Une équipe de recherche développe un procédé biotechnologique pour dégrader les plastiques

Le manque de connaissances sur les mécanismes moléculaires qui rendent possible la biocatalyse est un obstacle au développement de procédés biotechnologiques permettant le recyclage des plastiques. Un projet de recherche mené par une équipe de l’Université Jaume I a permis de dégrader les plastiques PET largement utilisés grâce à une enzyme naturelle, CALB, en modifiant le pH du milieu. Cela ouvre une nouvelle façon de recycler le PET, présent par exemple dans les récipients, les bouteilles ou les textiles de toutes sortes, et génère des composés inoffensifs utiles dans les processus de synthèse ultérieurs.

Les résultats ont été publiés dans la revue Communications naturelles par une équipe de biochimie computationnelle de l’Institut des Matériaux Avancés (INAM) de l’UJI dirigée par Vicent Moliner et Katarzyna Świderek, en collaboration avec un groupe du Centre de Recherche Coopérative en Biomatériaux (CIC biomaGUNE) du Pays Basque, dirigé par Fernando López Gallego, et un autre de l’Université du Pays Basque, dirigé par Haritz Sardon. Ces deux derniers groupes ont réalisé la partie expérimentale du projet.

Moliner explique : « Comme les polymères synthétiques n’existaient pas historiquement, l’évolution n’a pas eu le temps de développer des enzymes capables de dégrader ces matériaux. » Les plastiques possèdent des propriétés très intéressantes, conduisant à leur utilisation intensive dans différentes applications. Or, c’est précisément une de ces propriétés (leur durabilité) qui pose le problème de leur recyclage.

“Les chercheurs se demandent comment les recycler efficacement et sans générer de problèmes environnementaux. À cet égard, l’un des objectifs de notre groupe à l’INAM est de concevoir des enzymes capables de dégrader les plastiques. En tant que chimistes computationnels, nous avons fait ces prédictions à partir de simulations théoriques. et nos collègues du Pays basque ont réalisé la démonstration expérimentale”, explique Moliner.

L’étude était basée sur une enzyme naturelle (CALB) qui, selon Moliner, « contrairement à la plupart des enzymes, est capable de catalyser plus d’une réaction ; elle est très aléatoire. C’est ainsi que nous avons découvert que nous pouvons non seulement utiliser cette enzyme pour dégrader le PET, mais en modifiant le pH du milieu, la structure de l’enzyme a varié et nous avons pu atteindre deux types de produits difficiles à obtenir par les méthodes traditionnelles de synthèse, et qui sont utiles pour en obtenir d’autres.

Le chercheur de l’INAM souligne que « nous avons ainsi découvert un mécanisme très simple qui permet de dégrader un polymère synthétique en solution aqueuse et à basse température, en plus de contrôler les produits finaux de la réaction par une simple modulation du pH ».

La prochaine étape, indique Moliner, consiste à “continuer à approfondir l’étude afin d’améliorer la vitesse de la réaction en repensant l’enzyme”. Une autre piste qu’ils explorent actuellement est de progresser dans la dégradation d’autres plastiques comme les polyuréthanes, un autre type de polymère synthétique largement utilisé aujourd’hui, un point sur lequel le groupe de biochimie computationnelle de l’INAM travaille avec d’autres groupes de recherche en Suède et au Danemark.