Les bactéries artificielles peuvent produire un modificateur de plastique qui rend le plastique d’origine renouvelable plus transformable, plus résistant à la fracture et hautement biodégradable, même dans l’eau de mer. Le développement de l’Université de Kobe fournit une plate-forme pour la production modulable à l’échelle industrielle d’un matériau qui présente un grand potentiel pour rendre l’industrie du plastique plus verte.
Le plastique est une marque de notre civilisation. Il s’agit d’une famille de matériaux hautement formables (d’où son nom), polyvalents et durables, dont la plupart sont également de nature persistante et donc une source de pollution importante. De plus, de nombreux plastiques sont produits à partir de pétrole brut, une ressource non renouvelable.
Les ingénieurs et les chercheurs du monde entier recherchent des alternatives, mais aucune n’a été trouvée qui présente les mêmes avantages que les plastiques conventionnels tout en évitant leurs problèmes. L’une des alternatives les plus prometteuses est l’acide polylactique, qui peut être produit à partir de plantes, mais il est fragile et ne se dégrade pas bien.
Pour surmonter ces difficultés, les bio-ingénieurs de l’Université de Kobe, en collaboration avec Taguchi Seiichi et la société de fabrication de polymères biodégradables Kaneka Corporation, ont décidé de mélanger l’acide polylactique avec un autre bioplastique, appelé LAHB, qui possède une gamme de propriétés souhaitables.
Surtout, il est biodégradable et se mélange bien à l’acide polylactique. Cependant, pour produire du LAHB, ils ont dû concevoir une souche de bactérie qui produit naturellement un précurseur, en manipulant systématiquement le génome de l’organisme par l’ajout de nouveaux gènes et la suppression de ceux qui interfèrent.
Dans la revue ACS Chimie et ingénierie durables, les chercheurs rapportent maintenant qu’ils ont pu créer une usine de plastique bactérien qui produit des chaînes de LAHB en grandes quantités, en utilisant uniquement le glucose comme matière première. De plus, ils montrent également qu’en modifiant le génome, ils pourraient contrôler la longueur de la chaîne LAHB et donc les propriétés du plastique obtenu. Ils ont ainsi pu produire des chaînes LAHB jusqu’à dix fois plus longues qu’avec les méthodes conventionnelles, qu’ils appellent « LAHB à poids moléculaire ultra élevé ».
Plus important encore, en ajoutant du LAHB d’une longueur sans précédent à l’acide polylactique, les chercheurs ont pu créer un matériau présentant toutes les propriétés qu’ils recherchaient. Le plastique hautement transparent qui en résulte est bien mieux malléable et plus résistant aux chocs que l’acide polylactique pur, et se biodégrade également dans l’eau de mer en une semaine.
Taguchi commente cette réussite en déclarant : « En mélangeant l’acide polylactique avec le LAHB, les multiples problèmes de l’acide polylactique peuvent être surmontés d’un seul coup, et le matériau ainsi modifié devrait devenir un bioplastique écologiquement durable qui répond aux besoins contradictoires des conditions physiques. robustesse et biodégradabilité.
Mais les chercheurs rêvent plus grand. La souche de bactérie utilisée dans ce travail peut en principe utiliser le CO2 comme matière première. Il devrait ainsi être possible de synthétiser des plastiques utiles directement à partir des gaz à effet de serre.
Taguchi explique : « Grâce à la synergie de plusieurs projets, nous visons à réaliser une technologie de biofabrication qui relie efficacement la production microbienne et le développement de matériaux. »
Plus d’information:
Plateforme microbienne pour la production sur mesure de modificateur polylactide biodégradable : Polyester LAHB à base de lactate de très haut poids moléculaire, ACS Chimie et ingénierie durables (2024). DOI : 10.1021/acssuschemeng.3c07662