Le plastique est indissociable de la pollution. Sa fabrication repose largement sur les énergies fossiles, sa décomposition prend des générations et ses déchets microscopiques polluent notre planète et notre organisme. Pourtant, des ingénieurs chimistes de l'Université du Sud de l'Illinois, aux États-Unis, sont parvenus à mettre au point, avec le soutien de la NASA, une méthode permettant de transformer ce plastique toxique en un matériau comestible : des biscuits.

Selon une étude présentée lors de la réunion d'automne de l'American Chemical Society, des chercheurs ont réussi à reprogrammer des levures pour convertir des plastiques, et même des déchets agricoles, en molécules aromatisées et en protéines facilement digestibles.

Lahiro Jayakode, microbiologiste à l'Université du Sud de l'Illinois, explique l'origine de l'idée dans un communiqué de presse officiel : « Nous cherchions à développer des technologies de recyclage du plastique pour produire des produits à plus forte valeur ajoutée. Nous nous sommes dit : pourquoi ne pas nous concentrer sur l'industrie alimentaire ? Car le plastique est composé de carbone, tout comme les aliments. »

La méthode de l'équipe se concentre sur le polyéthylène téréphtalate, un type courant de plastique généralement utilisé pour les bouteilles d'eau. Ce matériau est riche en carbone, ce qui signifie qu'il pourrait théoriquement être réutilisé pour produire des molécules semblables aux protéines.

Cela peut être réalisé en laboratoire à l'aide de solvants et de produits chimiques ajoutés, mais une autre option créative consiste à utiliser des micro-organismes tels que la levure.

Ce n'est pas la première fois que des scientifiques reprogramment ces micro-organismes pour servir l'humanité. Par exemple, la production d'insuline reposait autrefois sur l'extraction de l'hormone à partir de pancréas animaux, mais l'industrie dépend désormais principalement de levures génétiquement modifiées. Jayakody espère appliquer des principes similaires pour résoudre le problème mondial de la pollution plastique. Il a déclaré : « Je crois que la solution réside dans l'utilisation des micro-organismes. »

Programmation de différents types de levures

Le procédé débute avec l'utilisation de polyéthylène téréphtalate (PET), un plastique largement utilisé pour les bouteilles d'eau et de boissons, ainsi que de déchets agricoles tels que des tiges de maïs. Ces matériaux sont soumis à un procédé chimique appelé fusion hydrothermale oxydative, qui utilise l'eau et l'oxygène à des températures et des pressions extrêmement élevées.

Cette étape ne vise pas à convertir directement le plastique ou les déchets en nourriture, mais plutôt à décomposer leur structure chimique complexe en molécules et composés organiques plus petits que les micro-organismes peuvent assimiler.

C’est là qu’intervient la levure. Des chercheurs ont modifié génétiquement des levures, notamment des types couramment utilisés dans la fabrication du pain, afin qu’elles puissent consommer certains des composés produits par la décomposition des plastiques et de la biomasse agricole.

Une fois la levure modifiée ajoutée à la solution obtenue, elle commence à consommer ces composés et à les convertir, par ses processus métaboliques, en nouvelles substances, notamment des acides, des graisses et des protéines pouvant être utilisées comme ingrédients alimentaires.

Ensuite, ces ingrédients sont mélangés à d'autres matières telles que des amidons et des édulcorants pour former une pâte, puis l'impression 3D est utilisée pour lui donner la forme d'un biscuit riche en protéines que les chercheurs ont appelé « microbits ».

Ainsi, la méthode ne signifie pas que le plastique pénètre dans le biscuit sous sa forme originale, mais qu'il passe plutôt par une série d'étapes qui commencent par sa décomposition chimique, puis l'utilisation des produits de décomposition par des levures modifiées pour produire de nouveaux composés organiques, avant de les introduire dans une formulation alimentaire.

Bien que les résultats préliminaires suggèrent que ces ingrédients puissent être produits, la sécurité des produits pour la consommation humaine exige des tests et des approbations réglementaires avant que des tests de goût puissent être effectués. Par conséquent, les évaluations actuelles ne portent pas sur le goût des biscuits, mais plutôt sur des caractéristiques telles que l'arôme.

Le projet ne s'arrête pas à la production de biscuits, car les chercheurs travaillent également sur la reprogrammation des levures pour produire un arôme de vanille à partir de biomasse végétale, ainsi que sur la conversion du composé « éthylène glycol » résultant de la décomposition du plastique « polyéthylène téréphtalate » en bêta-carotène, un composé que le corps peut convertir en vitamine « A ».

Environnements aux ressources limitées

Les chercheurs estiment que cette technologie pourrait être utile dans des environnements aux ressources limitées, comme les sous-marins et les vols spatiaux de longue durée, ce qui est l'une des raisons pour lesquelles le projet a reçu le soutien de l'agence spatiale américaine NASA.

Mais l’importance de cette idée pourrait aller au-delà de l’exploration spatiale, car sa philosophie de base repose sur l’utilisation de micro-organismes comme « usines biologiques » capables, après reprogrammation, de transformer des matériaux mis au rebut en matériaux précieux, à un moment où la demande mondiale de produits alimentaires devrait augmenter dans les décennies à venir.

Les chercheurs tentent ainsi de passer du concept de « recyclage des déchets » à un concept plus ambitieux, qui consiste à « recycler le carbone et les matières organiques et à les convertir en composants alimentaires », en utilisant la levure comme lien entre les déchets et les aliments.