L’île de Catalina, située à 22 milles au large de la côte de Los Angeles, rassemblait autrefois la royauté hollywoodienne, les contrebandiers et les mineurs d’argent. Maintenant, il ramasse les déchets. Son port orienté au vent est un point de collecte du Great Pacific Garbage Patch, une énorme propagation de microplastiques avec des débris plus gros accumulés qui s’étendent sur plus de 1,6 million de kilomètres carrés. C’est une preuve irréfutable de l’impact de la production croissante de plastiques dans le monde, qui devrait atteindre un volume de 1,1 milliard de tonnes par an d’ici 2040.
Inspirés par ce problème, les chercheurs de l’USC ont mis au point une méthode pour transformer les plastiques mélangés post-consommation en une variété de produits secondaires divers et précieux avec une efficacité sans précédent. Cette méthode en deux étapes, décrite cette semaine dans Angewandte Chemiea des applications potentielles passionnantes pour le développement pharmaceutique, la fabrication de matériaux et d’autres produits.
« Le polyéthylène est le moins recyclé des plastiques à grande échelle – l’EPA estime que moins de 6% sont réellement recyclés – et seulement 30% de la masse est généralement récupérable », a déclaré Travis Williams, co-auteur de l’étude et professeur de chimie. à l’USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences. « Nous avons développé des conditions dans lesquelles il est possible d’obtenir 83 % de la masse du polymère récupéré sous forme de produits discrets et utiles. Nous pouvons même prendre un produit à faible densité comme un sac d’épicerie en plastique et récupérer environ 36 % de ces monomères discrets, c’est du jamais vu dans le recyclage du polyéthylène. »
Conserver l’utilité du plastique, sans la dévastation environnementale
Le polyéthylène, couramment utilisé dans les sacs à provisions en plastique, les pièces automobiles et les emballages, a contribué à d’innombrables améliorations de la qualité de vie et de la santé. Les mêmes propriétés qui rendent les plastiques utiles – durabilité et stérilité, entre autres – empêchent également la dégradation et le recyclage respectueux de l’environnement. Les méthodes actuelles de recyclage ou de remise à neuf du polyéthylène ne sont pas non plus rentables, ce que le recyclage chimique pourrait atténuer.
Pour tester ce nouveau processus, les chercheurs ont fait appel à divers groupes d’étudiants et communautaires pour collecter des déchets plastiques non transformés du port de Catalina sous forme d’échantillons. Ces déchets comprenaient des sacs à provisions en plastique, des cartons de lait, des contenants à emporter et d’autres articles ménagers. Les chercheurs ont ensuite décomposé les échantillons avec des catalyseurs chimiques et de l’oxygène sous pression pour produire des groupes chimiques appelés diacides – dans ce cas, l’asperbenzaldéhyde, la citréoviridine et la mutiline.
Après l’étape initiale, l’équipe de recherche a introduit les diacides dans des souches modifiées de Aspergillus niduluns, un champignon polyvalent et facile à concevoir, souvent utilisé dans la découverte de médicaments. Lorsqu’il était nourri avec des diacides comme source de carbone, le champignon produisait des quantités importantes d’antibiotiques, de statines hypocholestérolémiantes, d’immunosuppresseurs et d’antifongiques, le tout en une semaine.
« Si vous regardez le cycle biologique, cette efficacité est très excitante car le processus sera sensible aux coûts », a déclaré Clay CC Wang, auteur principal de l’étude et professeur à l’USC School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. « Nous allons fabriquer les produits en vrac. »
Le recyclage chimique peut avoir des applications au-delà du polyéthylène
L’équipe, en coordination avec des chercheurs de l’Université du Kansas, étudie si la méthode peut être appliquée à d’autres types de plastique.
« Le but ultime est de développer une méthode qui pourrait être utilisée sur un mélange de plastiques », a déclaré Wang. « En ce moment, si vous allez recycler vos déchets plastiques, il n’y a qu’une seule poubelle, mais il y a en fait plusieurs classes de plastiques. Il existe des systèmes qui les trient, mais idéalement, on aimerait pouvoir s’attaquer aux mélanges de plastiques. en utilisant une approche similaire. »
Plus d’information:
Chris Rabot et al, Conversion des polyéthylènes en métabolites secondaires fongiques, Angewandte Chemie (2022). DOI : 10.1002/ange.202214609