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Chaque être humain utilise, en moyenne, 30 kg de plastique par an. Étant donné que l’espérance de vie mondiale est actuellement d’environ 70 ans, chaque personne se débarrasse de quelque deux tonnes métriques de plastique au cours de sa vie. Si l’on multiplie ce chiffre par le nombre d’habitants de la planète – qui ne cesse d’augmenter – le total est stupéfiant.

Recycler les plastiques plus efficacement

Face à ce constat, Francesco Stellacci, professeur et responsable du Laboratoire de nanomatériaux et interfaces supramoléculaires de la Faculté des sciences de l’ingénieur de l’EPFL, s’est demandé s’il n’existait pas un moyen de résoudre le problème des plastiques usagés et de les recycler plus efficacement. Stellacci a établi une collaboration avec le professeur Sebastian J. Maerkl de l’Institut de Bioingénierie de l’EPFL et ils ont décidé de coadministrer une doctorante, Simone Giaveri, l’équipe a publié ses conclusions, basées sur des recherches scientifiques.

Après avoir passé en revue les options qui existent en matière de recyclage du plastique, les ingénieurs ont décidé d’imaginer une approche totalement nouvelle. « Lorsque nous utilisons des plastiques biodégradables, le processus de dégradation laisse des résidus qui doivent être stockés ou enterrés.

Plus on alloue de terres à cet effet, moins il y a de terres disponibles pour l’agriculture, et il y a des conséquences environnementales à prendre en compte car le produit de biodégradation modifie nécessairement l’écosystème de cette zone », explique M. Stellacci. Alors comment trouver une solution globale au problème du recyclage des plastiques ? Une partie de la réponse pourrait très bien venir de la nature elle-même.

Un collier de perles

Les protéines sont l’un des principaux composés organiques dont notre monde est constitué. Comme l’ADN, elles font partie de la famille des polymères ; les protéines sont de longues chaînes de molécules, ou monomères, appelées acides aminés. « Une protéine est comme un collier de perles, où chaque perle est un acide aminé.

Chaque perle a une couleur différente, et la séquence des couleurs détermine la structure du collier et donc ses propriétés. Dans la nature, les chaînes de protéines se décomposent en acides aminés constitutifs et les cellules remettent ces acides aminés ensemble pour former de nouvelles protéines, c’est-à-dire qu’elles créent de nouveaux colliers de perles avec une séquence de couleurs différente », explique M. Giaveri.

En laboratoire, Giaveri a d’abord tenté de reproduire ce cycle naturel, en dehors des organismes vivants. « Nous avons sélectionné des protéines et les avons divisées en acides aminés. Nous avons ensuite placé ces acides aminés dans un système biologique sans cellules, qui les a réassemblés en de nouvelles protéines aux structures et aux applications entièrement différentes », explique-t-il.

Par exemple, Giaveri et Stellacci ont réussi à transformer la soie en une protéine utilisée dans la technologie biomédicale. « Il est important de noter que lorsque vous décomposez et assemblez des protéines de cette manière, la qualité des protéines produites est exactement la même que celle d’une protéine nouvellement synthétisée. En fait, vous construisez quelque chose de nouveau », déclare Stellacci.

Le plastique est aussi un polymère

Quel est donc le lien entre l’assemblage des protéines et le recyclage du plastique ? Puisque ces deux composés sont des polymères, les mécanismes qui se produisent naturellement dans les protéines pourraient également être appliqués aux plastiques. Si cette analogie peut sembler prometteuse, M. Stellacci prévient que le développement de telles méthodes ne se fera pas du jour au lendemain.

« Cela nécessitera un état d’esprit radicalement différent. Les polymères sont des colliers de perles, mais les polymères synthétiques sont principalement constitués de perles ayant toutes de la même couleur et lorsque la couleur est différente, la séquence de couleur importe rarement. En outre, nous n’avons aucun moyen efficace d’assembler des polymères synthétiques à partir de perles de différentes couleurs de manière à contrôler leur séquence. »

Une économie véritablement circulaire

Il souligne toutefois que cette nouvelle approche du recyclage des plastiques semble être la seule qui adhère véritablement au postulat de l’économie circulaire. « À l’avenir, la durabilité impliquera de pousser le sur-recyclage à l’extrême, de jeter un grand nombre d’objets différents ensemble et de recycler ce mélange pour produire chaque jour un nouveau matériau différent. La nature le fait déjà », conclut-il.

Cette recherche a été publiée dans Advanced Materials.

Source : EPFL
Crédit photo : iStock