Dégradation des déchets plastiques à l'aide de biocatalyseurs récemment mis au point

Une percée dans le recyclage du polyuréthane et de l'alcool polyvinylique

13.02.2023 - Allemagne

Les matières Plastiques que sont le polyuréthane et l'alcool polyvinylique peuvent désormais être dégradées dans des conditions douces à l'aide d'enzymes comme biocatalyseurs. Des scientifiques de l'université de Greifswald ont mis au point des méthodes correspondantes en collaboration avec l'entreprise allemande Covestro et des équipes de Leipzig et de Dublin, comme cela a été publié récemment dans la revue Angew. Chem. Int. Ed. dans deux articles distincts. Il a ainsi été possible d'établir un processus durable et respectueux de l'environnement pour recycler ces polymères.

Cela permet de répondre au problème mondial des déchets plastiques en s'appuyant sur l'exemple de ces deux polymères synthétiques, qui sont produits industriellement à grande échelle.

Les plastiques sont actuellement indispensables à la production de matériaux de construction, d'isolants électriques, d'emballages de boissons et d'aliments, de textiles et de nombreuses autres applications. Malheureusement, la production massive de polymères synthétiques, notamment pour les matériaux d'emballage, a entraîné un énorme problème de déchets pour l'environnement. Les polymères polyuréthane et alcool polyvinylique représentent environ 8 % de la production européenne de plastique. Depuis plusieurs années, les méthodes permettant de recycler les plastiques de manière écologique font l'objet d'intenses recherches. Cela permettrait non seulement de soulager l'environnement, mais aussi de réduire la quantité de pétrole nécessaire à la fabrication chimique de nouvelles matières plastiques. En outre, les usines d'incinération des ordures qui brûlent actuellement les déchets plastiques émettraient moins de CO2, un gaz à effet de serre.

Les polyuréthanes (PUR) sont utilisés pour la production de matelas, de matériaux isolants, de thermoplastes (par exemple pour les chaussures de sport) et pour les revêtements (mastics, peinture, colles). Des méthodes chimiques ont été développées pour la dégradation de ces composés, mais elles nécessitent de grandes quantités d'énergie car des températures et des pressions élevées sont requises. Les méthodes biotechnologiques utilisant des micro-organismes ou des enzymes comme biocatalyseurs naturels représentent une alternative car elles permettent la dégradation et surtout le recyclage - l'isolement des éléments constitutifs pour fabriquer de nouveaux plastiques - à des températures modérées, ne dépassant pas 40°C, et sans l'utilisation de réactifs chimiques.

L'équipe du professeur Uwe Bornscheuer de l'Institut de biochimie de l'université de Greifswald, en collaboration avec des scientifiques de la société Covestro (Leverkusen), a identifié les enzymes clés capables de dégrader le polyuréthane en ses éléments constitutifs après un prétraitement chimique. "La recherche de ces biocatalyseurs spécifiques a été très laborieuse, car nous avons dû passer au crible environ deux millions de candidats pour découvrir les trois premières enzymes, dont il a été prouvé qu'elles brisent la liaison chimique spéciale présente dans les polyuréthanes", explique le doctorant Yannick Branson (Université de Greifswald), décrivant le défi de ce projet. "Grâce à cette découverte révolutionnaire, nous disposons désormais des conditions préalables pour concevoir sur mesure ces biocatalyseurs à l'aide de méthodes d'ingénierie des protéines visant à développer un recyclage industriel des polyuréthanes", explique encore le professeur Uwe Bornscheuer (université de Greifswald). "Grâce à ces enzymes nouvellement identifiées, nous nous rapprochons beaucoup plus de notre objectif d'une économie circulaire pour l'industrie des polymères", ajoute le Dr Gernot Jäger, responsable du centre de compétences en biotechnologie de Covestro AG (Leverkusen).

Les alcools polyvinyliques (PVA) ont des propriétés polyvalentes et sont également largement utilisés, par exemple pour le revêtement de fibres et comme feuilles d'emballage. Jusqu'à présent, il n'existe aucun processus mature pour la dégradation des PVA. L'équipe du professeur Bornscheuer a pu développer les principes de base d'un processus biotechnologique en collaboration avec un expert en polymères de l'University College Dublin (Irlande) et des scientifiques de Leipzig. La dégradation du PVA a pu être réalisée grâce à la combinaison élégante de trois enzymes différentes, qui sont ensuite capables de modifier le polymère de manière progressive pour obtenir des fragments du polymère, qui peuvent ensuite être utilisés pour son recyclage.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

Publication originale

Urethanases for the enzymatic hydrolysis of low molecular weight carbamates and the recycling of polyurethanes, Angew. Chem. Int. Ed., 62, e202216220.

Synthesis of modified poly(vinyl alcohol)s and their degradation using an enzymatic cascade, Angew. Chem. Int. Ed., 62, e202216220.

https://www.chemeurope.com/fr/news/1179502/degradation-des-dechets-plastiques-a-l-aide-de-biocatalyseurs-recemment-mis-au-point.html

Publication originale

Urethanases for the enzymatic hydrolysis of low molecular weight carbamates and the recycling of polyurethanes, Angew. Chem. Int. Ed., 62, e202216220.

Synthesis of modified poly(vinyl alcohol)s and their degradation using an enzymatic cascade, Angew. Chem. Int. Ed., 62, e202216220.

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