Les mangeurs de nylon - Des aides microscopiques recyclent les déchets plastiques
Une bactérie "mange" les éléments constitutifs de différents types de nylon et les transforme en produits à valeur ajoutée
Une équipe de scientifiques de l'Institut des bio- et géosciences - Biotechnologie du Forschungszentrum Jülich a collaboré avec la société Novonesis pour mettre au point une bactérie qui "mange" les éléments constitutifs de différents types de nylon et les transforme en produits à valeur ajoutée. Les résultats de cette recherche permettront d'améliorer le recyclage du nylon. L'étude vient d'être publiée dans la revue Nature Microbiology.
Les polyamides synthétiques, mieux connus sous le nom de nylon, ont une longue durée de vie et une grande résistance à la traction. Ils sont utilisés dans diverses industries et pour une grande variété de produits, notamment les collants, les sous-vêtements et les vêtements de sport, ainsi que les parachutes, les filets, les lignes de pêche et les composants de l'industrie automobile. Malgré le large éventail d'applications et d'utilisations possibles, le taux de recyclage des polyamides est actuellement inférieur à 5 %. La plupart des déchets de nylon sont mis en décharge en raison de l'absence de processus de recyclage appropriés, rejetés dans l'environnement sous forme de filets de pêche ou de cordes, ou incinérés, ce qui peut libérer des substances toxiques.
Les méthodes de recyclage conventionnelles sont souvent inadéquates. Le recyclage mécanique traditionnel, qui consiste à fondre le nylon et à le transformer en fibres ou en produits en plastique, n'est actuellement pratiqué qu'à très petite échelle, car il nécessite des déchets de nylon très purs. Le recyclage chimique, quant à lui, permet de décomposer le nylon en ses éléments constitutifs pour le réassembler en un nouveau plastique, mais il arrive souvent que le matériau ne soit pas entièrement décomposé. Il reste alors un mélange de molécules individuelles et de courtes chaînes moléculaires, appelées oligomères. Ce mélange est difficile à traiter par rapport aux éléments constitutifs des polymères purs. C'est là qu'intervient l'innovation de l'équipe de recherche de Jülich.
Une nouvelle solution : les bactéries utilisent les déchets de nylon comme source de nourriture
L'équipe de recherche dirigée par le professeur Nick Wierckx de l'Institut des bio- et géosciences - Biotechnologie du Forschungszentrum Jülich a amélioré génétiquement la bactérie du sol Pseudomonas putida, polyvalente mais inoffensive, pour lui permettre de métaboliser ce mélange d'éléments constitutifs du nylon et de le convertir en produits à valeur ajoutée tels que les biopolyesters. La clé de cette percée réside dans la combinaison du génie génétique et de l'évolution en laboratoire, qui permet d'enseigner efficacement de nouvelles compétences aux bactéries.
"Certaines bactéries acquièrent la capacité de recycler plus efficacement les éléments constitutifs du nylon à la suite de mutations aléatoires dans leur génome. Ces cellules ont un avantage de croissance sur les autres et peuvent se multiplier plus rapidement. Après quelques générations en laboratoire, où les blocs de nylon constituaient la seule source de nutrition, la culture bactérienne finit par se composer uniquement de ces cellules spécialisées", explique Nick Wierckx.
En analysant les génomes en détail, les chercheurs ont identifié les mutations responsables et les ont introduites dans les cellules de Pseudomonas putida. En outre, des gènes pour des enzymes spéciales, connues sous le nom de nylonases, ont été introduits pour permettre aux bactéries d'utiliser de courtes chaînes de nylon provenant de nylon chimiquement décomposé comme source de nourriture supplémentaire. Le potentiel de ces enzymes avait déjà été exploré dans une étude antérieure en collaboration avec Novonesis.
Ces résultats s'inscrivent dans le cadre du projet européen Glaukos, qui vient de s'achever. Glaukos visait à rendre plus durable le cycle de vie des vêtements et des engins de pêche, ainsi que leurs revêtements, en créant de nouveaux procédés et des fibres textiles biosourcées, tout en réduisant de manière significative l'empreinte carbone et la pollution plastique.
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