Les déchets plastiques peuvent-ils être transformés en nourriture pour les humains ?

En 2019, une agence du ministère américain de la Défense a lancé un appel à projets de recherche pour aider l’armée à gérer la quantité considérable de déchets plastiques générés lorsque les troupes sont envoyées travailler dans des endroits reculés ou des zones sinistrées. L’agence souhaitait un système capable de convertir les emballages alimentaires et les bouteilles d’eau, entre autres, en produits utilisables, tels que du carburant et des rations. Le système devait être suffisamment petit pour tenir dans un Humvee et capable de fonctionner avec peu d’énergie. Il devait également exploiter la puissance des microbes mangeurs de plastique.

« Lorsque nous avons lancé ce projet il y a quatre ans, les idées étaient là. Et en théorie, cela avait du sens », a déclaré Stephen Techtmann, microbiologiste à l’Université technologique du Michigan, qui dirige l’un des trois groupes de recherche bénéficiant d’un financement. Néanmoins, a-t-il dit, au début, le projet « ressemblait beaucoup plus à de la science-fiction qu’à quelque chose de vraiment efficace ».

Cette incertitude a été déterminante. La DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) soutient des projets à haut risque et à forte rentabilité. Cela signifie qu’il y a de fortes chances que tout effort individuel se solde par un échec. Mais lorsqu’un projet réussit, il a le potentiel de devenir une véritable percée scientifique. « Notre objectif est de passer de l’incrédulité, du genre : « Vous plaisantez. Vous voulez faire quoi ? » à « Vous savez, cela pourrait être faisable », a déclaré Leonard Tender, responsable de programme à la DARPA qui supervise les projets de déchets plastiques.

Les problèmes liés à la production et à l’élimination du plastique sont bien connus. Selon le Programme des Nations Unies pour l’environnement, le monde produit environ 440 millions de tonnes de déchets plastiques par an. Une grande partie de ces déchets finit dans des décharges ou dans l’océan, où les microplastiques , les granulés de plastique et les sacs en plastique constituent une menace pour la faune. De nombreux gouvernements et experts s’accordent à dire que pour résoudre le problème, il faudra réduire la production, et certains pays et États américains ont en outre mis en place des politiques visant à encourager le recyclage.

Depuis des années, les scientifiques expérimentent également avec différentes espèces de bactéries mangeuses de plastique . Mais la DARPA adopte une approche légèrement différente en recherchant une solution compacte et mobile qui utilise le plastique pour créer quelque chose d'entièrement différent : de la nourriture pour les humains.

Au début, cet effort « ressemblait davantage à de la science-fiction qu’à quelque chose de vraiment efficace ».

L’objectif, s’empresse d’ajouter Stephen Techtmann, n’est pas de nourrir les gens avec du plastique. L’espoir est plutôt que les microbes dévoreurs de plastique présents dans son organisme se révèlent eux-mêmes propres à la consommation humaine. Si Stephen Techtmann estime que la majeure partie du projet sera prête d’ici un an ou deux, c’est l’étape de l’alimentation qui pourrait prendre plus de temps. Son équipe effectue actuellement des tests de toxicité, puis soumettra ses résultats à la Food and Drug Administration pour examen. Même si tout se passe bien, un défi supplémentaire l’attend. Il y a un facteur dégoûtant, a déclaré Stephen Techtmann, « qui, selon moi, devra être surmonté ».

L'armée n'est pas la seule à travailler à la transformation des microbes en aliments. De la Corée à la Finlande, un petit nombre de chercheurs, ainsi que certaines entreprises, étudient si les micro-organismes pourraient un jour contribuer à nourrir la population mondiale croissante.

Selon Leonard Tender, l'appel à propositions de la DARPA visait à résoudre deux problèmes à la fois. Tout d'abord, l'agence espérait réduire ce qu'il appelait la vulnérabilité de la chaîne d'approvisionnement : en temps de guerre, l'armée doit transporter des fournitures aux troupes dans des endroits reculés, ce qui crée un risque pour la sécurité des personnes à bord du véhicule. En outre, l'agence souhaitait cesser d'utiliser des fosses d'incinération dangereuses comme moyen de traiter les déchets plastiques. « Éliminer ces déchets de ces sites de manière responsable est un énorme défi », a déclaré Leonard Tender.

Le système de Michigan Tech commence par un broyeur mécanique, qui réduit le plastique en petits éclats qui sont ensuite transférés dans un réacteur, où ils sont trempés dans de l'hydroxyde d'ammonium à haute température. Certains plastiques, comme le PET, couramment utilisé pour fabriquer des bouteilles d'eau jetables, se décomposent à ce stade. D'autres plastiques utilisés dans les emballages alimentaires militaires, à savoir le polyéthylène et le polypropylène, sont transférés dans un autre réacteur, où ils sont soumis à une chaleur beaucoup plus élevée et à une absence d'oxygène.

Dans ces conditions, le polyéthylène et le polypropylène sont transformés en composés qui peuvent être recyclés en carburants et lubrifiants. David Shonnard, ingénieur chimiste à Michigan Tech qui a supervisé cette composante du projet, a créé une start-up appelée Resurgent Innovation pour commercialiser une partie de la technologie. (D'autres membres de l'équipe de recherche, a déclaré Shonnard, cherchent à obtenir des brevets supplémentaires liés à d'autres parties du système.)

Dans un réacteur, présenté ici lors d'une récente démonstration de la MTU, certains plastiques déconstruits sont soumis à une chaleur élevée et à l'absence d'oxygène — un processus appelé pyrolyse. Visuel : Kaden Staley/Michigan Technological University

Un ingénieur de recherche travaillant sur le projet MTU prélève un échantillon brut du réacteur de pyrolyse, qui peut être recyclé en carburants et lubrifiants. Image : Kaden Staley/Michigan Technological University

Une fois le PET décomposé dans l’hydroxyde d’ammonium, le liquide est transféré dans un autre réacteur, où il est consommé par une colonie de microbes. Stephen Techtmann pensait au départ qu’il lui faudrait se rendre dans un environnement hautement contaminé pour trouver des bactéries capables de décomposer le plastique décomposé. Mais il s’est avéré que les bactéries des tas de compost ont très bien fonctionné. Cela peut être dû au fait que le plastique décomposé qui entre dans le réacteur a une structure moléculaire similaire à celle de certains composés végétaux, a-t-il expliqué. Ainsi, les bactéries qui, autrement, mangeraient les plantes, pourraient peut-être tirer leur énergie du plastique.

Une fois que les bactéries ont consommé le plastique, les microbes sont ensuite séchés en une poudre qui sent un peu la levure nutritionnelle et qui présente un équilibre de graisses, de glucides et de protéines, a déclaré Stephen Techtmann.

Les matériaux utilisés dans le projet MTU sont présentés lors d'une récente démonstration. Avant d'être placées dans un réacteur, les matières plastiques (rangée du bas) sont mécaniquement déchiquetées en petits morceaux. Image : Kaden Staley/Michigan Technological University

Une fois le PET décomposé dans l'hydroxyde d'ammonium, le liquide est transféré dans un réacteur où il est consommé par une colonie de microbes. Image : Kaden Staley/Michigan Technological University

Le produit issu du réacteur microbien est recueilli dans un bocal en verre. Les microbes peuvent être séchés et transformés en poudre destinée à la consommation humaine, une fois qu'ils sont jugés sûrs par les autorités de réglementation. Image : Kaden Staley/Michigan Technological University

Les recherches sur les micro-organismes comestibles remontent à au moins 60 ans, mais les preuves sont très limitées. (Une étude a estimé que depuis 1961, en moyenne sept articles ont été publiés par an.) Pourtant, les chercheurs dans ce domaine affirment qu’il existe de bonnes raisons pour que les pays considèrent les micro-organismes comme une source alimentaire. Entre autres choses, ils sont riches en protéines, a écrit Sang Yup, bio-ingénieur et vice-président senior de la recherche à l’Institut coréen de science et technologie avancées, dans un courriel adressé à Undark. Sang Yup Lee et d’autres ont noté que la culture des micro-organismes nécessite moins de terres et d’eau que l’agriculture conventionnelle. Par conséquent, ils pourraient s’avérer une source de nutrition plus durable, en particulier à mesure que la population humaine augmente.

Sang Yup Lee a examiné un article décrivant la partie microbienne du projet de Michigan Tech et a déclaré que les plans du groupe étaient réalisables. Mais il a souligné un défi de taille : à l'heure actuelle, seuls certains micro-organismes sont considérés comme sûrs à consommer, à savoir « ceux que nous consommons dans les aliments et boissons fermentés, comme les bactéries lactiques, les bacilles et certaines levures ». Mais ceux-ci ne dégradent pas les plastiques.

Avant d’utiliser les microbes mangeurs de plastique comme nourriture pour les humains, l’équipe de recherche soumettra aux autorités réglementaires des preuves indiquant que la substance est sans danger. Joshua Pearce, ingénieur électricien à l’Université Western en Ontario, au Canada, a effectué le dépistage toxicologique initial, en décomposant les microbes en morceaux plus petits, qu’ils ont comparés à des toxines connues.

« Nous sommes pratiquement certains qu’il n’y a rien de mal là-dedans », a déclaré Joshua Pearce. Il a ajouté que les microbes ont également été donnés à des vers ronds C. elegans sans effets nocifs apparents, et l’équipe étudie actuellement comment les rats se comportent lorsqu’ils consomment les microbes sur le long terme. Si les rats se portent bien, la prochaine étape sera de soumettre les données à la Food and Drug Administration pour examen.

Avant d’utiliser les microbes mangeurs de plastique comme nourriture pour les humains, l’équipe de recherche soumettra aux régulateurs des preuves indiquant que la substance est sûre.

Au moins une poignée d’entreprises sont à divers stades de commercialisation de nouvelles variétés de microbes comestibles. Une start-up finlandaise, Solar Foods , par exemple, a pris une bactérie présente dans la nature et a créé un produit poudreux d’une teinte marron moutarde dont l’utilisation a été approuvée à Singapour. Laura Sinisalo, responsable de l’expérience client, a déclaré que l’entreprise avait demandé l’approbation dans l’UE et au Royaume-Uni, ainsi qu’aux États-Unis, où elle espère entrer sur le marché d’ici la fin de l’année.

Même si les microbes mangeurs de plastique s’avèrent sans danger pour la consommation humaine, a déclaré Techtmann, le public pourrait encore hésiter à consommer quelque chose nourri de déchets plastiques. Pour cette raison, a-t-il déclaré, ce groupe particulier de microbes pourrait s’avérer particulièrement utile sur des bases militaires isolées ou lors de secours en cas de catastrophe, où il pourrait être consommé à court terme pour aider les gens à survivre.

« Je pense qu'il y a un peu moins d'inquiétude concernant le facteur dégoûtant », a déclaré Stephen Techtmann, « si c'est vraiment juste : "Cela va me garder en vie pendant encore un jour ou deux". »

https://undark.org/2024/08/21/plastic-waste-transformed-into-food-for-humans/