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Recherchons dévoreurs de plastique dans les sols alpins
On trouve désormais des résidus de plastique partout dans le monde, même dans la neige sur les montagnes ou aux pôles. Existe-t-il également dans ces régions froides des bactéries ou des champignons capables de dégrader le plastique? C'est ce qu'ont voulu savoir les microbiologistes Joel Rüthi et Beat Frey de l'Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage WSL. La réponse à cette question n'est pas seulement intéressante pour la décomposition des déchets sur place, mais aussi parce que des micro-organismes adaptés au froid pourraient être utiles pour la dégradation technologique des plastiques.
Pour son étude, Joël Rüthi a enfoui en laboratoire, dans des échantillons de sol prélevés à 3000 mètres d'altitude en Engadine, trois types de plastique; deux emballages biodégradables, comme ceux utilisés pour les sacs de compost, et un morceau de polyéthylène (PE), dont sont faits les sacs poubelles noirs ordinaires. Les résultats ont été publiés dans le Journal of Hazardous Materials: après cinq mois à 15 degrés Celsius, les deux matériaux biodégradables présentaient de petits trous et un biofilm composé de bactéries et de filaments fongiques. Le PE, en revanche, était intact. «Les sacs à compost ont certes été partiellement décomposés, mais il aurait fallu beaucoup plus de temps pour qu'ils le soient complètement », explique Rüthi. C'est pourquoi il ne faut en aucun cas jeter des déchets plastiques dans les Alpes – ou n'importe où dans la nature –, même ceux en plastique biodégradable.
Puzzle moléculaire
Seules des méthodes génétiques ont permis de déterminer exactement quels organismes se sont développés sur les plastiques et s'en nourrissaient apparemment. Joël Rüthi a découpé chimiquement l'ensemble de l'ADN de ses échantillons de plastique biodégradable, l'a multiplié et a assemblé par ordinateur les séquences qui se recoupaient. Il a ainsi découvert des millions de gènes. En les comparant à des bases de données comparatives, il a pu filtrer ceux qui contenaient le plan de construction d'outils moléculaires, les enzymes. Celles-ci sont par exemple spécialisées dans la décomposition de substances telles que les molécules végétales à longue chaîne comme la lignine et la cutine ou les esters (les éléments constitutifs du polyester).
Des gènes d'enzymes capables de décomposer ces longues chaînes de molécules à des endroits précis se trouvaient sur le plastique compostable. «Nous en concluons que des micro-organismes qui décomposent les substances chimiques présentes dans le plastique s'y sont installés», explique le chercheur. Les bactéries qui fixent l'azote atmosphérique et sont donc importantes pour des sols sains se sont également bien développées. Elles ont apparemment utilisé le plastique comme source supplémentaire d'énergie et de carbone, ce dernier étant rare dans les sols alpins. Avec cette étude, Rüthi a réussi à prouver que des microbes capables de dégradant le plastique sont présents dans les Alpes et peuvent devenir actifs – même si une décomposition complète peut prendre des années.
Créer du plastique à partir de déchets
Dans le même temps, le chercheur a découvert de nombreuses nouvelles séquences d'ADN à partir desquelles on pourrait obtenir des enzymes qui décomposent le plastique. Contrairement à la plupart des enzymes connues jusqu'à présent, celles-ci fonctionnent de manière optimale même à une température ambiante «normale», sans apport de chaleur. L'objectif est de décomposer le plastique en ses éléments constitutifs pour en tirer de nouvelles matières plastiques, sans avoir recours au pétrole brut. Des essais concrets pour les rendre utilisables ont déjà été menés : la société française Carbios, par exemple, compte commercialiser un système de recyclage du PET opérationnel d'ici 2025. «Cela permettrait de mettre en place une véritable économie circulaire pour le plastique», commente Joël Rüthi. La prochaine étape pour le chercheur est d'étudier les sols qu'il a ramenés d'une expédition arctique.