Des champignons récemment découverts dans le sud-ouest de la Chine sont des mangeurs voraces de plastique et de caoutchouc. Les scientifiques espèrent qu’ils pourront fournir de meilleures méthodes de recyclage des plastiques.
Si vous êtes à la recherche d’une nouvelle espèce de champignon, dit Peter Mortimer, il y a peu de meilleurs endroits que la province du Yunnan, dans le sud-ouest de la Chine. Le mycologue sud-africain étudie les champignons du Yunnan depuis plus de 10 ans à l’Institut de botanique de Kunming.
Selon M. Mortimer, certains de ces champignons pourraient contribuer à résoudre le problème des déchets de plastique et de caoutchouc de la planète.
« Le Yunnan présente une grande variété de paysages et de climats sur un petit espace, des forêts tropicales de plaine au sud aux alpages de haute altitude au nord. Le Yunnan est également très montagneux et les montagnes constituent un paysage varié avec différents types de forêts et de sols, créant une grande diversité d’habitats fongiques », explique Peter Mortimer.
Mais les 6 000 espèces de champignons déjà découvertes au Yunnan « ne représentent probablement qu’un infime pourcentage du total des espèces de la province », précise-t-il. Les scientifiques estiment que le Yunnan compte près de 100 000 espèces encore inconnues.
À l’échelle mondiale, les scientifiques ont identifié environ 140 000 espèces de champignons
Peter Mortimer tient une nouvelle espèce de champignon lors d’une expédition de collecte de champignons dans la région du Mékong, dans la province du Yunnan. Avec l’aimable autorisation de Peter Mortimer
L’année dernière, en collaboration avec Samantha Karunarathna, de l’université normale de Qujing (Yunnan), il a découvert de nouvelles espèces dotées d’un talent assez remarquable : la capacité de digérer à la fois le plastique et le latex, un caoutchouc naturel fabriqué à partir de la sève des arbres. Ces champignons pourraient déboucher sur de nouvelles technologies vertes de recyclage des déchets de plastique et de caoutchouc.
Peter Mortimer avait l’intuition que la zone tropicale sud de la province pourrait abriter des champignons mangeurs de caoutchouc.
« Nous étions dans des plantations de caoutchouc dans le Xishuangbanna à la recherche de champignons. Il y avait un vieux sac en plastique jeté dans les buissons, et des champignons poussaient dessus et le digéraient », raconte-t-il.
Parmi les espèces trouvées sur le sac en plastique, quatre étaient nouvelles pour la science.
« Nous trouvons beaucoup de nouvelles espèces. Mais trouver, sur un seul sac plastique, quatre nouvelles espèces sans lien entre elles, toutes capables de décomposer le plastique, c’est une bonne découverte ! ».
Et puis les champignons ont servi une autre surprise. Tous les quatre pouvaient également digérer le latex en laboratoire.
Un arbre à caoutchouc avec des résidus de latex blanc et un pot de collecte à Xishuangbanna, dans la province du Yunnan.
Un problème indigeste
Les champignons capables de digérer les plastiques sont connus depuis de nombreuses années, mais « à ma connaissance, c’est la première fois que l’on trouve des champignons qui décomposent le latex. Et trouver des champignons à double usage, capables de décomposer à la fois le latex et le plastique, c’est sans aucun doute une première », déclare Peter Mortimer.
Le latex, ou caoutchouc naturel, est un matériau largement utilisé, qui surpasse le caoutchouc synthétique dans de nombreuses applications, notamment les pneus.
En mangeant le plastique ou le caoutchouc, les champignons le transforment en biomasse – plus de champignons. « Cela ressemble à de la ouate blanche, ça sent la forêt humide », explique Peter Mortimer. Elle peut ensuite être utilisée comme engrais, nourriture pour animaux, matériaux de construction, biomousses et emballages.
Lui et son équipe ont nourri leurs champignons avec une série de plastiques différents. « Le polyuréthane – PU – était le plus sensible à la biodégradation, et c’est donc sur lui que nous nous sommes concentrés. »
Le monde étouffe sous les déchets plastiques : près de 300 millions de tonnes sont produites chaque année. Les plastiques à base de polyuréthane, utilisés pour fabriquer des mousses, des fibres et des pneus, représentent 8 millions de tonnes. Le polyuréthane est résistant à la dégradation et difficile à recycler : 90 % d’entre eux finissent dans les décharges. Lorsqu’il est retraité, le polyuréthane libère également des produits chimiques polluants et dangereux pour la santé.
Les espèces de champignons qui peuvent digérer le polyuréthane en laboratoire sont connues depuis près de 20 ans, et les applications pratiques des champignons mangeurs de plastique pour le problème des déchets de polyuréthane sont discutées depuis plus d’une décennie.
Les experts en recyclage affirment que les techniques fongiques, si elles sont couronnées de succès, pourraient remplacer les processus de recyclage coûteux et assez sales par quelque chose qui s’apparente au compostage.
Film de polyuréthane partiellement digéré, à gauche, et totalement digéré, à droite, en laboratoire par le champignon mangeur de plastique découvert par le groupe de Mortimer, le 19 janvier 2022.
« Le recyclage biologique s’est avéré être la méthode la plus économique pour la gestion des déchets et des eaux usées », a déclaré Nicole Pei, ingénieur en gestion des déchets. « Actuellement, les plastiques sont soit mis en décharge, soit soumis à un traitement thermique, et les traitements thermiques des plastiques contenant du chlore sont susceptibles de générer de la dioxine, et l’utilisation de carburant pour générer suffisamment de chaleur est coûteuse. » Pei est le fondateur de Cair Technologies, une entreprise de Hong Kong qui fournit des systèmes biologiques permettant de contrôler les émissions de gaz provenant du traitement des eaux usées.
Mais les champignons qui ont été découverts jusqu’à présent ne peuvent pas digérer le plastique assez rapidement. Les champignons du Yunnan peuvent-ils être différents ?
Peter Mortimer souligne que ses recherches ne font que commencer, mais affirme que les résultats sont déjà prometteurs : les espèces trouvées sur un sac en plastique à Xishuangbanna sont des mangeurs voraces de PU.
« Je suis très enthousiaste : ces quatre nouvelles espèces colonisent le PU de manière agressive et affichent un taux de dégradation très élevé », déclare-t-il.
Leur potentiel de consommation de latex par les mêmes champignons doit toutefois encore être évalué : « Nous en sommes aux tout premiers stades. En laboratoire, ces espèces de champignons se nourrissent de latex, mais nous n’avons pas testé les taux de perte de masse et de dégradation du latex. »
Dalles de latex traité stockées dans une plantation d’hévéas à Xishuangbanna, dans la province du Yunnan.
Des mangeurs aventureux
Qu’est-ce qui permet aux champignons de manger des matières indigestes comme le plastique ? Peter Mortimer explique que les champignons possèdent des enzymes spécialisées qu’aucun autre organisme ne possède. Ces enzymes peuvent briser les liens solides qui existent entre les composés chimiques, comme la lignine et la cellulose, qui sont tous deux indigestes pour la grande majorité des organismes vivants. Cette capacité permet à certains champignons de digérer le bois.
Il explique que les champignons ne possèdent pas une seule enzyme de ce type, mais « un arsenal de celles-ci ; un cocktail d’enzymes qui permet aux champignons de s’adapter à différents environnements et d’en tirer profit. »
Une question à laquelle Mortimer tente maintenant de répondre est de savoir si la capacité à décomposer le plastique et le latex est un accident de la nature ou le résultat de l’évolution.
Une enzyme qui a évolué pour décomposer le bois peut, par hasard, être également capable de découper des molécules telles que le polyuréthane, explique-t-il. Par ailleurs, la consommation de plastique et de latex pourrait être le résultat de l’évolution des champignons pour exploiter les ressources de notre monde pollué.
Peter Mortimer étudie maintenant les enzymes qui tranchent le plastique et le latex des champignons et les gènes qui les codent. Si ceux-ci sont différents, alors « les capacités ont évolué indépendamment par différents champignons, ce qui montre que les champignons s’adaptent à l’environnement ».
« Il s’agit d’une recherche en cours. Nous avons également trouvé une foule d’autres champignons vivant directement sur le latex de caoutchouc dans les plantations, mais nous n’avons pas encore formellement caractérisé et séquencé ces champignons », ajoute Peter Mortimer.
Culture de champignons mangeurs de plastique dans le laboratoire de Peter Mortimer, Kunming, province du Yunnan, 2022.
Si le bon champignon existe, c’est probablement au Yunnan.
Pour recycler à l’échelle industrielle, la consommation de plastique et de latex que Mortimer observe dans une boîte de Pétri doit être mise à l’échelle dans un bioréacteur. « Cela semble énorme et impressionnant, mais un bioréacteur n’est pas beaucoup plus qu’un réservoir en acier où l’on maintient des conditions parfaites pour que le champignon soit heureux. »
Les bioréacteurs sont simples, mais ils peuvent être coûteux à exploiter et à construire, souligne Peter Mortimer. Il est en train de faire une demande de financement.
« Prochaine étape, nous mettons en place les bioréacteurs et les faisons fonctionner. Nous allons essayer de calculer la dégradation à différents volumes de plastique et de champignons, et essayer différentes conditions de croissance pour voir ce qui rend les champignons les plus heureux. D’ici un an ou deux, nous aurons nos propres bioréacteurs pour les tester », lance-t-il.
Peter Mortimer prévoit ensuite de faire breveter les méthodes de décomposition du plastique par des champignons dans des bioréacteurs. Il a déjà un brevet pour la première espèce de champignon mangeur de plastique du genre Aspergillus que son groupe a trouvé au Yunnan.
« En 2022, nous avons breveté, au niveau de la boîte de Pétri, les processus consistant à préparer le plastique, à l’exposer à une certaine forme de traitement – comme les UV pour aider à le dégrader d’abord, puis à faire pousser le champignon dessus. »
« De nouvelles espèces se révèlent plus efficaces, et au niveau du bioréacteur, il y aura différents brevets en raison des différentes conditions de croissance »
« Chaque espèce fongique, ou cocktail d’espèces, peut faire l’objet d’un brevet distinct », ajoute Peter Mortimer. « De même, si nous nous aventurons dans différents plastiques, une série de brevets suivront. »
Peter Mortimer vérifie des champignons dans son laboratoire, Kunming, province du Yunnan, 13 octobre 2021. IC
Les champignons que son équipe a trouvés sont initialement prometteurs, mais la recherche d’autres champignons se poursuit. Selon Mortimer, pour que le recyclage industriel du plastique à base de champignons soit commercialement viable, les champignons utilisés doivent être « refroidis » et disposer du « bon arsenal chimique ».
« Chilled-out » signifie qu’ils ne sont pas pointilleux sur leurs conditions dans le bioréacteur : « Ils doivent être à l’aise dans un environnement général où vous n’avez pas d’énormes coûts énergétiques pour maintenir la température élevée ou basse, en maintenant des niveaux spécifiques d’oxygène et de dioxyde de carbone. »
L' »arsenal chimique » fait référence aux enzymes – Peter Mortimer espère également trouver des champignons capables de décomposer des plastiques plus résistants.
« Le champignon doit avoir l’armement, les enzymes pour décomposer non seulement le PU, car avec le PU nous sommes en concurrence avec une très grande industrie du recyclage. Mais si nous commençons à décomposer des plastiques plus résistants comme le polyvinyle, alors nous pouvons vraiment nous démarquer. »
C’est pourquoi, selon Peter Mortimer, les scientifiques auront besoin de plus d’une espèce de champignons « réfrigérants » : « Pour la solution ultime, dans un bioréacteur, nous avons besoin d’un cocktail de ces champignons, avec différentes enzymes pour digérer différents plastiques. »
« En regardant loin dans le futur, je vois aussi un spray fait d’enzymes fongiques qui peut être pulvérisé sur les plastiques », ajoute-t-il.
Peter Mortimer explique que les champignons peuvent également fournir un moyen de recycler les plastiques fondus qui ne sont pas recyclables avec les méthodes existantes : « Le recyclage conventionnel ne fonctionne pas pour des choses comme le spandex intégré à vos jeans et les Tetra Packs avec une doublure en aluminium à l’intérieur. Potentiellement, un champignon pourrait se développer dans ces déchets et digérer sélectivement les différents composants de ces systèmes fusionnés. »
Les champignons peuvent-ils être à la hauteur de ce potentiel et apporter une solution au recyclage écologique des déchets plastiques ? Oui, si nous trouvons les bons champignons, affirme M. Mortimer.
Et il pense que nous y arriverons : « Ce n’est qu’une question de temps avant que des champignons possédant le bon arsenal chimique ne se présentent. Statistiquement, il y a de très bonnes chances qu’ils soient ici, au Yunnan ».
https://earthbound.report/2017/06/29/what-can-the-world-do-with-1-5-billion-waste-tyres
