SDepuis le premier usines ont commencé à fabriquer du polyester à partir du pétrole dans les années 1950, l’homme a produit environ 9,1 milliards de tonnes de plastique. Selon les chercheurs, moins d’un dixième des déchets générés par ce plastique a été recyclé. Environ 12 % ont été incinérés, libérant des dioxines et d’autres substances cancérigènes dans l’air. La majeure partie du reste, une masse équivalente à environ 35 millions de baleines bleues, s’est accumulée dans les décharges et dans l’environnement naturel. Le plastique habite les océans, s’accumulant dans les entrailles des mouettes et des grands requins blancs. Il pleut, en petites particules, sur les villes et les parcs nationaux. Selon certaines études, de sa production à son élimination, il est responsable de plus d’émissions de gaz à effet de serre que l’industrie aéronautique.
Ce problème de pollution est aggravé, selon les experts, par le fait que même la petite partie du plastique qui est recyclée est destinée à finir, tôt ou tard, dans le tas d’ordures. Le recyclage thermomécanique conventionnel – dans lequel les vieux récipients sont broyés en flocons, lavés, fondus, puis reformés en de nouveaux produits – donne inévitablement des produits plus fragiles et moins durables que le matériau de départ. Au mieux, le matériau d’une bouteille en plastique peut être recyclé de cette manière trois fois avant de devenir inutilisable. Il est plus probable qu’il soit “downcyclé” en matériaux de moindre valeur comme les vêtements et les moquettes, matériaux qui seront finalement mis en décharge.
“Le recyclage thermomécanique n’est pas du recyclage”, a déclaré Alain Marty, directeur scientifique de Carbios, une société française qui développe des alternatives au recyclage conventionnel.
“A la fin”, a-t-il ajouté, “vous avez exactement la même quantité de déchets plastiques”.
Carbios fait partie d’un contingent de jeunes entreprises qui tentent de commercialiser un type de recyclage chimique connu sous le nom de dépolymérisation, qui décompose les polymères – les molécules en forme de chaîne qui composent un plastique – en leurs éléments de base moléculaires, appelés monomères. Ces monomères peuvent ensuite être réassemblés en polymères qui, du point de vue de leurs propriétés physiques, sont aussi bons que neufs. En théorie, selon ses partisans, une seule bouteille en plastique pourrait être recyclée de cette manière jusqu’à la fin des temps.
Mais certains experts mettent en garde contre le fait que la dépolymérisation et d’autres formes de recyclage chimique pourraient être confrontées aux mêmes problèmes que ceux qui affectent déjà l’industrie du recyclage, notamment la concurrence des plastiques vierges bon marché fabriqués à partir de matières premières pétrolières. Selon eux, pour endiguer la marée de plastique qui envahit les décharges et les océans, il ne faut pas de nouvelles technologies de recyclage, mais des réglementations plus strictes pour les producteurs de plastique – et des incitations plus fortes pour utiliser les technologies de recyclage qui existent déjà.
Soutenue par des partenariats d’entreprises potentiellement lucratifs et par le renforcement des restrictions européennes sur les producteurs de plastique, Carbios poursuit cependant sa vision d’une économie circulaire du plastique, qui ne nécessite pas l’extraction de pétrole pour fabriquer de nouveaux plastiques. L’approche de la société repose sur une technologie qui reste peu conventionnelle dans le domaine du recyclage : les enzymes génétiquement modifiées.
Enzymes catalysent réactions chimiques à l’intérieur des organismes. Dans le corps humain, par exemple, les enzymes peuvent transformer les amidons en sucres et les protéines en acides aminés. Au cours des dernières années, Carbios a perfectionné une méthode qui utilise une enzyme présente dans un micro-organisme pour convertir le polyéthylène téréphtalate (PET), un ingrédient commun des textiles et des bouteilles en plastique, en ses monomères constitutifs, l’acide téréphtalique et le monoéthylène glycol.
Bien que les scientifiques connaissent l’existence des enzymes mangeuses de plastique depuis des années – et Marty affirme que Carbios travaille sur la technologie de recyclage enzymatique depuis sa fondation en 2011 – une découverte faite il y a six ans à l’extérieur d’une usine de recyclage de bouteilles à Sakai, au Japon, a contribué à dynamiser le domaine. Là, un groupe dirigé par des chercheurs de l’Institut de technologie de Kyoto et de l’Université Keio a trouvé une seule espèce bactérienne, Ideonella sakaiensisqui pouvait à la fois décomposer le PET et l’utiliser comme nourriture. Le microbe hébergeait une paire d’enzymes qui, ensemble, pouvaient couper les liaisons moléculaires qui maintiennent le PET. Dans le sillage de cette découverte, d’autres groupes de recherche ont identifié d’autres enzymes capables de réaliser le même exploit.
La promesse du recyclage enzymatique ne se limite pas au PET ; l’approche peut potentiellement être appliquée à d’autres plastiques, notamment le polyuréthane, utilisé dans la mousse, l’isolation et la peinture. Mais c’est peut-être le PET qui offre les possibilités commerciales les plus vastes : Il s’agit de l’une des plus grandes catégories de plastiques produites, largement utilisée dans l’alimentation, l’agriculture et la pêche.les emballages et les tissus. Les bouteilles de boissons à base de PET sont parmi les plastiques les plus faciles à collecter et à recycler en un produit commercialisable.
Les technologies traditionnelles de dépolymérisation reposent sur des catalyseurs inorganiques plutôt que sur des enzymes. Mais certaines entreprises de recyclage chimique ont eu du mal à transformer le recyclage du PET en un modèle commercial viable, et certaines ont même fait l’objet d’un examen juridique.
Malgré cela, M. Marty affirme que l’approche enzymatique de Carbios présente des avantages par rapport aux méthodes de dépolymérisation traditionnelles : Les enzymes sont plus chimiquement sélectives que les catalyseurs synthétiques – elles peuvent cibler plus précisément des sites spécifiques sur des molécules spécifiques – et pourraient donc donner un produit plus pur. De plus, elles fonctionnent à des températures de réacteur relativement basses et ne nécessitent pas de solvants coûteux et dangereux.
Traditionnellement, cependant, le problème avec les enzymes est qu’elles fonctionnent lentement et peuvent se déstabiliser à la chaleur. Dans les premières expériences, il fallait parfois des semaines pour traiter une fraction seulement d’un lot de PET. En 2020, Marty et ses collègues de Carbios, ainsi que des chercheurs français, ont annoncé qu’ils avaient mis au point une enzyme – une cutinase, naturellement présente dans les microbes qui décomposent les feuilles – capable de résister à des températures plus élevées et de convertir presque tout un lot de PET en monomères en quelques heures. Cette découverte a considérablement amélioré les perspectives commerciales du recyclage enzymatique. Dans les dix mois qui ont suivi, le cours de l’action de Carbios à la bourse Euronext de Paris a été multiplié par huit.
En septembre dernier, Carbios a commencé à tester sa technologie dans une installation de démonstration près de son siège social à Clermont-Ferrand, en France, à environ deux heures de route à l’ouest de Lyon. Le PET usagé arrive ici sous forme de fines paillettes prétraitées d’environ un cinquième de pouce de diamètre. Dans un réacteur de 16 pieds de haut, les flocons sont mélangés aux enzymes cutinases brevetées – produites par la société de biotechnologie danoise Novozymes – et chauffés à un peu plus de 140 degrés Fahrenheit. Selon M. Marty, en 10 heures, 95 % du plastique introduit dans le réacteur, soit l’équivalent de 100 000 bouteilles en plastique, peut être converti en monomères, qui sont ensuite filtrés, purifiés et préparés pour être utilisés dans la fabrication de plastique. (Les 5 % restants, constitués de plastique n’ayant pas réagi et d’impuretés, sont incinérés). Comme le décrit Marty, le produit final est physiquement impossible à distinguer des substances pétrochimiques utilisées pour fabriquer du PET vierge.
Cla technologie de recyclage d’arbios a attiré l’attention de certaines des plus grandes entreprises de biens de consommation au monde. L’Oréal, Nestlé et PepsiCo ont collaboré avec la startup pour produire des flacons de démonstration, et tous semblent avoir l’intention de mettre un jour du plastique recyclé par enzymes sur les étagères.
Mais Kate Bailey, directrice de la politique et de la recherche chez Eco-Cycle, un recycleur à but non lucratif basé dans le Colorado, déclare qu’au cours de ses 20 ans dans l’industrie du recyclage, elle est devenue sceptique à l’égard des solutions biotechnologiques telles que celles présentées par Carbios. Bien qu’elle reconnaisse que de nouvelles solutions sont nécessaires, étant donné l’urgence du problème du plastique, elle affirme que “nous n’avons pas plus d’années pour trouver une solution et attendre une nouvelle technologie”. Mme Bailey attire l’attention sur les questions qui subsistent quant à la manière dont le recyclage enzymatique pourra être mis à l’échelle pour traiter des volumes commerciaux, notamment en ce qui concerne l’empreinte énergétique et le traitement des additifs chimiques toxiques présents dans de nombreux plastiques de consommation.
M. Marty concède que le procédé de Carbios est effectivement plus énergivore que le recyclage conventionnel – il a refusé de préciser de combien – mais il ajoute qu’il n’est pas juste de comparer le recyclage enzymatique avec les procédés thermomécaniques, qui ne produisent pas un produit recyclé d’aussi bonne qualité et aboutissent finalement à la même quantité de déchets. Selon lui, le recyclage enzymatique nécessite moins d’énergie et émet moins de gaz à effet de serre que la production de PET vierge à partir de pétrole. Ces affirmations sont corroborées par une analyse indépendante publiée l’année dernière par le National Renewable Energy Laboratory des États-Unis. Quant aux additifs, il précise qu’ils sont filtrés lors du traitement post-réaction et incinérés.
Mais l’obstacle le plus tenace pour Carbios et les autres espoirs du recyclage enzymatique pourrait être d’ordre économique. “Il est très bon marché de fabriquer du plastique vierge, surtout avec le faible prix du pétrole”, a déclaré M. Bailey.
“Vous devez être en mesure de vendre votre PET recyclé à une entreprise qui a également la possibilité d’acheter du PET vierge”, a-t-elle ajouté, “et quand le vierge est simplement moins cher, c’est ce que les entreprises achètent.”
Dans son analyse, le National Renewable Energy Laboratory a estimé que le prix des monomères de PET produits par recyclage enzymatique serait d’au moins 1,93 dollar par kilogramme ; les monomères vierges, issus du pétrole, ont varié entre 0,90 et 1,50 dollar par kilogramme depuis 2010. Et maintenant que de nombreux combustibles fossilesEn raison de la réorientation des modèles d’entreprise vers la production de plastique, la concurrence sur le marché des recycleurs de plastique pourrait devenir encore plus féroce.
Marty, cependant, est optimiste quant aux perspectives de son entreprise. Il souligne que le prix du pétrole est en hausse et que le renforcement de la réglementation sur l’utilisation des combustibles fossiles en Europe rend le plastique recyclé plus compétitif dans ce pays. Plusieurs géants des biens de consommation se sont publiquement engagés à s’approvisionner davantage en matériaux recyclés pour leurs produits : Coca-Cola s’est engagé à utiliser des matériaux recyclés pour la moitié de ses emballages d’ici 2030, et Unilever vise à réduire de moitié sa dépendance au plastique vierge d’ici 2025.
“Au début, bien sûr, ce sera un peu plus coûteux”, a déclaré Marty. “Mais nous allons réduire, avec l’expérience, le coût de ce PET recyclé”.
Wolfgang Streit, un microbiologiste de l’Université de Hambourg, affirme que même si les entreprises parviennent à un succès commercial avec le PET, certains polymères pourraient ne jamais se prêter au recyclage enzymatique. Des polymères comme le chlorure de polyvinyle, utilisé dans les tuyaux en PVC, et le polystyrène, utilisé dans le polystyrène, sont maintenus ensemble par des liaisons carbone-carbone puissantes, qui pourraient être trop solides pour que les enzymes puissent les surmonter, explique-t-il.
C’est l’une des raisons pour lesquelles Mme Bailey pense que de nouvelles politiques doivent être envisagées parallèlement aux nouvelles technologies pour résoudre le problème mondial des déchets plastiques. Elle préconise des mesures qui limitent la production de plastiques difficiles à recycler et améliorent les taux de collecte de matériaux comme le PET, qui peuvent être recyclés, bien qu’imparfaitement, avec les technologies existantes. Bailey note qu’actuellement, seules trois bouteilles en PET sur dix sont collectées pour être recyclées. Selon elle, il s’agit d’un problème facile à résoudre “que nous pourrions résoudre aujourd’hui avec des technologies et des politiques éprouvées”.
La plupart du PET produit dans le monde est utilisé non pas pour les bouteilles mais pour les fibres textiles qui, parce qu’elles contiennent souvent des matériaux mélangés, sont rarement recyclées. Mats Linder, directeur de la branche conseil de Stena Recycling en Suède, a déclaré qu’il aimerait voir les technologies de recyclage chimique se concentrer sur ces secteurs et d’autres secteurs de l’industrie du recyclage où le recyclage conventionnel ne donne pas satisfaction.
Il se trouve que c’est exactement ce que fait Carbios, dit Marty. La société française Michelin a validé la technologie de l’entreprise, qui pourrait lui permettre de recycler les textiles et les bouteilles usagés en fibres de pneu. L’objectif est de lancer une opération de recyclage des textiles en 2023 et, selon M. Marty, l’entreprise est en bonne voie pour lancer une installation à l’échelle industrielle d’une capacité de 44 000 tonnes en 2025.
Gregg Beckham, chercheur principal au National Renewable Energy Laboratory, pense que le problème mondial du plastique nécessitera un mélange diversifié de solutions technologiques et politiques, mais il affirme que le recyclage enzymatique et d’autres technologies de recyclage chimique progressent rapidement, et il est optimiste quant au rôle qu’ils auront à jouer. “Je pense que le recyclage chimique est utile dans les contextes où les autres solutions ne fonctionnent pas”, a-t-il déclaré. “Et il y a de nombreux endroits où les autres solutions ne fonctionnent pas”.
Ula Chrobak est une rédactrice scientifique indépendante basée dans le Nevada. Vous pouvez trouver d’autres de ses travaux à l’adresse suivante son site web.
