Pas cher à produire et long à dégrader, le plastique était autrefois un miracle de fabrication. Maintenant, le plastique est un fléau environnemental, obstruer les décharges et étouffer les cours d'eau. Une équipe de recherche basée au Japon s'est tournée vers la nature pour développer une approche permettant de dégrader la substance tenace. Semblable à la façon dont une protéine se lie à la cellulose des plantes ou à la chitine des crustacés pour initier la décomposition, une protéine modifiée est sur le point de se lier aux particules de plastique dans le but de les décomposer plus efficacement.

Ils ont publié leurs résultats le 29 juin dans Catalyse ACS .

"Le polyéthylène téréphtalate (PET) est produit et utilisé en grande quantité dans la société moderne en raison de son faible coût et de sa facilité de traitement, " a déclaré l'auteur de l'article Ryota Iino, professeur à l'Institute for Molecular Science (IMS) des National Institutes of Natural Sciences (NINS). "Toutefois, dans les années récentes, dans la perspective de réaliser une société durable, le recyclage complet du PET dans l'industrie et le retrait du PET de l'environnement naturel sont devenus des enjeux mondiaux. Pour résoudre ces problèmes, il est très important de comprendre comment dégrader efficacement le PET."

Les chercheurs ont étudié et conçu une enzyme clonée à partir d'une bibliothèque de matériel génétique collecté dans la nature. Cette enzyme, appelée PET2, s'est avérée faciliter la dégradation du PET en accélérant la réaction entre les composants chimiques du PET et l'eau.

En utilisant l'analyse d'imagerie de molécule unique, l'équipe a découvert que la façon dont l'enzyme se lie à la surface du PET limitait en fait le taux de dégradation.

"Nous avons également révélé qu'en introduisant des charges positives à la surface de l'enzyme dégradant le PET, le taux de liaison à la surface PET peut être augmenté, " dit Iino.

Les charges positives réagissent favorablement à la surface du PET, ainsi, une plus grande partie de l'enzyme peut se lier et dégrader plus efficacement le PET. Les chercheurs ont également découvert que même si le PET2 conçu montrait une stabilité thermique élevée et une activité la plus élevée à 68 degrés Celsius, légèrement inférieur à ce que la plupart des fours de cuisine résidentiels peuvent atteindre, il peut être plus efficace à des températures plus élevées où les liaisons moléculaires du PET deviennent plus flexibles et cassables.

"Notre objectif ultime est de créer une bactérie capable de détecter le PET dans l'environnement, aller vers elle, et le dégrader, " dit Iino. Une telle bactérie serait alors capable de transformer le PET dégradé en énergie utile pour d'autres organismes, agissant efficacement comme un centre de recyclage automatisé pour le plastique. "Dans la nature, la chitine et la cellulose sont ainsi recyclées."

Iino est également affilié à l'École des sciences physiques de la Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI). Les autres contributeurs incluent Akihiko Nakamura, Département des sciences de la vie appliquées, Faculté d'agriculture, Université de Shizuoka, et l'Institut de Shizuoka pour l'étude de la biologie et de la chimie marines; et Naoya Kobayashi et Nobuyasu Koga, Centre de recherche exploratoire sur la vie et les systèmes vivants (ExCELLS), NINS. Koga est également affilié à IMS, NINS, et SOKENDAI.

La principale initiative pour d'excellents jeunes chercheurs, le ministère de l'Éducation, Culture, Des sports, Science, et la technologie du Japon, la Fondation Sumitomo, et le programme de collaboration spéciale ExCELLS a soutenu cette recherche.