sur le terrain. À travers le Sous-marin de recherche Shinkai 6500 et des véhicules robotisés, des échantillons de plastique ont été immergés sur divers sites de l’océan Pacifique à des profondeurs allant de 2 et 5503 mètres.
Dans le fond marin, à des profondeurs d’environ 757 mètresles plastiques compostables traditionnels (sans enzyme) ne présentaient quasiment aucune dégradation au bout de 18 mois. En revanche, les échantillons contenant une enzyme incorporée ont obtenu un dégradation proche de 100% en seulement 5 mois. En outre, il a été constaté que dans les eaux côtières superficielles, une concentration minimale d’enzyme (environ 0,1 % en poids) était suffisante pour faire disparaître presque complètement l’échantillon en un mois.
Un aspect fondamental concerne la microplastiquesqui sont de minuscules particules de plastique dont la taille varie de 1 µm et 5 mm. L’action enzymatique interne décompose le matériau sans laisser de particules microscopiques persistantes dans l’environnement. Les fragments moléculaires solubles libérés sont ingérés et digérés par des bactéries marines naturelles, qui les transforment en dioxyde de carbone, eau et biomasse.
Quels avantages concrets pour les bioplastiques et la mer
Jusqu’à présent, les plastiques compostables disponibles dans le commerce représentaient une solution inadaptée au milieu marin. L’idée d’incorporer des enzymes dans la matrice matérielle permettrait de créer des objets capables de se dégrader réellement suite à un contact prolongé avec l’eau salée.
Les applications pratiques les plus immédiates concernent tous les objets présentant un risque élevé de dispersion dans la mer, tels que filets de pêche, lignes, équipements d’aquaculture et emballages marins. La quantité minimale d’enzyme nécessaire pour accélérer la dégradation sans compromettre la résistance mécanique pourrait rendre cette technologie réalisable industriellement.
Le principal défi à l’heure actuelle reste que économique. Les coûts de production des bioplastiques et des enzymes restent toujours plus élevés que ceux des plastiques pétroliers traditionnels. Cependant, les résultats et démonstrations obtenus grâce à cette étude offrent une nouvelle perspective concrète pour la protection des océans de notre planète.