Ce « plastique vivant » s'active et s'autodétruit sur commande.
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De nombreux produits en plastique sont conçus pour un usage unique, alors que le matériau lui-même dure des années. Une nouvelle stratégie s'attaque à ce problème en créant des produits qui s'autodétruisent à la demande : les plastiques vivants. Ces matériaux intègrent des micro-organismes activables, capables de dégrader le plastique, aux côtés des polymères. Une équipe, dont les travaux sont publiés dans ACS Applied Polymer Materials, a utilisé deux souches bactériennes qui, agissant de concert, ont complètement décomposé le matériau en seulement six jours, sans produire de microplastiques.
Pourquoi les scientifiques repensent les plastiques
Zhuojun Dai, co-auteur de l'article, explique que « le constat que les plastiques traditionnels persistent pendant des siècles, alors que de nombreuses applications, comme l'emballage, ont une durée de vie éphémère, nous a amenés à nous demander : pourrions-nous intégrer la dégradation directement dans le cycle de vie du matériau ? »
De nombreux microbes peuvent décomposer de longues chaînes polymères en fragments plus petits grâce à des enzymes. Puisque les plastiques sont des polymères, ces enzymes, ou les microbes qui les produisent, pourraient être intégrées à des plastiques bioactifs.
« En intégrant ces microbes, les plastiques pourraient en quelque sorte "prendre vie" et s'autodétruire sur commande, transformant ainsi la durabilité d'un problème en une caractéristique programmable », explique Dai.
Comment fonctionne le système de plastique vivant
Alors que les tentatives précédentes reposaient principalement sur une seule enzyme, Dai, Jin Geng, Dianpeng Qi et leurs collègues souhaitaient améliorer l'efficacité de la destruction. Ils ont donc modifié Bacillus subtilis pour qu'il produise deux enzymes coopératives de dégradation des polymères. L'une agit comme un hachoir aléatoire, coupant les longues chaînes polymères en fragments plus courts, tandis que l'autre décompose lentement ces fragments en leurs unités monomères constitutives à partir de chaque extrémité.
L'équipe a mélangé la forme sporulée dormante de Bacillus subtilis avec du polycaprolactone (un polymère couramment utilisé en impression 3D et dans certaines sutures chirurgicales) afin de protéger les micro-organismes avant leur utilisation. Le plastique vivant ainsi obtenu présentait des propriétés mécaniques similaires à celles des films de polycaprolactone classiques. Cependant, l'ajout d'un bouillon nutritif à 50 °C (122 °F) a activé les spores, décomposant le plastique jusqu'à ses constituants de base en seulement six jours. La coopération enzymatique était si efficace qu'elle a même empêché la formation de microparticules de plastique durant le processus de dégradation.
Un plastique vivant, grâce à deux enzymes coopératives capables de dégrader le plastique, a complètement dégradé ce matériau en six jours. Crédit : Adapté de ACS Applied Polymer Materials 2026, DOI : 10.1021/acsapm.5c04611
Tests en conditions réelles et la suite
Pour valider le concept, les chercheurs ont créé une électrode en plastique portable à partir de leur plastique vivant et ont constaté qu'elle fonctionnait comme prévu, se dégradant complètement en deux semaines.
Dans leurs travaux futurs, les chercheurs espèrent mettre au point un dispositif permettant la dispersion des spores dans l'eau, où finit par se retrouver une grande partie de la pollution plastique. Bien que ces travaux se soient concentrés sur un seul polymère, une stratégie similaire pourrait être appliquée à d'autres types de plastique, notamment ceux que l'on trouve couramment dans les plastiques à usage unique.