Le filament de polycaprolactone extrudé fondu (à gauche) avec des nanoagrégats de lipase RHP intégrés a été presque complètement dégradé en petites molécules en 36 heures dans de l'eau chaude (environ 40 ℃). Source de la photo : réseau de physiciens
Les plastiques biodégradables ont toujours été considérés comme une solution au problème de la pollution plastique, mais aujourd’hui la plupart des sacs plastiques « compostables » sont principalement constitués d’acide polylactique (PLA), qui ne se décompose pas lors du processus de compostage et pollue les autres plastiques recyclables. Cependant, selon les dernières recherches publiées dans la revue Nature le 21, des scientifiques américains ont inventé un nouveau procédé : en utilisant uniquement de la chaleur et de l’eau, ces plastiques compostables peuvent être plus facilement décomposés.
Auparavant, Xu Ting, professeur de science et d’ingénierie des matériaux à l’Université de Californie à Berkeley, et son équipe de recherche ont découvert une enzyme capable de dégrader les produits chimiques organophosphorés toxiques. Ils ont également conçu une molécule appelée hétéropolymère aléatoire ou RHP, qui encapsule l’enzyme et peut la lier doucement sans limiter sa résistance naturelle pour protéger l’enzyme de la désintégration. Le RHP se compose de quatre types de sous-unités monomères, chacune ayant des propriétés chimiques d’interaction avec des groupes chimiques à la surface d’une enzyme spécifique. Ils se dégradent sous la lumière ultraviolette et sont présents en concentrations inférieures à %1 en poids du plastique.
Dans cette étude, l’équipe de recherche a utilisé une technologie similaire. Pour fabriquer des plastiques, ils ont enveloppé des milliards d’enzymes de polyester nano comestible dans du RHP, puis les ont incorporées dans des billes de résine plastique.
Il a été constaté que l'enzyme enrobée de RHP ne modifiait pas les propriétés des plastiques. Lorsqu'elle est exposée à la chaleur et à l'eau, l'enzyme se détache du matériau enrobé de polymère et décompose le polymère plastique. Le plastique peut fondre à environ 170 degrés Celsius et extruder des fibres comme le plastique polyester ordinaire. Dans le cas du PLA, l'enzyme le réduira en acide lactique, qui peut « nourrir » les micro-organismes du sol dans le compost. Le matériau de revêtement polymère se dégradera également.
Pour le PLA, les chercheurs ont utilisé une enzyme appelée protéase K, qui transforme le PLA en molécules d'acide lactique ; pour le PCL, c'est la lipase qui a été utilisée. Ces deux enzymes sont bon marché et faciles à obtenir.
Pour initier la dégradation des plastiques, il suffit d'eau et d'une petite quantité de chaleur. À température ambiante, 80%1 des fibres PLA modifiées ont été complètement dégradées en une semaine. Plus la température est élevée, plus la vitesse de dégradation est rapide. Dans des conditions de compostage industriel, le PLA modifié a été dégradé en 6 jours à 50 ℃. Un autre type de plastique polyester PCL a été dégradé en deux jours dans des conditions de compostage industriel à 40 ℃.
Jusqu'à 98% des plastiques produits par ce procédé se dégradent en petites molécules. Et ce procédé évite la production de microplastiques.
Les chercheurs ont déclaré que le polyester modifié ne se dégraderait pas à basse température ou pendant de courtes périodes d'humidité. Il peut être dégradé par trempage dans de l'eau chaude, ce qui signifie que le plastique peut être composté à la maison. (Journaliste stagiaire (Zhang Jiaxin)
Source : Science et technologie au quotidien
