Les scientifiques créent accidentellement une enzyme mutante qui mange des bouteilles en plastique

Les scientifiques créent accidentellement une enzyme mutante qui mange des bouteilles en plastique

Les scientifiques ont créé une enzyme mutante qui détruit les bouteilles de boissons en plastique – par accident. La percée pourrait aider à résoudre la crise mondiale de la pollution plastique en permettant pour la première fois le recyclage complet des bouteilles.
La nouvelle recherche a été stimulée par la découverte en 2016 de la première bactérie qui avait naturellement évolué pour manger du plastique , à un dépotoir au Japon. Les scientifiques ont maintenant révélé la structure détaillée de l’enzyme cruciale produite par le virus.
L’équipe internationale a ensuite ajusté l’enzyme pour voir comment elle avait évolué, mais des tests ont montré qu’ils avaient par inadvertance amélioré la molécule pour décomposer le plastique PET (polyéthylène téréphtalate) utilisé pour les bouteilles de boissons gazeuses. “Ce qui s’est réellement passé, c’est que nous avons amélioré l’enzyme, ce qui était un peu un choc”, a déclaré le professeur John McGeehan, de l’Université de Portsmouth, au Royaume-Uni, qui a dirigé la recherche. “C’est génial et une vraie découverte.”
L’enzyme mutante prend quelques jours pour commencer à décomposer le plastique – beaucoup plus vite que les siècles qu’il prend dans les océans. Mais les chercheurs sont optimistes que cela peut être encore accéléré et devenir un processus viable à grande échelle.
“Ce que nous espérons faire est d’utiliser cette enzyme pour retourner ce plastique dans ses composants d’origine, de sorte que nous pouvons littéralement le recycler en plastique”, a déclaré McGeehan. “Cela signifie que nous n’aurons plus besoin de déterrer plus de pétrole et, fondamentalement, cela devrait réduire la quantité de plastique dans l’environnement.”
Sur Des bouteilles en plastique de 1m sont vendues chaque minute autour du globe et, avec juste 14% recyclé , beaucoup finissent dans les océans où ils ont pollué même le les parties les plus reculées , nuisant à la vie marine et potentiellement aux personnes qui mangent des fruits de mer. “Il est incroyablement résistant à la dégradation. Certaines de ces images sont horribles “, a déclaré McGeehan. “C’est un de ces matériaux étonnants qui a été un peu trop bien fait.”
Cependant, actuellement, même les bouteilles qui sont recyclées peuvent seulement être transformées en fibres opaques pour les vêtements ou les tapis. La nouvelle enzyme indique un moyen de recycler les bouteilles en plastique transparent dans des bouteilles en plastique transparent, ce qui pourrait réduire la nécessité de produire de nouveaux plastiques.
“Vous êtes toujours contre le fait que le pétrole est bon marché, donc PET vierge est bon marché”, a déclaré McGeehan. “Il est tellement facile pour les fabricants de générer plus de ces choses, plutôt que d’essayer de recycler. Mais je crois qu’il y a un moteur public ici: la perception change tellement que les entreprises commencent à regarder comment elles peuvent recycler correctement.

PET – ou polyéthylène téréphtalate – est le plastique le plus couramment utilisé pour les bouteilles de boissons gazeuses. C’est parce qu’il est léger, incassable, facile à mouler et à colorer et pas cher à produire. La matière première clé est l’huile. PET dans une forme différente est également utilisé dans les vêtements, où il est appelé polyester.
le taux de recyclage estimé pour les bouteilles en PET varient considérablement à travers le monde, de 31% aux États-Unis, à 48% en Europe, 72% au Japon et 90% en Inde, où les chiffonniers ramassent les bouteilles pour les vendre aux commerçants de déchets. Systèmes de retour de dépôt ont beaucoup de succès dans certains pays. Mais, globalement, de nombreuses bouteilles finissent par polluer l’environnement.
Les bouteilles en PET recyclées doivent être nettoyées, triées par couleur, puis déchiquetées et séchées pour produire des flocons de PET. Ceux-ci peuvent ensuite être utilisés pour fabriquer du nouveau plastique mais, en raison des impuretés, il n’est généralement pas possible de fabriquer de nouvelles bouteilles en PET transparentes. Au lieu de cela, les bouteilles recyclées sont principalement utilisées pour fabriquer des fibres de polyester.

La nouvelle recherche, publiée dans le journal Proceedings de l’Académie nationale des sciences, a commencé par déterminer la structure précise de l’enzyme produite par le bug japonais. L’équipe a utilisé le Source de lumière de diamant près d’Oxford, au Royaume-Uni, un faisceau intense de rayons X est 10 milliards de fois plus lumineux que le soleil et peut révéler des atomes individuels.
La structure de l’enzyme ressemblait beaucoup à celle développée par de nombreuses bactéries pour décomposer la cutine, un polymère naturel utilisé comme revêtement protecteur par les plantes. Mais quand l’équipe a manipulé l’enzyme pour explorer cette connexion, ils ont accidentellement amélioré sa capacité à manger du PET.
“C’est une amélioration modeste – 20% de mieux – mais ce n’est pas le point”, a déclaré McGeehan. “C’est incroyable parce que cela nous dit que l’enzyme n’est pas encore optimisée. Cela nous permet d’utiliser toute la technologie utilisée dans d’autres développements enzymatiques pendant des années et des années et de fabriquer une enzyme ultra-rapide. ”

Bienvenue sur la plage de plastique en Australie – vidéo Les enzymes industriels sont largement utilisés dans les poudres à laver et la production de biocarburants, par exemple. Ils ont été conçus pour fonctionner jusqu’à 1 000 fois plus rapidement en quelques années, le même délai envisagé par McGeehan pour l’enzyme mangeant du plastique. Un brevet a été déposé sur l’enzyme mutante spécifique par les chercheurs de Portsmouth et ceux des États-Unis Laboratoire national des énergies renouvelables au Colorado.
Une amélioration possible est de transplanter l’enzyme mutante dans une «bactérie extrêmophile» qui peut survivre à des températures supérieures à 70 ° C, à partir desquelles le PET passe d’un état vitreux à un état visqueux, ce qui le dégrade 10 à 100 fois plus vite.
Un travail antérieur avait montré que certains champignons peuvent briser le plastique PET , qui représente environ 20% de la production mondiale de plastique. Mais les bactéries sont beaucoup plus faciles à exploiter pour des utilisations industrielles.
D’autres types de plastiques pourraient être décomposés par des bactéries évoluant actuellement dans l’environnement, a déclaré McGeehan: “Les gens cherchent maintenant vigoureusement ceux-ci.” Le PET plonge dans l’eau de mer mais certains scientifiques ont supposé qu’un jour d’énormes plaques de déchets en plastique dans les océans pour les nettoyer.
“Je pense que [la nouvelle recherche] est un travail très passionnant, montrant qu’il existe un fort potentiel d’utilisation de la technologie enzymatique pour résoudre le problème croissant des déchets de la société”, a déclaré Oliver Jones, chimiste à RMIT University à Melbourne en Australie. l’équipe de recherche.
“Les enzymes sont non toxiques, biodégradables et peuvent être produites en grande quantité par des micro-organismes”, a-t-il déclaré. “Il reste encore beaucoup à faire avant de pouvoir recycler de grandes quantités de plastique avec des enzymes, et il serait peut-être préférable de réduire la quantité de plastique produite en premier lieu. [Mais] c’est certainement un pas dans la bonne direction. ”
Le professeur Adisa Azapagic, de l’Université de Manchester au Royaume-Uni, a reconnu que l’enzyme pourrait être utile mais a ajouté: “Une évaluation complète du cycle de vie serait nécessaire pour s’assurer que la technologie ne résout pas un problème environnemental – gaspillage – aux dépens des autres , y compris les émissions de gaz à effet de serre supplémentaires. ”
• Cet article a été modifié le 17 avril 2018 pour préciser que le PET devient visqueux au-dessus de 70C. Son point de fusion est supérieur à 250C.

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