Recyclage du plastique à l'aide d'une ancre protéique
Un peptide avec un complexe de cobalt oxyde les microparticules de polystyrène
Le polystyrène est un plastique très répandu qui n'est pas recyclable lorsqu'il est mélangé à d'autres matériaux et qui n'est pas biodégradable. Dans la revue Angewandte Chemie, une équipe de recherche allemande a présenté un catalyseur biohybride qui oxyde les microparticules de polystyrène pour faciliter leur dégradation ultérieure. Le catalyseur se compose d'un "peptide d'ancrage" spécialement conçu pour adhérer aux surfaces de polystyrène et d'un complexe de cobalt qui oxyde le polystyrène.
© Wiley-VCH
Le polystyrène, seul ou en combinaison avec d'autres polymères, a de nombreuses applications, depuis les pots de yaourt jusqu'aux boîtiers d'instruments. Sous sa forme de mousse, principalement connue sous le nom de marque Styrofoam, il est, par exemple, utilisé pour l'isolation et l'emballage. L'un des principaux inconvénients du polystyrène est sa faible biodégradabilité, qui entraîne une pollution de l'environnement. Lorsqu'il est propre et non mélangé à d'autres matériaux, le polystyrène est recyclable, mais pas lorsqu'il est contaminé ou combiné à d'autres matériaux. Dans les programmes de recyclage municipaux, les déchets plastiques de polystyrène mélangés et les produits de dégradation, tels que les nanoparticules et microparticules de polystyrène, sont difficiles à traiter. Le problème réside dans le fait que le polystyrène est hydrofuge et non polaire et qu'il ne peut donc pas réagir avec les réactifs polaires courants.
Pour qu'un processus simple, économique et efficace sur le plan énergétique permette de décomposer les déchets de polystyrène mixtes, le polystyrène doit d'abord être doté de groupes fonctionnels polaires. Une équipe dirigée par Ulrich Schwaneberg et Jun Okuda à la RWTH d'Aix-la-Chapelle (Allemagne) a mis au point un nouveau catalyseur biohybride pour réaliser cette étape. Le catalyseur est basé sur des composés connus sous le nom de peptides d'ancrage couplés à un complexe de cobalt.
Les peptides d'ancrage sont de courtes chaînes peptidiques qui peuvent s'attacher aux surfaces. L'équipe a mis au point un peptide d'ancrage spécial (LCI, Liquid Chromatography Peak I) qui se lie à la surface du polystyrène. Un gramme de ce peptide suffit pour recouvrir une surface de 654m2 d' une monocouche en quelques minutes, par pulvérisation ou par immersion.
Un complexe de cobalt catalytiquement actif est attaché au peptide d'ancrage par une courte liaison. L'atome de cobalt est "entouré" d'un ligand macrocyclique, un anneau composé de huit atomes de carbone et de quatre atomes d'azote (TACD, 1,4,7,10-tétraazacyclododécane). Le catalyseur accélère l'oxydation des liaisons C-H du polystyrène pour former des groupes OH polaires (hydroxylation) par réaction avec l'Oxone (peroxymonosulfate de potassium), un agent oxydant courant. La liaison des peptides d'ancrage est spécifique au matériau et, dans ce cas, ils immobilisent le cobalt catalytiquement actif près de la surface du polystyrène, ce qui accélère la réaction. Ce procédé simple, peu coûteux et économe en énergie peut être mis à l'échelle par trempage et pulvérisation et peut être utilisé à l'échelle industrielle.
Grâce à l'utilisation de catalyseurs chimiques conjugués, ce concept de catalyseur hybride employant une liaison spécifique au matériau par des peptides d'ancrage pourrait permettre la décomposition spécifique au matériau d'autres polymères hydrophobes tels que le polypropylène et le polyéthylène qui ne peuvent pas être décomposés de manière économique par des enzymes.
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
Dong Wang, Aaron A. Ingram, Julian Luka, Maochao Mao, Leon Ahrens, Marian Bienstein, Thomas P. Spaniol, Ulrich Schwaneberg, Jun Okuda; "Engineered Anchor Peptide LCI with a Cobalt Cofactor Enhances Oxidation Efficiency of Polystyrene Microparticles"; Angewandte Chemie International Edition, 2024-2-19
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