Et s'il était possible de recycler le plastique à l'infini ? C'est en tout cas le pari d'une équipe de chercheurs de l'université d'Austin au Texas dont les travaux ont été publiés le 27 mai dans la prestigieuse revue Nature. Ces derniers ont mis au point une enzyme capable de dépolymériser, c'est-à-dire décomposer, le Polyéthylène téréphtalate (PET), un plastique très courant dans la composition de la plupart des emballages alimentaires et des bouteilles plastiques. Le développement d'enzymes dévoreuses de plastique n'a rien de nouveau, les études sur le sujet se multiplient en effet depuis une dizaine d'années. Mais d'après les chercheurs de l'Université d'Austin, leur enzyme nommée "FAST-PETase", acronyme de "functional, active, stable, and tolerant PETase", serait particulièrement efficace.
Les PETases sont des enzymes capables de catalyser l'hydrolyse du PET. Durant ce processus, appelé dépolymérisation, le plastique est décomposé en ses unités moléculaires de base. "Les deux briques de base du PET sont liées comme dans un collier de perles", explique Alain Marty, directeur scientifique de Carbios, entreprise à la pointe de cette technologie en France. "L'enzyme fait office de ciseau moléculaire qui vient couper entre ces perles. Ensuite, on les récupère avant de les purifier pour pouvoir resynthétiser du PET".
Pour rendre leur enzyme de base plus efficiente, les chercheurs américains ont, entre autres, utilisé un algorithme d'apprentissage automatique proche de l'intelligence artificielle, qui a permis d'identifier cinq mutations accélérant le processus de dégradation. "Nous démontrons que le PET post-consommation non traité provenant de 51 produits thermoformés différents peut être presque entièrement dégradé par la FAST-PETase en une semaine", écrivent-ils en préambule de l'étude. "Dans certains cas, ces plastiques peuvent être entièrement décomposés en monomères en seulement 24 heures", précise l'Université d'Austin dans un communiqué.
Pas d'avancées significatives
"Les possibilités sont infinies dans tous les secteurs d'activité pour tirer parti de ce processus de recyclage de pointe", souligne dans ce même communiqué Hal Alper, professeur au département McKetta de génie chimique à UT Austin et co-auteur de l'étude. "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."
Mais certains chercheurs s'interrogent sur la réelle portée scientifique de cette étude. "La qualité du travail mené n'est pas à remettre en question, ils ont considérablement augmenté les performances de leur enzyme de départ. Mais après avoir pris connaissance de cette étude nous nous sommes demandé quelles étaient les avancées qui justifient d'être publié dans Nature", confie à L'Express Isabelle André, directrice de recherche au CNRS au Toulouse Biotechnology Institute (INSA, CNRS, INRAE) et co-autrice avec Alain Marty d'une étude publiée en 2020 dans la revue Nature sur une enzyme dépolymérisant le PET. "Dans ces journaux-là, on publie généralement des articles qui amènent une avancée considérable dans le domaine. Or, ici ce n'est pas le cas."
Pour son collègue Alain Marty, il n'y a pas photo : l'enzyme américaine est beaucoup moins performante que la Française : "Ils partent d'une solution en PET à 45 grammes par litre, qu'ils dégradent à environ 83% en 14 jours. Dans l'étude que nous avons publiée il y a deux ans, nous partons d'une solution beaucoup plus concentrée, à 200 grammes par litre, que l'on dégrade en 10 heures. Donc 10 heures contre 14 jours, cela signifie que notre enzyme est plus de 30 fois plus performante que la leur. Et qui plus est, contrairement à nous, ils changent leur enzyme toutes les 24 heures, car elle n'est pas assez stable à la température à laquelle ils l'utilisent".
Outre le débat sur les performances de ces enzymes, l'enjeu soulevé par ces recherches est de taille. D'après le Programme des Nations Unies pour l'environnement (PNUE), principale autorité mondiale en matière d'environnement, nous produisons environ 400 millions de tonnes de déchets plastiques chaque année. Or, si nous ne changeons pas notre façon de produire, d'utiliser et d'éliminer le plastique, la quantité de déchets plastiques pénétrant dans les écosystèmes aquatiques pourrait presque tripler, "passant de 9 à 14 millions de tonnes par an en 2016 à 23 à 37 millions de tonnes par an d'ici 2040".
Le plastique, l'une des sources du dérèglement climatique
Le plastique pollue, certes. Mais il est également l'une des sources du dérèglement climatique. En 2019 la production et l'incinération du plastique ont en effet ajouté plus de 850 millions de tonnes de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, soit près de deux fois les émissions d'un pays comme la France, selon des données du Center for International Environmental Law (CIEL), une organisation juridique américaine d'intérêt public et à vocation environnementale. "Si la production et l'utilisation du plastique se développent comme prévu actuellement, d'ici 2030 les émissions pourraient atteindre 1,34 gigatonne par an, l'équivalent des émissions rejetées par plus de 295 centrales à charbon", souligne l'organisation.
Or, aujourd'hui, la France n'est pas vraiment à la pointe dans le secteur du recyclage. Sur les 35 kilos de déchets plastiques produits en moyenne par habitant chaque année, 42,9% sont brûlés et seulement 29% recyclés (le reste est enfoui), contre 50% en Allemagne et aux Pays-Bas, selon Eurostat, l'office européen de statistiques. L'objectif des 100% de recyclage du plastique à l'horizon 2025, prévu par la loi anti-gaspillage et économie circulaire de 2020, semble bien lointain. L'an passé, la France a même dû verser plus d'un milliard d'euros à l'Union européenne au titre de la "taxe plastique", ce nouvel "impôt" écolo indexé sur la quantité de plastique non recyclé de chaque Etat membre.
Le recours aux technologies industrielles de recyclage semble donc aujourd'hui indispensable pour passer d'une économie linéaire à une économie circulaire. Mais le développement du recyclage enzymatique n'en est qu'à ces débuts. "De l'identification de la première enzyme à améliorer, jusqu'à son utilisation dans le démonstrateur industriel de Carbios à Clermont-Ferrand... En 10 ans, c'est allé vite", relativise Isabelle André. "Dans ce démonstrateur, le seul au monde, deux tonnes de plastique peuvent être traitées en 10 heures, c'est l'équivalent de 100 000 bouteilles ou 20 000 tee-shirts en polyester", explique Alain Marty. Et l'entreprise ne compte pas s'arrêter en si bon chemin. En partenariat avec Indorama, le plus gros producteur mondial de résine PET, Carbios prévoit d'ici 2025 la construction à Longlaville, en Meurthe-et-Moselle, d'une première unité industrielle d'une capacité de recyclage de 50 000 tonnes de déchets par an.