Deux enzymes bactériennes qui dégradent spécifiquement les plastiques PET sont-elles une solution potentielle au problème des déchets massifs de la Terre ? ScienceDirect

L'une des choses étonnantes à propos de notre univers est que rien ne se perd vraiment. Par exemple, vous – l'incroyable chef-d'œuvre que vous êtes – êtes composé des déchets qui ont explosé d'une supernova. Dans tous les coins et recoins du cosmos, l'univers se réorganise et se réutilise. C'est le grand recycleur.

Cette planète recycle tout — l'eau, carbone, nutriments de toutes sortes. Donc, il va de soi que nous serions vraiment doués pour recycler des trucs ici sur Terre. Mais nous, les humains, ne sommes que des recycleurs moyens. Prenez le plastique :nous faisons un excellent travail pour déterrer d'anciens gisements de carbone afin de fabriquer le matériel - recyclage, sorte de! - mais depuis les années 40, nous avons fabriqué des quantités ahurissantes d'un matériau qui restera probablement dans l'environnement pendant des siècles, tuant la faune et lessivant des produits chimiques toxiques. Moins de 10 pour cent de celui-ci est généralement recyclé.

En 2016, une équipe de recherche japonaise a découvert une bactérie ( Ideonella sakaiensis ) faisant quelques incursions dans le recyclage des plastiques là où les humains échouaient. Les plastiques poly(éthylène téréphtalate) (PET) sont partout - notamment dans les bouteilles de soda et d'eau en plastique - et les liens qui les maintiennent ensemble sont très forts, ce fut donc une surprise lorsqu'une colonie de ces bactéries a été découverte dans une décharge japonaise.

Le 17 avril, Numéro 2018 de la revue Actes de la National Academy of Sciences, un groupe international de chercheurs a signalé l'enzyme appelée PETase produite par cette bactérie. Ils ont découvert que l'enzyme PETase digère le PET. Cependant, La PETase n'est qu'une partie de l'équation. Les chercheurs devaient également comprendre la structure de la deuxième enzyme, MHETase.

C'est là qu'interviennent le biochimiste et biologiste structural Dr. Gert Weber et son équipe du groupe de recherche conjoint sur la cristallographie des protéines du Helmholtz-Zentrum Berlin et de la Freie Universität Berlin. Weber et son équipe ont déterminé que la MHETase ne se lie pas seulement au PET, il le décompose aussi. Leurs résultats ont été publiés dans le numéro d'avril 2019 de la revue Nature Communications.

Nous avons parlé à Weber par e-mail et il a expliqué comment cela se passe :« [PETase et MHET] appartiennent tous les deux à une classe d'enzymes, appelées hydrolases. Ils brisent les liaisons ester du PET plastique couramment utilisé afin que les éléments constitutifs dont nous avons besoin pour une resynthèse du polymère soient libérés, " il explique.

"La PETase n'est que la moitié de la taille de la MHETase et décompose le polymère (PET) en morceaux plus petits, appelé MHET (qui se compose des deux éléments constitutifs du PET, éthylène glycol et acide téréphtalique). La MHETase divise ensuite la MHET pour produire les deux substances nécessaires à un nouveau cycle de synthèse de polymères, l'éthylène glycol et l'acide téréphtalique, " il ajoute

Alors qu'est-ce que cela signifie? Eh bien, ces deux enzymes bactériennes dégradent spécifiquement les plastiques PET. On dirait qu'ils pourraient potentiellement être une solution au problème massif des déchets de la Terre, droit? Pas si vite, dit Weber. Le problème est qu'ils sont lents et inefficaces. "Les deux enzymes proviennent de bactéries, " dit-il. Comme PET n'a que 75 ans environ, les deux enzymes ont subi une évolution rapide et sont loin d'être parfaites.

Weber dit qu'il pense que les enzymes mangeuses de plastique finiront par s'améliorer afin qu'elles puissent fonctionner dans un certain type de capacité environnementale. Mais ce sera limité. « Les méthodes traditionnelles de recyclage du PET (qui représentent environ 18 % de tous les plastiques) présentent de nombreux inconvénients, " explique-t-il. " Un pré-tri intensif est nécessaire et ils sont énergivores et dépendent dans une large mesure du pétrole brut [pour créer]. Des enzymes comme la PETase et la MHETase décomposent le PET en ses éléments constitutifs, qui peuvent ensuite être purifiés... Ces briques élémentaires pures... peuvent ensuite être utilisées pour un nouveau cycle de synthèse PET. Cela peut être fait sur un nombre illimité de cycles, avec une perte de carbone minimale, nécessitant de faibles quantités d'énergie et presque sans consommation de pétrole brut. »

Donc en gros, si ça marche, ce pourrait créer un cycle fermé de production et de valorisation du plastique PET totalement durable. Mais les nouvelles ne sont pas toutes bonnes.

"Dans l'environnement, les plastiques sont soit déjà disposés sous une forme fragmentée, ou [ils] se fragmentent dans le temps (microplastiques), " dit Gerber. " Plus les fragments sont petits, plus ils sont difficiles à éliminer de l'environnement. La distribution et la fragmentation des plastiques sont trop répandues pour y remédier par quelque mesure que ce soit. Il se peut bien que la nature (comme on le voit avec la PETase et la MHETase) trouve encore des solutions à d'autres types de polymères avec des enzymes différentes.

Cette histoire fait partie de Covering Climate Now, une collaboration mondiale de plus de 250 médias pour renforcer la couverture de l'histoire du climat.

Maintenant c'est déprimant

Nous, les humains, achetons 1 million de bouteilles en plastique chaque minute.