À l’origine de « l’aventure », il y a un homme, Jean-Claude Lumaret, le co-fondateur d’une startup, Carbios, à qui il avait fixé un cap précis : explorer de nouvelles approches respectueuses de l’environnement pour gérer, de manière responsable, le cycle de vie des plastiques. Celui-ci était venu trouver il y a 12 ans les chercheurs de TBI (Toulouse Biotechnology Institute) spécialistes des enzymes. Avec une idée en tête : introduire une enzyme dans du plastique afin que ce dernier se dégrade après usage. Alain Marty, l’un des chercheurs de TBI à l’époque (sous tutelle de l’INSA Toulouse), s’amuse quand il évoque cette première rencontre. « Ma première réaction a été : impossible car les enzymes ont été inventées par la nature pour travailler à température ambiante, elles sont très thermosensibles et ne pourront pas résister à une température de 170 °C nécessaire pour faire fondre le plastique ».
Mais « Jean-Claude est un homme têtu », s’amuse encore Alain Marty. L’homme met donc 7 millions d’euros sur la table et une équipe se forme autour d’un pari qui semblait « fou » au départ mais qui s’est révélé plutôt « visionnaire ». Car, depuis, les chercheurs ont réussi à relever le challenge : après avoir d’abord mis au point un procédé pour rendre un type de plastique 100 % recyclable, ils ont récemment mis au point un autre procédé qui va permettre de rendre un autre type de plastique 100 % auto-biodégradable au sein d’un compost, qu’il soit industriel ou domestique.
Recycler du PET sans perte de qualité
C’est en 2020 que les chercheurs ont achevé l’optimisation d’une enzyme et la mise au point d’un premier procédé innovant, qu’ils ont décrit dans un premier article paru dans Nature. Il s’agissait alors d’un procédé de recyclage enzymatique pour le PET (polyéthylène téréphtalate), le plastique polyester le plus répandu en termes d’usage, qui sert pour un tiers pour le packaging (bouteilles, contenants pour produits cosmétiques, barquettes alimentaires…) et pour deux tiers au textile (le polyester). Ce procédé met en œuvre une enzyme (ou hydrolase) améliorée capable de dépolymériser le PET en « cassant » le lien entre les deux molécules chimiques qui ont servi à fabriquer ce PET. Ces molécules dites monomères sont ensuite purifiées afin d’être ensuite réutilisées pour produire à nouveau du PET, « avec les mêmes propriétés que celles d’origine », précise Alain Marty, devenu depuis directeur scientifique de la société Carbios.
C’est ce détail qui fait la différence : la qualité équivalente du plastique recyclé biologiquement via ce procédé. En effet, aujourd’hui, seul le plastique clair (et non les plastiques colorés, opaques ou complexes) peut être recyclé en boucle fermée, avec une perte de qualité à chaque cycle, ce qui rend difficile la production de nouveaux produits à partir de PET 100 % recyclé. Ce procédé permet ainsi un recyclage de tous types de déchets en PET ainsi que la production de produits PET 100 % recyclés et 100 % recyclables, sans perte de qualité. Une innovation qui est devenue une réalité industrielle puisque Carbios a lancé la construction d’une usine à Longlaville (Meurthe-et-Moselle), qui sera dédiée au biorecyclage de 50 000 tonnes de PET par an (2 milliards de bouteilles ou 300 millions de T-shirts).
Une enzyme incorporée dans le PLA pour fabriquer un plastique auto-biodégradable
Les chercheurs ne se sont pas arrêtés là. Ils se sont ensuite attaqué à un autre challenge : celui qui visait à identifier et optimiser des enzymes qui pourraient permettre la biodégradation d’un plastique d’origine végétale. L’innovation mise au point concerne le PLA (polylactic acid ou acide polylactique, un bioplastique issu de ressources renouvelables telles que le maïs ou la canne à sucre), présent dans de nombreux emballages à durée de vie courte comme les capsules de café, les sachets de thé, les films d’emballage, les barquettes, les bulles de calage… Jusqu’à présent, sa limite était sa compostabilité, possible uniquement en conditions industrielles, à certaines températures (> 60 °C). Mais les travaux d’optimisation enzymatique de l’équipe TBI/Carbios ont mené à un PLA enzymé capable de se désintégrer et de se biodégrader en compostage domestique, même à température ambiante.
Comment ça marche ? « La nature est pleine de ressources : la vie a émergé à des températures supérieures à 100 °C au fond des océans. Nous avons réussi malgré tout à optimiser une enzyme, puis à l’intégrer lors de la fabrication des emballages en PLA dans le polymère d’origine végétale fondu à une température de 170 °C », explique Alain Marty. La technologie reste ensuite inactive pendant toute la durée d’utilisation du produit et ce n’est qu’une fois mis en condition de compostage, en présence d’eau, que l’enzyme s’active, permettant ainsi aux emballages de se biodégrader sans laisser de résidus ni de toxicité, garantissant ainsi un retour au sol de qualité.
L’importance de développer de nouvelles stratégies de gestion de la fin de vie des plastiques
Cette nouvelle innovation a fait l’objet d’un article dans la revue Nature, en juillet dernier. Ce qui motive d’autant plus ces chercheurs, rassemblés depuis 2020 au sein d’un centre de recherche d’ingénierie enzymatique coopératif, le Poplab (Polymères Plastiques et Biotechnologies), à poursuivre leurs travaux pour trouver d’autres solutions de fin de vie ou de recyclage de matières plastiques respectueuses de l’environnement : technologies qui pourraient encore concerner le nylon.
À ce stade, ces résultats constituent déjà « une immense fierté », comme le souligne Isabelle André, directrice de recherche au CNRS associée à ces projets depuis le départ. « Parce qu’ils valorisent à la fois le travail de chercheurs, mais aussi parce qu’ils contribuent à rendre notre planète moins polluée. C’est assez rare pour un chercheur de voir la concrétisation de ses travaux et comment ces derniers vont servir la société : cela donne du sens à ce que l’on fait. »
Aller plus loin :
- « An engineered enzyme embedded into PLA to make self-biodegradable plastic » – 17 juillet 2024
- « An engineered PET-depolymerase to break down and recycle plastic bottles » – 8 avril 2020
Rédaction : Camille Pons, journaliste
