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Des chercheurs américains ont utilisé l’apprentissage automatique afin de concevoir une enzyme capable de dégrader certaines formes de plastique en 24 heures seulement, présentant une stabilité la rendant adaptée à une utilisation à grande échelle.

L’enzyme FAST-PETase

Les scientifiques explorent le potentiel des enzymes pour améliorer le recyclage des plastiques depuis plus d’une décennie, et les six dernières années ont été marquées par des avancées significatives. En 2016, une équipe japonaise a identifié une bactérie utilisant ce type de protéines pour décomposer les plastiques PET en quelques semaines seulement. Des versions améliorées de ces enzymes, baptisées PETase et MHETase (pouvant digérer ces plastiques six fois plus rapidement), ont par la suite vu le jour.

Dans le cadre de travaux récemment publiés dans la revue Nature, des chercheurs de l’université du Texas ont entrepris de remédier à certaines de leurs lacunes. Selon eux, l’application de la technologie a été freinée par l’incapacité à fonctionner correctement à basse température et dans différentes gammes de pH, le manque d’efficacité dans le cas des déchets plastiques non traités ainsi que la lenteur globale des réactions.

Afin de résoudre ces problèmes, l’équipe a développé un modèle d’apprentissage automatique capable de prédire les mutations à même de conférer à l’enzyme PETase de telles capacités. Pour ce faire, elle a étudié de près une série de produits en plastique PET, notamment des récipients, des bouteilles d’eau et des tissus, puis a utilisé le modèle pour concevoir et développer une nouvelle enzyme améliorée, baptisée FAST-PETase.

La nouvelle enzyme s’est avérée plus efficace pour décomposer les plastiques PET à des températures comprises entre 30 et 50 °C et à différents niveaux de pH. Elle a dégradé presque entièrement 51 produits différents en PET non traité en l’espace d’une semaine, réalisant cette performance en 24 heures seulement dans certaines cas. Les scientifiques ont également fait la démonstration d’un processus de recyclage du PET en boucle fermée, dans lequel la FAST-PETase a été utilisée pour décomposer les plastiques, et les monomères obtenus utilisés pour reconstruire chimiquement le matériau.

Des implications majeures

« Lorsque l’on envisage des applications d’assainissement de l’environnement, une enzyme capable de fonctionner dans l’environnement à température ambiante s’avère indispensable. Cette exigence est maintenant presque remplie, et notre technologie pourrait donc avoir un énorme impact à l’avenir », estime Hal Alper, auteur principal de l’étude.

Grâce à sa capacité à décomposer rapidement les déchets plastiques à basse température, les chercheurs pensent que l’enzyme constitue une approche portable et abordable pouvant être adoptée à l’échelle industrielle. Un brevet a été déposé pour cette technologie, qui pourrait notamment être utilisée dans les décharges et les zones polluées.

« Au-delà de l’industrie évidente de la gestion des déchets, cela donne également aux entreprises de tous les secteurs la possibilité de prendre l’initiative de recycler leurs produits. Grâce à ces approches enzymatiques plus durables, nous pouvons commencer à envisager une véritable économie circulaire des plastiques », concluent les auteurs de l’étude.

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