Une nouvelle étape dans la lutte contre la pollution : ils découvrent dans les Alpes et l’Arctique des microbes qui digèrent le plastique à basse température
Des scientifiques suisses ont identifié 19 nouvelles souches de bactéries et de champignons spécialisés adaptés au froid Alpes et la région arctique qui peut digérer les plastiques biodégradables à 15C. Cette capacité, si elle est étendue à une échelle industrielle, permettra d’économiser de l’argent et de l’énergie lors du recyclage, comme publié dans le magazine « Frontières en microbiologie ».
La découverte, la culture et la bio-ingénierie d’organismes capables de digérer le plastique aident non seulement à éliminer la pollution, mais c’est aussi devenu une grosse affaire. Plusieurs micro-organismes capables de le faire ont déjà été trouvés, mais lorsque les enzymes qui le permettent sont appliquées à l’échelle industrielle, elles ne fonctionnent généralement qu’à températures supérieures à 30C.
Le chauffage nécessaire fait que les applications industrielles restent chères à ce jour et ne sont pas neutre en carbonemais il existe une solution possible à ce problème : trouver des microbes spécialisés adaptés au froid dont les enzymes fonctionnent à des températures plus basses.
scientifiques de la Institut fédéral suisse WSL ils ont recherché de tels micro-organismes à haute altitude dans les Alpes de leur pays, ou dans les régions polaires.
« Nous démontrons ici que de nouveaux taxons microbiens obtenus à partir de la ‘plastisphère’ des sols alpins et arctiques sont capables de décomposer les plastiques biodégradables à 15 C – dit le Dr Joël Rthi, premier auteur et actuellement chercheur invité au WSL-. Ces organismes pourraient aider à réduire les coûts et la charge environnementale d’un processus de recyclage enzymatique du plastique. »
Rthi et ses collègues ont échantillonné 19 souches de bactéries et 15 champignons poussant sur du plastique autoportant ou intentionnellement enterré (conservé dans le sol pendant un an) à Groenland, Svalbard et Suisse. La plupart des déchets plastiques de Svalbard avaient été collectés pendant la Projet arctique suisse 2018, dans lequel les étudiants ont effectué un travail de terrain pour constater de première main les effets du changement climatique. La terre de Suisse avait été recueillie au sommet du Muot da Barba Peider (2 979 m) et dans le vallée Val Laviruntant dans le canton de grisons.
Les scientifiques ont cultivé les microbes isolés sous forme de cultures monoclonales en laboratoire dans l’obscurité à 15°C et ont utilisé des techniques moléculaires pour les identifier. Les résultats ont montré que les souches bactériennes appartenaient à 13 genres des phyla ‘Actinobacteria’ et ‘Proteobacteria’, et les champignons à 10 genres des phyla ‘Ascomycota’ et ‘Mucoromycota’.
Ils ont ensuite utilisé une série de tests pour tester la capacité de chaque souche à digérer des échantillons stériles de polyéthylène non biodégradable (PE) et de polyester-polyuréthane biodégradable (PUR), ainsi que deux mélanges biodégradables disponibles dans le commerce de téréphtalate d’adipate de polybutylène (PBAT) et acide polylactique (PLA).
Aucune des souches n’a été capable de digérer le PE, pas même après 126 jours d’incubation dans ces plastiques. Mais 19 (56%) des souches, dont 11 champignons et huit bactéries, étaient capables de digérer le PUR à 15°C, tandis que 14 champignons et trois bactéries étaient capables de digérer les mélanges plastiques PBAT et PLA.
La résonance magnétique nucléaire (RMN)) et un test basé sur la fluorescence a confirmé que ces souches étaient capables de cliver les polymères PBAT et PLA en molécules plus petites.
« Nous avons été très surpris de voir qu’une grande partie des souches analysées étaient capables de dégrader au moins un des plastiques testés », explique Rthi.
Les meilleurs résultats ont été obtenus par deux espèces fongiques non caractérisées du genre ‘Néodevriesia’ et ‘Lachnellula’, capables de digérer tous les plastiques, sauf le PE. Les résultats ont également montré que la capacité à digérer le plastique dépendait du milieu de culture pour la plupart des souches, chaque souche réagissant différemment à chacun des quatre milieux testés.
Étant donné que les plastiques n’existent que depuis les années 1950, la capacité de dégrader le plastique est presque certainement n’était pas un trait initialement recherché par la sélection naturelle.
« Il a été démontré que les microbes produisent une grande variété d’enzymes dégradant les polymères qui sont impliquées dans la dégradation des parois cellulaires des plantes. En particulier, les champignons phytopathogènes biodégradent souvent les polyesters en raison de leur capacité à produire cutinasesqui ciblent les polymères plastiques en raison de leur ressemblance avec la cutine végétale », explique le Dr. Battre Freyauteur de l’étude et responsable du groupe WSL.
Comme Rthi et ses collègues n’ont testé la digestion qu’à 15°C, ils ne savent pas encore quelle est la température optimale à laquelle fonctionnent les enzymes des souches sélectionnées. « Mais nous savons que la plupart des souches testées peuvent bien pousser entre 4C et 20C, avec un optimum autour de 15C », souligne Frey.
« Le prochain grand défi sera d’identifier les enzymes dégradant le plastique produites par les souches microbiennes et d’optimiser le processus pour obtenir de grandes quantités de protéines », annonce-t-il.