Contrairement aux solutions actuelles, le procédé enzymatique de Carbios permet de recycler les bouteilles en PET quelle que soit leur couleur. © Jérôme Pallé
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Carbios : la promesse d’un plastique 100 % recyclable à l’infini

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En à peine plus de dix ans, Carbios joue dans la cour des grands avec une technologie de rupture : un procédé de recyclage biologique du PET, le principal plastique des bouteilles, barquettes et des textiles étiquetés polyester. La première usine devrait entrer en service en France en 2025.

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Contrairement à ce que l'on pourrait penser, la grande majorité des plastiques est recyclable... Or c'est le matériau que l'on recycle le moins, notamment parce qu'il y a des centaines de types de plastique, plus ou moins complexes, optimisés et conçus pour chaque usage. Il faut les collecter, les trier par type, par couleur, etc. Un vrai casse-tête !

Carbios propose une solution pour une des principales familles de plastique : le PET (ou polyéthylène téréphtalate) qui représente environ 18 % de la consommation dans le monde, celui de nombreuses bouteilles et flacons (eaux, sodas, shampoings), de barquettes alimentaires, de textiles (ceux étiquetés polyester).

« Avec Indorama Ventures, leader mondial de la production de PET recyclé pour le marché des bouteilles, nous projetons la construction de la première usine au monde de biorecyclage de PET, annonce fièrement Alain Marty, directeur scientifique de CarbiosGrâce au soutien de nos actionnaires, de l'État et de la région Grand-Est, elle ouvrira en 2025 à Longlaville en Meurthe-et-Moselle pour traiter 50.000 tonnes de déchets PET par an. »

Cela peut paraître peu face aux 82 millions de tonnes de PET produites chaque année dans le monde (sur 460 millions de tonnes toutes matières plastique confondues) mais ce serait une première remarquable, même si le PET est déjà la star du recyclage : une filière, bien en place, recycle les bouteilles sous forme de bouteilles par un procédé thermomécanique de broyage puis chauffage pour obtenir une sorte de poudre réutilisable. Mais cela ne concerne que les flacons transparents, et cela ne permet de remplacer qu'une partie de la matière première et seulement 5 ou 6 fois car chaque recyclage dégrade le matériau.

Étapes successives du procédé de catalyse biologique : des paillettes de plastique à recycler (1er tube à essai) jusqu'à leur repolymérisation sous forme de PET (dernier tube à essai). © Jérôme Pallé

Revenir au constituant de base

« Notre procédé déconstruit le plastique (les matières plastique sont des polymères, des enchaînements de milliards de molécules unitaires, les monomères, ndlr), explique Alain Marty. Et nous « dépolymérisons » tout type de déchet en PET, des bouteilles, flacons, barquettes multicouches ou encore textiles quelle que soit leur couleur pour retrouver les constituants de base sous forme de paillettes blanches que les plasturgistes peuvent réutiliser, repolymériser pour concevoir de nouveaux produits en PET, de qualité équivalente au matériau vierge issu de la pétrochimie. » Cela grâce à une enzyme, une protéine capable de couper la liaison entre les monomères à la façon d'un ciseau moléculaire.

« Le PET est considéré comme l'un des plastiques les plus difficiles à recycler, précise-t-il. En 2015, nous avons passé en revue et testé toutes les enzymes qui avaient été étudiées dans le monde pour choisir la plus performante à nos yeux, découverte par une équipe de chercheurs japonais quelques années plus tôt et étrangement peu étudiée : elle recyclait alors 1 à 2 % du plastique en 16 heures... Pour atteindre les performances actuelles (plus de 90 % du plastique recyclé en 10 heures comme nous l'avons publié dans un article de Nature en 2020), nous l'avons reformulée au Toulouse Biology Institute (TBI), un laboratoire collaboratif qui associe, à parts égales, des chercheurs de Carbios détachés et des chercheurs publics. »

Après avoir testé avec succès son procédé de recyclage enzymatique à l'échelle du démonstrateur, Carbios se prépare à passer à l'étape industrielle. © Carbios

Pour optimiser les fonctionnalités de l'enzyme, ils ont modifié sa structure par génie génétique en l'analysant par synchrotron, une source extrêmement puissante de rayons X« Nous avons testé de nombreuses solutions, d'abord à petite échelle d'1/2 litre, poursuit-il. Puis les meilleures dans des réacteurs de 5 litres, et ainsi de suite jusqu'à notre unité de démonstration en septembre 2021 : nous sommes désormais capables de recycler des lots de 20 m3 soit 100.000 bouteilles (ou 2 tonnes de PET) avec les mêmes cinétiques de dépolymérisation et les mêmes rendements que sur notre unité pilote. Et nos partenaires (L'Oréal, Nestlé Waters, PepsiCo et Suntory Beverage & Food Europe) ont testé avec succès notre produit pour en faire leurs bouteilles, tout comme Michelin pour des fibres techniques ». De quoi passer à l'étape suivante : l'échelle industrielle.

Des perspectives mondiales

En amont, Carbios se fournit en enzymes auprès du premier producteur mondial, Novozymes. En aval, pour fabriquer des produits recyclés, c'est avec Indorama Ventures, société thaïlandaise parmi les principaux producteurs mondiaux de produits pétrochimiques, qu'elle mettra en œuvre son procédé baptisé C-ZYME® dans une première usine à Longlaville, en Meurthe-et-Moselle. Si tout se passe bien, le procédé de Carbios sera ensuite exploité dans la vingtaine d'autres sites du plasturgiste.

Carbios, qui affirme ne pas avoir de concurrents en catalyse biologique, mène également des recherches sur d'autres polymères« Seule la catalyse chimique repose sur ce même principe de dépolymérisation. Mais ces procédés nécessitent l'utilisation des solvants et de plus hautes températures alors que C-ZYME® agit dans l'eau à 60-70 °C. Par ailleurs, ils ne permettent pas de revenir au monomère, les plasturgistes doivent donc adapter leurs unités de production », conclut sereinement Alain Marty.

Pour en savoir plus

Ce « cocktail » d'enzymes dévore le plastique

Des chercheurs ont créé une « super enzyme » en combinant deux enzymes d'une bactérie mangeuse de plastique. Cette dernière, optimisée pour dégrader le PET, pourrait servir à décomposer les matières mixtes difficiles à recycler comme les vêtements synthétiques.

Article de Céline Deluzarche, publié le 1er octobre 2020

À peine 24,2 % du plastique est recyclé en France, selon les chiffres de Plastics Europe. Et pour cause : le plastique est souvent mélangé à d'autres matériaux, ce qui rend sa séparation et sa réutilisation très difficile. Prenez par exemple les vêtements, souvent constitués d'un mélange de fibres polyester et de coton. Plus de 700.000 fibres de microplastique peuvent être relâchées lors d'une lessive de vêtements synthétiques, qui se retrouvent ensuite dans l’océan. Pour résoudre ce casse-tête, les scientifiques britanniques affirment avoir créé une « super enzyme » capable de dégrader le PET (polytéréphtalate d'éthylène), l'un des plastiques les plus communs, et six fois plus rapidement qu'avec les procédés existants.

Une bactérie trouvée dans une décharge

En 2016, des chercheurs japonais avaient découvert dans une décharge de plastique une bactérie nommée I. sakaiensis produisant des enzymes capables de dépolymériser le PET en six semaines. Une autre équipe avait ensuite créé une version améliorée de l'enzyme PETase. C'est une nouvelle étape franchie aujourd'hui, avec l'association de cette enzyme mutante et d'une autre enzyme fabriquée à partir de la MHETase, qui dégrade le sous-produit de la première décomposition, le mono(2-hydroxyéthyl) téréphthalate (MHET), en acide téréphtalique (TPA) et éthylène glycol. Ces derniers peuvent ensuite être facilement dégradés par les micro-organismes dans la nature. L'association des deux enzymes découpe le PET deux fois plus vite que la PETase seule, et le fait de les connecter entre elles multiplie encore par trois la vitesse de réaction, détaille John McGeehan, professeur à l'université de Portsmouth et coauteur de l'étude publiée dans la revue PNAS. « Cela montre tout le potentiel des cocktails d'enzymes pour dépolymériser le plastique. »

Le MHET (en violet) est transformé en éthylène glycol et autres résidus grâce à la MHETase (enzyme représentée en arrière-plan en transparent). Ces résidus de la première réaction (en blanc) vont ensuite subir une deuxième réaction qui donne de l’acide téréphtalique (TPA). © Brandon Knott et al, Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020

En avril, la startup française Carbios avait annoncé avoir développé des enzymes capables de dégrader le PET (voir l'article précédent ci-dessous). Son procédé nécessite toutefois de chauffer le plastique à 70 °C, là où la nouvelle enzyme dégrade le plastique à température ambiante. « Si nous pouvons lier nos enzymes améliorées à celles de compagnies comme Carbios, il serait possible de démarrer des usages industriels d'ici un à deux ans », assure John McGeehan au Guardian. Cette super-enzyme pourrait également être associée avec d'autres qui digèrent les fibres naturelles comme le coton afin de dégrader des vêtements en fibres mixtes, espère le chercheur.

Le plastique, nouvelle source de nourriture ?

Il est étonnant de constater comment les bactéries s'adaptent rapidement pour digérer un matériau qui n'existait pas il y a encore 30 ans. Et elles ne sont pas les seules. En 2012, des chercheurs avaient découvert en Amazonie un champignon mangeur de polyuréthane, un plastique très utilisé dans l'industrie dans la fabrication de mousses isolantes, de peintures ou d'élasthanne (Lycra). En 2017, une apicultrice avait constaté que la larve de la fausse teigne de la cire (Galleria mellonella), raffolait du Polyéthylène (PE). Reste que le plus simple serait de produire moins de plastique, ou du moins du bioplastique naturellement biodégradable.


Plastique : une technologie française pour recycler le PET par voie biologique

Article de AFP-Relaxnews publié le 12/04/2020

Une technologie élaborée par une entreprise française, basée près de Clermont-Ferrand, vient de faire l'objet d'une publication dans la revue Nature. Ce procédé permettra le recyclage par voie biologique du PET (polytéréphtalate d'éthylène), l'un des plastiques les plus communs et le plus abondant, avec quelque 70 millions de tonnes fabriquées chaque année dans le monde.

La technologie mise au point par la société française Carbios pour recycler le PET, l'un des plastiques les plus communs, par voie biologique, a fait jeudi la « une » de Nature, l'une des revues scientifiques les plus prestigieuses au monde. L'article, cosigné par le Toulouse Biotechnology Institute (Insa Toulouse/Inrae/CNRS) et par le groupe de chimie verte basé à Clermont-Ferrand, explique comment leur technologie permet de décomposer le PET en ses composants de base en utilisant « des enzymes gloutons ».

La technologie de l'entreprise française Carbios et de l'institut scientifique toulousain : un procédé biologique pour recycler à l'infini les plastiques. © Farknot Architect, Adobe Stock

Une technologie qui permet de décomposer 90 % du PET en 10 heures

En avril 2018, des chercheurs américains et britanniques avaient déjà eu les honneurs de la presse scientifique avec une publication sur l'utilisation d'enzymes pour dégrader les plastiques. Carbios avait alors indiqué que ses recherches étaient bien plus avancées, mais avait précisé que sa priorité était alors de protéger sa technologie avec des brevets, avant d'envisager une publication dans une revue scientifique de référence.

Une avancée majeure en matière d'économie circulaire

La technologie de Carbios et de l'institut scientifique toulousain permet de décomposer 90 % du PET en dix heures. Les matières premières ainsi récupérées peuvent servir à fabriquer du PET neuf. C'est une avancée majeure en matière d'économie circulaire, dans la mesure où le PET (polytéréphtalate d'éthylène) est l'un des plastiques les plus utilisés dans le monde, notamment pour la fabrication de bouteilles et de fibres polyester.

La méthode de Carbios et de l'institut de Toulouse est 100 fois plus efficace que les méthodes concurrentes annoncées jusqu'ici, ce qui « illustre la force de la collaboration publique/privée française pour porter la recherche fondamentale et appliquée au meilleur niveau international », se félicitent les deux entités dans un communiqué.


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