18.05.2022 - Universität Leipzig

Une enzyme nouvellement découverte décompose le plastique PET en un temps record

Les résultats de la recherche pourraient contribuer à rendre le recyclage biologique plus viable sur le plan commercial

Bouteilles en plastique, barquettes, emballages - ces emballages légers en plastique PET deviennent un problème s'ils ne sont pas recyclés. Des scientifiques de l'université de Leipzig ont maintenant découvert une enzyme très efficace qui dégrade le PET en un temps record. L'enzyme PHL7, que les chercheurs ont trouvée dans un tas de compost à Leipzig, pourrait rendre le recyclage biologique du PET possible beaucoup plus rapidement que prévu. Ces résultats ont été publiés dans la revue scientifique "ChemSusChem" et ont été choisis comme sujet de couverture.

Dans la nature, les enzymes sont notamment utilisées par les bactéries pour décomposer des parties de plantes. On sait depuis un certain temps que certaines enzymes, appelées hydrolases de clivage du polyester, peuvent également dégrader le PET. Par exemple, l'enzyme LCC, qui a été découverte au Japon en 2012, est considérée comme un "mangeur de plastique" particulièrement efficace. L'équipe dirigée par le Dr Christian Sonnendecker, chercheur en début de carrière à l'université de Leipzig, recherche des exemples non encore découverts de ces auxiliaires biologiques dans le cadre des projets MIPLACE et ENZYCLE financés par l'UE. Ils ont trouvé ce qu'ils cherchaient dans le Südfriedhof, un cimetière de Leipzig : dans un échantillon provenant d'un tas de compost, les chercheurs ont découvert le plan d'une enzyme qui décompose le PET à une vitesse record en laboratoire.

Les chercheurs de l'Institut de chimie analytique ont trouvé et étudié sept enzymes différentes. La septième candidate, appelée PHL7, a obtenu des résultats en laboratoire nettement supérieurs à la moyenne. Au cours des expériences, les chercheurs ont ajouté du PET dans des conteneurs avec une solution aqueuse contenant soit la PHL7, soit la LCC, le précédent leader de la décomposition du PET. Ils ont ensuite mesuré la quantité de plastique dégradé dans un laps de temps donné et ont comparé les valeurs entre elles.

La PHL7 est deux fois plus active que le leader précédent

Résultat : en 16 heures, la PHL7 a provoqué une décomposition de 90 % du PET ; dans le même temps, la LCC n'a réussi à dégrader que 45 % du plastique. "Notre enzyme est donc deux fois plus active que l'étalon-or des hydrolases qui décomposent le polyester", explique M. Sonnendecker. Par exemple, la PHL7 a dégradé une barquette en plastique - le type de barquette utilisé pour vendre du raisin dans les supermarchés - en moins de 24 heures. Les chercheurs ont découvert qu'un seul élément constitutif de l'enzyme est responsable de cette activité supérieure à la moyenne. À l'endroit où d'autres hydrolases clivant le polyester connues jusqu'alors contiennent un résidu de phénylalanine, la PHL7 porte une leucine.

Le recyclage biologique du PET présente certains avantages par rapport aux méthodes de recyclage classiques, qui reposent principalement sur des procédés thermiques où les déchets plastiques sont fondus à haute température. Ces procédés sont très gourmands en énergie et la qualité du plastique diminue à chaque cycle de recyclage. Les enzymes, en revanche, n'ont besoin que d'un environnement aqueux et d'une température de 65 à 70 degrés Celsius pour fonctionner. Un autre avantage est qu'elles décomposent le PET en ses composants, l'acide téréphtalique et l'éthylène glycol, qui peuvent ensuite être réutilisés pour produire du nouveau PET - d'où un cycle fermé. Jusqu'à présent, cependant, le recyclage biologique du PET n'a été testé que par une usine pilote en France.

Un procédé respectueux de l'environnement pour réutiliser le plastique

"L'enzyme découverte à Leipzig peut apporter une contribution importante à la mise en place de processus alternatifs de recyclage du plastique économes en énergie", déclare le professeur Wolfgang Zimmermann, qui a joué un rôle clé dans l'établissement d'une activité de recherche sur les technologies enzymatiques à l'université de Leipzig. "En raison des énormes problèmes causés par la charge globale des déchets plastiques sur l'environnement, il devient de plus en plus important de trouver des méthodes respectueuses de l'environnement pour réutiliser le plastique dans une économie circulaire durable. Le biocatalyseur maintenant développé à Leipzig s'est révélé très efficace dans la décomposition rapide des emballages alimentaires PET usagés et convient à une utilisation dans un processus de recyclage écologique dans lequel un nouveau plastique peut être produit à partir des produits de décomposition."

Le recyclage biologique devrait devenir moins coûteux

Les chercheurs de Leipzig espèrent que l'enzyme PHL7 récemment découverte pourra faire progresser le recyclage biologique dans la pratique et recherchent des partenaires industriels à cette fin. Ils sont convaincus que la vitesse plus élevée permettra de réduire considérablement les coûts de recyclage. Au cours des deux à trois prochaines années, ils visent à créer un prototype qui permettra de quantifier plus précisément les avantages économiques de leur procédé de recyclage biologique rapide.

Les scientifiques de l'équipe du professeur Jörg Matysik à l'Institut de chimie analytique veulent également élucider la structure et la fonction des enzymes à l'aide de la spectroscopie RMN. Ils travaillent également sur une nouvelle méthode de prétraitement pour résoudre un problème de recyclage biologique : Jusqu'à présent, la décomposition du PET par les enzymes n'a fonctionné que pour le PET dit amorphe, utilisé notamment dans les emballages de fruits, mais pas pour les bouteilles en plastique fabriquées à partir de PET plus cristallin.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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