Chaque être humain utilise, normalement, 30 kg associés au plastique par an. Compte tenu du fait que l’espérance de vie mondiale est actuellement d’environ 70 ans, chaque personne jettera plusieurs quantités de plastique de deux mètres au cours de sa vie. Augmentez cela du nombre de personnes sur terre – qui ne cesse de croître – et le résultat est stupéfiant. Pour cette raison, Francesco Stellacci, professeur titulaire et directeur du Laboratoire des nanomatériaux supramoléculaires et des interfaces à l’École d’anatomistes de l’EPFL, a commencé à se demander s’il existait un moyen de résoudre le problème des plastiques usagés et de les réutiliser plus efficacement. Stellacci a établi une coopération avec le professeur Sebastian J. Maerkl au sein de l’Institut de bioingénierie de l’EPFL et ils ont pris la décision de co-encadrer une doctorante, Simone Giaveri, l’équipe propose de publier sa conclusion, basée sur une analyse scientifique, dans Matériaux avancés .
Après avoir critiqué les options existantes de recyclage du plastique disponibles, les ingénieurs ont choisi d’imaginer une toute nouvelle approche. « Lorsque nous utilisons tous des matières plastiques biodégradables, la procédure de dégradation laisse des résidus qui doivent être stockés ou étouffés. Plus il y a de terres allouées à cela, moins il y a de propriétés disponibles pour l’agriculture, et plus il y a des résultats environnementaux à prendre en compte car les produits de biodégradation remplacent nécessairement l’écosystème de la région », explique Stellacci. Alors, comment imaginer une solution globale à la problématique du recyclage des matières plastiques ? Une partie de la réponse pourrait bien venir de la nature seule.
Des ingénieurs de l’EPFL présentent une nouvelle approche du recyclage des plastiques. Pointage de crédit : Alain Herzog ou EPFL 2021
Un collier de pierres précieuses
Les protéines saines sont l’un des principaux composés naturels dont le monde est fait. Comme ADN , ils font partie de la famille des polymères ; les protéines saines sont de longues réserves de molécules, voire de monomères, appelées acides aminés . “Une protéine est un peu comme un fil associé à des perles, où chaque perle est un aminé acidité . Chaque gemme a une couleur différente, et la séquence de couleurs décide du cadre de la corde et par conséquent de ses qualités. Dans la nature, les chaînes de protéines se décomposent en acides aminés constitutifs et les cellules remettent ensemble ces acides aminés pour former de nouvelles protéines, c’est-à-dire qu’elles produisent de nouvelles chaînes associées à des perles avec une séquence de couleurs différente », explique Giaveri.
En laboratoire, Giaveri a d’abord tenté de dupliquer cette routine naturelle, en dehors des micro-organismes vivants. « Nous avons sélectionné les acides aminés et les avons tous divisés en protéines. Nous plaçons ensuite les acides aminés dans un système biologique sans cellule, qui assemblera les protéines en une nouvelle protéine avec des structures et des programmes entièrement différents », précise-t-il. Par exemple, Giaveri et Stellacci ont réussi à transformer la soie en une protéine utilisée dans les technologies biomédicales. « Il est important de noter que lorsque vous attendrissez et assemblez des protéines saines de cette manière, la qualité des protéines particulières produites est précisément la même que celle des protéines nouvellement synthétisées. En effet, vous créez quelque chose de nouveau », déclare Stellacci.
La matière plastique est aussi un polymère
Alors, quel est le lien entre l’assemblage des protéines et le recyclage des matériaux de type plastique ? Étant donné que chaque composé est un polymère, les mécanismes qui se produisent normalement dans les protéines saines pourraient également être appliqués aux matériaux plastiques. Bien que cet exemple puisse sembler encourageant, Stellacci prévient que le développement de telles stratégies ne se fera pas immédiatement. « Il faudra une attitude radicalement différente. Les polymères sont des cordes de perles de guitare, mais les polymères synthétiques sont créés principalement à partir de perles de la même couleur et lorsque la couleur diffère, la séquence associée à la couleur pose rarement problème. De plus, nous n’avons tout simplement aucun moyen efficace d’assembler des polymères synthétiques à travers des perles de différentes couleurs d’une manière qui contrôle leur séquence particulière. » Il précise aussi, néanmoins, que ce nouveau mode de recyclage du plastique semble être le seul qui adhère réellement au postulat d’un climat économique circulaire. « À l’avenir, la durabilité impliquera de pousser l’upcyclage au plus strict, de rassembler de nombreux articles différents et de recycler si possible le mélange pour créer chaque jour un tout nouveau matériau différent. La nature le fait actuellement », conclut-il.
Référence : « Nature-inspired Circular-economy Recycling (NaCRe) just for Proteins : Proof of Concept » 23 septembre 2021, Advanced Materials.
DOI : 10. 1002/adma. 202104581
