Des chercheurs ont modifié génétiquement différentes souches de levures pour convertir des composés issus du PET et de déchets agricoles en protéines, vitamines et molécules aromatiques. Les produits ont été mélangés à des fibres, à de l’amidon et à un édulcorant avant d’être extrudés avec une imprimante 3D pour produire des biscuits riches en protéines. L’approche offre non seulement une nouvelle technique de valorisation des déchets, mais pourrait également fournir des ressources pour la survie en zones sinistrées ou lors de missions spatiales de longue durée.
La pollution plastique constitue un important problème environnemental contemporain. En effet, malgré les nombreux efforts en matière de gestion de déchets, de limitation des plastiques à usage unique et de matériaux alternatifs, la production mondiale de plastique continue d’augmenter.
Cette production constamment en hausse, combinée aux limitations en matière de recyclage, a entraîné l’accumulation de milliards de tonnes de déchets plastiques qui peuvent persister dans l’environnement pendant des décennies, voire beaucoup plus longtemps. Ces déchets ont un impact majeur non seulement sur les écosystèmes, mais également sur la santé publique.
De nombreuses approches de valorisation des déchets plastiques ont été proposées au cours des dernières années, telles que leur transformation en carburants ou en d’autres matériaux utiles. Ces procédés demeurent toutefois pour la plupart au stade expérimental et leur mise à l’échelle commerciale constitue un défi.
Lors du congrès de l’American Chemical Society, dans le cadre du symposium « Undergraduate and Graduate Research in Biochemistry and Chemical Biology », un groupe de chercheurs propose une nouvelle approche de valorisation des déchets plastiques qui permettrait de les intégrer à l’alimentation en utilisant des levures.
« Nous cherchions à développer des technologies de valorisation du plastique pour fabriquer des produits à plus forte valeur ajoutée. Nous nous sommes dit : pourquoi ne pas nous concentrer sur la production alimentaire ? Car le plastique et les aliments sont tous deux composés de carbone», explique dans un communiqué le coauteur de l’étude, Lahiru Jayakody, professeur associé à l’Université du Sud de l’Illinois (SIU) à Carbondale.
« La demande alimentaire mondiale devrait augmenter de 35 à 56 % d’ici 2050, et environ 30 % de la population mondiale pourrait être exposée à un risque de faim. La solution, selon moi, réside dans l’utilisation des microbes », indique-t-il.
Des levures transformées en micro-usines biologiques
L’étude de l’équipe Jayakody, menée dans le cadre d’un projet de la NASA, vise à produire des aliments adaptés aux ressources limitées des missions spatiales habitées de longue durée. Pour explorer son approche, l’équipe a utilisé le polyéthylène téréphtalate (PET), l’un des plastiques les plus courants, utilisé pour fabriquer des bouteilles d’eau et de soda. Le PET est notamment composé de molécules riches en carbone dont le carbone peut être réutilisé pour produire des composés entrant dans la fabrication de protéines.
Si ce type de conversion peut être effectué au moyen de réactions chimiques et de solvants en laboratoire, l’utilisation de levures constituerait une alternative plus simple et plus écologique. D’autre part, des levures génétiquement modifiées sont utilisées depuis longtemps comme micro-usines biologiques pour produire différents composés, notamment de l’insuline. « Les microbes sont très intelligents. Nous utilisons donc leurs propriétés pour résoudre les problèmes que nous avons créés », indique Jayakody.
Les chercheurs ont utilisé plusieurs levures, dont Saccharomyces boulardii, S. cerevisiae et Rhodosporidium toruloides. Le PET, des déchets agricoles composés de tiges et de feuilles de maïs et d’autres biomasses ont d’abord été soumis à un procédé appelé dissolution hydrothermale oxydative. Ce procédé utilise de l’eau et de l’oxygène à haute température et sous haute pression pour décomposer les matériaux en fragments plus faciles à assimiler pour les levures.
Les levures ont ensuite été modifiées pour convertir les composés issus de cette dégradation en protéines, en lipides et divers acides. Les composés résultant ont été mélangés avec des fibres, de l’amidon et un édulcorant pour former une pâte extrudable par une imprimante 3D. La pâte a été utilisée pour imprimer des biscuits que les chercheurs ont baptisés µBites (prononcé « microbites »).
Pour améliorer davantage la qualité des biscuits et les rendre plus faciles à accepter par les consommateurs, les chercheurs ont créé des levures produisant d’autres additifs alimentaires, tels que l’arôme de vanille (obtenu à partir de la biomasse) et le bêta-carotène (produit à partir d’un composé issu du PET).
Toutefois, selon les chercheurs, les données disponibles indiquent que les biscuits pourraient être consommés sans danger. L’équipe attend encore une approbation institutionnelle avant de mener des tests de dégustation. Pour l’instant, les biscuits ont surtout reçu des évaluations positives concernant leur arôme. Les chercheurs espèrent en outre pouvoir produire, à terme, les autres ingrédients principaux du biscuit uniquement à partir des levures.
