Bouteilles en plastique, barquettes, emballages :les emballages légers en plastique PET deviennent problématiques s'ils ne sont pas recyclés. Des scientifiques de l'Université de Leipzig viennent de découvrir une enzyme hautement efficace qui dégrade le PET en un temps record. L'enzyme PHL7, que les chercheurs ont trouvée dans un tas de compost à Leipzig, pourrait rendre possible le recyclage biologique du PET beaucoup plus rapidement qu'on ne le pensait auparavant. Les résultats ont maintenant été publiés dans la revue scientifique ChemSusChem et sélectionné comme sujet de couverture.

Les enzymes sont utilisées dans la nature par des bactéries pour décomposer des parties de plantes. On sait depuis un certain temps que certaines enzymes, appelées hydrolases de clivage du polyester, peuvent également dégrader le PET. Par exemple, l'enzyme LCC, découverte au Japon en 2012, est considérée comme un « mangeur de plastique » particulièrement efficace. L'équipe dirigée par le Dr Christian Sonnendecker, un chercheur en début de carrière de l'Université de Leipzig, recherche des exemples encore inconnus de ces aides biologiques dans le cadre des projets financés par l'UE MIPLACE et ENZYCLE. Ils ont trouvé ce qu'ils cherchaient au Südfriedhof, un cimetière de Leipzig :dans un échantillon d'un tas de compost, les chercheurs sont tombés sur l'empreinte d'une enzyme qui décomposait le PET à une vitesse record en laboratoire.

Les chercheurs de l'Institut de chimie analytique ont trouvé et étudié sept enzymes différentes. Le septième candidat, appelé PHL7, a obtenu des résultats en laboratoire nettement supérieurs à la moyenne. Dans les expériences, les chercheurs ont ajouté du PET à des conteneurs avec une solution aqueuse contenant soit du PHL7, soit du LCC, l'ancien leader de la décomposition du PET. Ensuite, ils ont mesuré la quantité de plastique dégradée sur une période de temps donnée et ont comparé les valeurs entre elles.

Résultat :en 16 heures, PHL7 a provoqué la décomposition du PET à 90 % ; dans le même temps, LCC a géré une dégradation de seulement 45 %. "Notre enzyme est donc deux fois plus active que l'étalon-or parmi les hydrolases de clivage du polyester", explique Sonnendecker. Par exemple, PHL7 a cassé une barquette en plastique - du genre utilisé pour vendre du raisin dans les supermarchés - en moins de 24 heures. Les chercheurs ont découvert qu'un seul élément constitutif de l'enzyme est responsable de cette activité supérieure à la moyenne. Au site où d'autres hydrolases de clivage de polyester précédemment connues contiennent un résidu de phénylalanine, PHL7 porte une leucine.

Le recyclage biologique du PET présente certains avantages par rapport aux méthodes de recyclage conventionnelles, qui reposent principalement sur des procédés thermiques où les déchets plastiques sont fondus à haute température. Ces processus sont très énergivores et la qualité du plastique diminue à chaque cycle de recyclage. Les enzymes, en revanche, ne nécessitent qu'un environnement aqueux et une température de 65 à 70 degrés Celsius pour leur travail. Un autre avantage est le fait qu'ils décomposent le PET en ses composants acide téréphtalique et éthylène glycol, qui peuvent ensuite être réutilisés pour produire un nouveau PET, ce qui entraîne un cycle fermé. Jusqu'à présent, cependant, le recyclage biologique du PET n'a été testé que par une usine pilote en France.

"L'enzyme découverte à Leipzig peut apporter une contribution importante à la mise en place de procédés alternatifs de recyclage du plastique économes en énergie", déclare le professeur Wolfgang Zimmermann, qui a joué un rôle clé dans la mise en place d'activités de recherche sur les technologies à base d'enzymes à l'université de Leipzig. "En raison des énormes problèmes causés par la charge mondiale des déchets plastiques sur l'environnement, il devient de plus en plus important de trouver des méthodes respectueuses de l'environnement pour réutiliser le plastique dans une économie circulaire durable. Le biocatalyseur maintenant développé à Leipzig s'est avéré très efficace dans la décomposition rapide des emballages alimentaires en PET usagés et convient pour une utilisation dans un processus de recyclage respectueux de l'environnement dans lequel un nouveau plastique peut être produit à partir des produits de décomposition."

Les chercheurs de Leipzig espèrent que l'enzyme nouvellement découverte PHL7 pourra faire avancer le recyclage biologique dans la pratique et recherchent des partenaires industriels à cette fin. Ils sont convaincus que la vitesse plus élevée réduira considérablement les coûts de recyclage. D'ici deux à trois ans, ils ambitionnent de créer un prototype qui permettra de quantifier plus précisément les bénéfices économiques de leur procédé de recyclage biologique rapide.

Les scientifiques de l'équipe du professeur Jörg Matysik à l'Institut de chimie analytique veulent également élucider la structure et la fonction des enzymes à l'aide de la spectroscopie RMN. Ils travaillent également sur une nouvelle méthode de prétraitement pour résoudre un problème de recyclage biologique :la décomposition du PET par des enzymes n'a jusqu'à présent fonctionné que pour le PET dit amorphe, qui est utilisé dans des choses comme les emballages de fruits, mais pas pour les bouteilles en plastique en PET. avec une cristallinité plus élevée. + Explorer plus loin

Une enzyme mangeuse de plastique pourrait éliminer des milliards de tonnes de déchets d'enfouissement