octobre 17, 2021

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Des chercheurs mettent au point des micro-organismes pour traiter la pollution par le plastique PET

Les chercheurs du NREL et de l’ORNL ont mis au point une méthode de recyclage du polyéthylène téréphtalate en nylon haute performance, précurseur d’autres produits de valeur tels que les vêtements imperméables, les revêtements antiadhésifs pour ustensiles de cuisine et les pièces de machines résistantes à la chaleur. Crédit : Laboratoire national des énergies renouvelables

Des décharges excédentaires aux îles à ordures flottantes dans les océans en passant par les microplastiques dans les zones sauvages reculées, des milliards de tonnes de plastique jetés ont provoqué une crise mondiale de la pollution.


Bien que les plastiques nous soient indispensables la vie quotidienne, elles sont Matériaux durables qui ne se décomposent pas naturellement, mettent des décennies voire des siècles à se décomposer dans les décharges ou dans l’environnement naturel. Plus de 82 millions de tonnes métriques de polyéthylène téréphtalate (PET) sont produites dans le monde chaque année pour la fabrication de bouteilles de boissons à usage unique, d’emballages, de vêtements et de tapis, et est l’une des plus grandes sources de Plastique des ordures.

Des scientifiques du Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) du département américain de l’Énergie (DOE) progressent sur une solution potentielle aux déchets de PET. Une équipe de recherche collaborative combine la chimie et la biologie pour transformer le PET en un matériau doté de meilleures propriétés pouvant être utilisé pour créer une gamme plus diversifiée de nouveaux produits.

Combinés à des biotechnologies améliorées pour empêcher les thermoplastiques d’entrer dans les décharges et à l’Environment Consortium (BOTTLE), les chercheurs du NREL et les partenaires du Oak Ridge National Laboratory (ORNL) ont conçu des bactéries pour convertir le polyéthylène téréphtalate en blocs de construction pour un produit en nylon de qualité supérieure. Comme décrit dans « Tandom Chemical Decomposition and Biological Recycling of Poly(ethylene Terephthalate) to Beta-Ketoadipic Acid by Pseudomonas putida KT2440 » récemment publié dans Metabolic Engineering, ces monomères de haute performance peuvent être recyclés en matériaux et produits plastiques de plus grande valeur, un procédé connu sous le nom de recyclage.

« Cette étape de conversion biologique est une partie importante de l’équation qui rend le recyclage du PET possible, créant une opportunité de transformer des bouteilles en plastique contaminées en matériaux de fabrication précieux, nous rapprochant finalement de économie circulaire largement”, a déclaré la scientifique du NREL et première auteure de l’article de presse Alison Werner.

Une économie circulaire peut prolonger la durée de vie des molécules pour fabriquer des plastiques vierges, tout en réduisant les déchets, en préservant les ressources et en augmentant l’efficacité. Cela peut aider à fournir des fournitures fabriquées avec moins de matières premières et d’énergie et à rester en dehors des décharges.

Les chercheurs de BOTTLE explorent comment utiliser une gamme de produits chimiques et processus biologiques Il peut être utilisé pour décomposer les déchets plastiques et les recycler en matériaux recyclables de plus grande valeur. Un récent projet BOTTLE a dégradé le PET à l’aide d’un processus de catalyse chimique et a conçu la bactérie Pseudomonas putida KT2440 pour convertir le PET en acide chimique β-cétoadipique (βKA), la pierre angulaire du nylon haute performance.

Le NREL et l’ORNL ont collaboré pour concevoir des bactéries. L’ORNL a conçu des bactéries pour tirer parti d’un intermédiaire clé dans la dégradation du PET, permettant à l’équipe du NREL de construire une plate-forme complète pour la biotransformation.

Traiter le problème du PET

Chaque type de plastique a ses propres propriétés moléculaires qui nécessitent différentes méthodes de décomposition. Le PET peut être décomposé en monomères à l’aide de plusieurs procédés chimiques différents. Cependant, les méthodes mécaniques utilisées dans la plupart des processus de recyclage du PET aujourd’hui peuvent entraîner des produits de moins bonne qualité et moins rentables, ce qui entraîne des taux de recyclage plus faibles. Diverses sources indiquent que seulement 15 à 35 % des bouteilles en PET trouvent actuellement une seconde vie.

Les transformations biologiques mises au point par les scientifiques du NREL et de l’ORNL dans P. putida, combinées à un processus de décomposition chimique catalytique, peuvent créer un produit plus précieux que le PET et finalement stimuler des taux d’extraction plus élevés – se traduisant finalement par moins de déchets. bouteilles en plastique Pollution des eaux océaniques et des zones sauvages montagneuses.

Les matériaux extraits grâce à la technologie de décomposition catalytique et de biotransformation en tandem offrent de meilleures propriétés que les nylons courants qu’il est destiné à remplacer, notamment une perméabilité à l’eau inférieure, une température de fusion plus élevée et une température de transition vitreuse plus élevée. Ces avantages en termes de performances élargissent les possibilités d’utilisation des matériaux, y compris les pièces automobiles qui doivent résister à des températures élevées. La valeur accrue des matériaux recyclés pourrait inciter l’industrie à recycler davantage de plastique, ce qui entraînerait une récupération du plastique à une échelle beaucoup plus grande.

Refuser de se retourner contre la pollution plastique

Alors que cette percée initiale promet déjà d’élargir les possibilités de recyclage du PET, les chercheurs continuent d’affiner l’approche. En plus d’améliorer l’interface de la chimie et de la biologie, l’équipe évalue un large éventail d’autres facteurs.

Les flux de déchets de PET post-consommation peuvent contenir des additifs que P. putida peut ne pas être en mesure de dégrader. La caractérisation de ces flux sera nécessaire pour identifier les produits chimiques présents et les voies métaboliques conçues pour permettre la consommation de ces composés également pour augmenter l’efficacité du processus de bioconversion, augmenter les rendements et traiter de manière globale les déchets plastiques.

Le succès futur de toute approche de démantèlement et de recyclage en tandem du PET sera finalement déterminé par la faisabilité technique, la faisabilité économique et l’impact environnemental combinés. L’équipe NREL prévoit de mener une analyse technico-économique et une évaluation du cycle de vie pour mieux comprendre les besoins énergétiques des procédés et les émissions de gaz à effet de serre.

« Le plastique a révolutionné la vie moderne, mais jusqu’à récemment, l’industrie des plastiques suivait une économie strictement linéaire et consommait beaucoup de carbone », a déclaré Greg Beckham, chercheur principal du NREL, responsable du consortium BOTTLE et auteur principal de l’article de presse. “Les approches circulaires de ce problème peuvent réduire notre dépendance au carbone basé sur les combustibles fossiles et ainsi réduire les émissions de gaz à effet de serre. Avec une production annuelle de plastique qui devrait atteindre près de 600 millions de tonnes d’ici 2050, il est temps d’agir.”

Les efforts du NREL et du BOTTLE Consortium, y compris les nouvelles technologies de désassemblage chimique et de biorecyclage, seront des tactiques vitales pour lutter contre la crise de la pollution plastique et les défis environnementaux et énergétiques associés au changement climatique.


Le recyclage du plastique à base d’enzymes est plus économe en énergie et meilleur pour l’environnement


Plus d’information:
Alison Z. Ingénierie métabolique (2021). DOI : 10.1016 / j.ymben.2021.07.005

la citation: Des chercheurs conçoivent des micro-organismes pour lutter contre la pollution plastique (2021, 14 octobre) Récupéré le 14 octobre 2021 sur https://phys.org/news/2021-10-microorganisms-tackle-pet-plastic-pollution.html

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