Le plastique est peut-être le dernier ingrédient que vous ajouteriez à une recette de cookies. Mais une équipe de chercheurs compte bien changer cela. Ils ont programmé des levures pour transformer le plastique et les déchets agricoles en protéines comestibles et en molécules aromatiques, créant ainsi une friandise à partir de déchets. Cette technologie offre non seulement une nouvelle méthode de valorisation, mais pourrait aussi permettre de maintenir la vie dans des zones sinistrées, voire lors de missions spatiales lointaines avec équipage.
« Les microbes sont très intelligents. Nous utilisons donc leurs traits pour résoudre les problèmes que nous avons créés. » — Lahiru Jayakody
Alors que le monde est confronté à une pollution plastique croissante et à des préoccupations grandissantes concernant la sécurité alimentaire, des chercheurs explorent des moyens de transformer un problème en solution pour l’autre. Une équipe de l’Université du Sud de l’Illinois (SIU) à Carbondale a donc mis les microbes à l’épreuve pour transformer les déchets plastiques en aliments comestibles pour l’homme. Ces travaux ont été menés dans le cadre d’un projet dirigé par la NASA visant à créer de la nourriture pour l’environnement aux ressources limitées de l’exploration spatiale lointaine.
« Nous essayions de développer des technologies de valorisation du plastique pour fabriquer des produits de plus grande valeur. Nous nous sommes dit : pourquoi ne pas se concentrer sur la nourriture ? Parce que le plastique est du carbone, et la nourriture est du carbone », explique Lahiru Jayakody, professeur associé.
L’une des formes de plastique les plus courantes est le polyéthylène téréphtalate (PET), un matériau souvent utilisé pour fabriquer des bouteilles de soda et d’eau. Le PET contient des molécules riches en carbone qui pourraient être reconstruites en quelque chose comme une protéine. Et même si cette reconstruction pourrait être réalisée par des réactions chimiques et des solvants en laboratoire, une solution plus simple et plus écologique consiste à confier le travail aux microbes. Jayakody ajoute : « les microbes sont très intelligents. Nous utilisons donc leurs traits pour résoudre les problèmes que nous avons créés. »
Les scientifiques utilisent depuis longtemps les microbes, y compris les levures, comme micro-usines pour fabriquer une variété de molécules. Par exemple, l’insuline n’est plus extraite de pancréas animaux : on peut désormais programmer des levures pour la produire. De même, Jayakody et l’étudiante de troisième cycle Sandhya Jayasekara ont programmé plusieurs levures, dont la levure de boulanger, pour convertir les molécules présentes dans les déchets plastiques et agricoles en protéines, vitamines et arômes.
Les chercheurs ont pris du plastique PET, des tiges et des feuilles de plants de maïs jetées, et d’autres biomasses, puis les ont soumis à un procédé exclusif appelé dissolution oxydative hydrothermale. Créée par Ken Anderson, professeur de géologie à la SIU Carbondale, cette méthode utilise de l’eau et de l’oxygène à haute température et sous haute pression pour décomposer les matières résistantes en fragments accessibles aux microbes. Ces fragments sont ensuite donnés aux levures programmées, qui les transforment en divers nouveaux ingrédients alimentaires, notamment des protéines, des lipides et des acides. Enfin, les chercheurs ajoutent des fibres, de l’amidon et un édulcorant au mélange, puis l’extrudent dans une imprimante 3D pour former des cookies riches en protéines baptisés µBites (prononcé « microbites »).
Bien que les données montrent que les µBites peuvent être consommés sans danger, l’équipe attend l’approbation de l’institution pour réaliser des tests de dégustation. Pour l’instant, les cookies ont obtenu d’excellentes notes pour leur arôme, la plupart des participants convenant qu’ils seraient prêts à manger ces cookies dans des situations de ressources limitées.
Pour faire des µBites un produit que les consommateurs pourraient choisir dans des circonstances moins critiques, Jayasekara a créé des levures capables de produire davantage d’additifs alimentaires. Désormais, la levure de boulanger peut produire un arôme vanille à partir de biomasse végétale, tandis qu’une autre souche peut transformer l’éthylène glycol du PET en bêta-carotène, que l’organisme peut convertir en vitamine A. « Nous utilisons les microbes pour développer le cookie en un produit plus attrayant et plus grand public », explique Jayasekara.
À l’avenir, Jayakody et son équipe espèrent produire les principaux ingrédients des µBites à l’aide de microbes, notamment l’amidon, les fibres et l’édulcorant ajoutés. Il espère également que les µBites seront prêts à être consommés par le public d’ici quelques années et qu’ils pourront être utilisés aussi bien sur Terre que dans des environnements plus extrêmes, comme les sous-marins ou même des colonies sur la Lune ou sur Mars. « La demande alimentaire mondiale devrait augmenter de 35 à 56 % d’ici 2050, et environ 30 % de la population mondiale sera menacée par la faim à l’avenir. Je crois que la solution consiste à utiliser les microbes », conclut-il.
La recherche a été financée par le NASA Deep Space Food Challenge et une subvention du programme Faculty Early Career Development (CAREER) de la National Science Foundation.
Source : ACS
