Utiliser les algues pour tenter de résoudre le problème du plastique

Par Babetta L. Marrone

Imaginez notre monde sans plastique – ils sont partout, de la construction et de l’électronique aux transports et aux emballages. La résistance et la durabilité globales rendent le plastique si utile, mais elles font aussi du plastique un contributeur majeur à la pollution .

Selon une étude du Centre national d’analyse et de synthèse écologique de l’Université de Californie-Santa Barbara, pas moins de 13 millions de tonnes métriques de plastique finissent dans les océans chaque année. Cette étude a également révélé qu’environ la moitié des 300 millions de tonnes de plastique produites chaque année dans le monde ne sont utilisées qu’une seule fois. Pour mettre ces chiffres en perspective, en 2014, les États-Unis ont vendu à eux seuls plus de 100 milliards de bouteilles de boissons en plastique qui représentent 14 % de la pollution américaine, malgré les efforts de recyclage.

Les plastiques peuvent prendre jusqu’à 1 000 ans pour se décomposer dans les décharges et les océans. Les plastiques plus minces, comme ceux utilisés pour les bouteilles d’eau, peuvent mettre plus de 450 ans à se dégrader.

Pour résoudre ce problème, les scientifiques du Laboratoire national de Los Alamos ont mis au point une méthode alternative pour fabriquer durablement du plastique qui est non seulement durable mais aussi facilement biodégradable.

Les plastiques d’aujourd’hui sont généralement fabriqués à l’aide de produits chimiques dérivés du pétrole, une ressource limitée non durable. Les plastiques sont synthétiques et consistent généralement en ce que l’on appelle des polymères organiques. Ces polymères sont constitués de petites molécules identiques reliées entre elles. Certains polymères sont présents dans la nature (la cellulose, par exemple, est constituée de molécules de sucre), tandis que d’autres sont fabriqués artificiellement (comme le nylon, le téflon et le chlorure de polyvinyle, plus connu sous le nom de PVC).

Plutôt que d’utiliser le pétrole pour fabriquer des plastiques synthétiques, Los Alamos se tourne vers une ressource alternative et écologique : les algues. Déjà une ressource énergétique alternative viable pour le carburant, les algues peuvent également s’avérer utiles comme matériau de base pour créer des polymères à base de biologie, communément appelés biopolymères, qui sont solides et durables mais se décomposent plus rapidement que leurs homologues à base de pétrole.

Découvrir quelle algue est la mieux adaptée comme matériau de base pour la fabrication de biopolymères n’est pas une tâche facile. Il existe de nombreux types d’algues, des plus microscopiques (comme les algues bleu-vert, ou cyanobactéries, appelées ainsi en raison de leur couleur vert-bleu) aux grandes algues qui atteignent plus de 30 mètres de long. Pour déterminer quel type d’algue serait le meilleur pour la fabrication de plastiques biodégradables, trois équipes du laboratoire poursuivent des objectifs distincts.

Une équipe, composée principalement de biologistes, étudie les caractéristiques biologiques de chaque espèce d’algue. Ils s’intéressent particulièrement à la constitution génétique de chaque algue, son génome, qui contient toutes les informations biologiques nécessaires à la synthèse des éléments constitutifs de la fabrication des biopolymères. La deuxième équipe, composée principalement de chimistes, s’assure des processus chimiques nécessaires pour découvrir, concevoir et fabriquer de nouveaux biopolymères aussi solides et durables que les plastiques dérivés du pétrole, mais qui se dégradent beaucoup plus rapidement.

Combiner de telles montagnes d’informations pourrait prendre plusieurs décennies, c’est pourquoi une troisième équipe applique l’analyse par apprentissage automatique pour accélérer le travail. Les algorithmes d’apprentissage automatique peuvent en fait apprendre à partir des données, identifier des modèles et même prendre des décisions, le tout sans participation humaine.

En exploitant le riche et vaste paysage de la biologie des algues et de la chimie des polymères, nous créerons un cadre à partir duquel concevoir une nouvelle génération de biopolymères qui serviront de base à de nouveaux bioplastiques révolutionnaires. Ces bioplastiques pourraient cesser d’aggraver des problèmes tels que le Great Pacific Garbage Patch au large de la Californie. Cette plaque, qui fait deux fois la taille du Texas, contient six fois plus de plastique que de vie marine. Les bioplastiques sont une façon de continuer à utiliser les plastiques, sans polluer la terre et l’eau pour les générations à venir.

Scientifique senior pour le groupe des sciences de la bioénergie et du biome au Los Alamos National Laboratory, Babetta L. Marrone est la chercheuse principale du nouveau projet financé par Los Alamos, « Biomanufacturing with Intelligent Adaptive Control (BioManIAC) ». Elle est également responsable du programme des biocarburants à Los Alamos et supervise les projets financés par le Bureau des technologies de la bioénergie du ministère de l’Énergie.

Cette histoire a d’abord été publiée dans le Santa Fe New Mexican.