Une étude menée sous la direction du Prof. Alexander Golberg de l’Ecole des sciences de l’environnement de l’Université de Tel-Aviv par la doctorante Rima Gnaim propose une méthode révolutionnaire écologique et bon marché pour transformer les déchets agricoles en plastique biologique biodégradable. Elle a pour but de réduire les dégâts causés par les déchets agricoles et pourra avoir de nombreuses applications dans le domaine de l’ingénierie agricole, de la biotechnologie et du traitement des polluants.
L’étude provient de l’initiative de la doctorante Rima Gnaim qui effectue des recherches sur le plastique biodégradable dans le laboratoire du Prof. Golberg, et a été réalisée en collaboration avec le Prof. Michael Gozin et le Dr. Jagadish Das de l’École des sciences exactes. Ont également participé à la recherche les doctorants Nabeel Gnaim et Razan Unis, du laboratoire du Prof. Golberg et du Centre régional de R&D de Kafr Qara.
A partir d’une algue et de feuilles de céleri et d’olivier
Les déchets agricoles constituent une nuisance sanitaire et écologique qui peut causer de graves dégâts. Les nombreuses substances organiques déversées dans les environnements agricoles attirent de grandes populations de prédateurs comme les chacals, qui perturbent à leur tour l’équilibre écologique délicat de ce même environnement, en attaquant d’autres animaux, en endommageant les systèmes d’irrigation et bien sûr en transmettant des maladies. Il devient par conséquent, de plus en plus nécessaire de trouver des solutions efficaces et durables à ce problème.
« La quantité globale des différents types de déchets produits par les industries agricoles peut atteindre des masses énormes de millions de tonnes par an », explique Rima Gnaim. « Il s’agit d’excréments d’animaux, de carcasses provenant de l’industrie de la viande ou de l’industrie des œufs et autres, de débris végétaux et de déchets générés par les presses à huile d’olives. Tout cela produit toute une série de dégâts qu’il serait préférable d’éviter ou tout au moins de réduire. Il se trouve que ces déchets générés par l’industrie agricole contiennent un sucre appelé mannitol, souvent utilisé comme édulcorant artificiel et qu’on utilise aussi parfois dans les médicaments. Il s’avère que lorsqu’on cultive une certaine bactérie du nom de C. ampihecti sur un substrat de mannitol, un polymère appelé PHB, qui est un matériau biodégradable relativement facile à traiter, se forme au cours du processus de biosynthèse ».
Cependant le coût de production en grande quantité de ce polymère est extrêmement élevé. De plus, une partie des procédés utilisés pour le faire, bien qu’efficaces, ne sont pas respectueux de l’environnement. Pour éviter ces deux écueils, les chercheurs ont donc mis au point une méthode permettant de simuler chimiquement le processus de formation de ce matériau, en isolant la bactérie à partir d’une algue marine appelée ulva, plus connue sous le nom de laitue de mer, et en extrayant le mannitol (qui se trouve à l’état naturel dans les déchets agricoles) à partir de feuilles végétales.
Un message important
« Le but du processus de synthèse que nous avons réalisé est de simuler chimiquement la méthode proposée », explique Rima. « Tout d’abord, nous avons extrait du manitol à partir de feuilles de céleri et d’oliviers et avons fabriqué un concentré liquide de cette substance. Dans ce liquide, nous avons cultivé les bactéries. Puis, nous avons extrait le polymère biologique de cette culture bactérienne par dissolution au moyen d’un solvant organique « vert » particulier. Une analyse spectroscopique réalisée en laboratoire a prouvé que s’était bien le polymère PHB recherché ».
Le Prof. Golberg explique que la nouvelle méthode est non seulement efficace, mais qu’elle réduira considérablement les coûts de production. De plus l’utilisation d’un solvant naturel pour réaliser le processus le rend tout à fait « vert ».
« A notre avis, il y a là un message important », concluent les Prof. Golberg et Gozin. « Nous devons, dans la mesure du possible, nous efforcer de produire de nouvelles matières premières à partir de déchets. Cependant, il est très important de souligner que la diminution de la pollution ne viendra pas seulement de l’utilisation de polymères biodégradables, mais aussi de la réduction de la consommation de plastique de chacun d’entre nous. Dans cette étude, nous montrons qu’il est possible à la fois de réduire les déchets et de créer des polymères biodégradables utiles par des procédés qui ne sont pas nocifs pour l’environnement ».
Photos:
1. Le Prof. Alex Golberg (Crédit: Université de Tel-Aviv)
2. L’algue Ulva d’où esst extraite la bactérie (Crédit: Rima Gnaim)
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