Une nouvelle approche de la production de plastique, inspirée par la dégradation naturelle de l'ADN et des protéines, pourrait révolutionner la durée de vie des polymères synthétiques, selon une étude de l'université Rutgers. L'équipe de scientifiques, dirigée par le chimiste Yuwei Gu, a mis au point des plastiques qui conservent leur durabilité pendant l'utilisation, mais qui peuvent être déclenchés pour se dégrader naturellement après leur usage prévu.

Cette avancée, détaillée dans une étude récente, permet un contrôle précis du taux de dégradation, allant de quelques jours à plusieurs années, et peut être initiée par la lumière ou de simples signaux chimiques. L'inspiration est venue à Gu lors d'une randonnée dans le parc d'État de Bear Mountain, où il a observé le contraste frappant entre les déchets plastiques persistants et la décomposition naturelle des matières organiques. Cette observation l'a conduit à explorer la possibilité d'imiter les caractéristiques structurelles des polymères naturels dans les plastiques synthétiques.

« La clé est d'incorporer des liaisons chimiques spécifiques qui sont susceptibles de se décomposer dans certaines conditions », a expliqué Gu. « En concevant soigneusement ces liaisons, nous pouvons contrôler quand et comment le plastique se dégrade. » Ce contrôle est obtenu en intégrant des molécules de « déclenchement » spécifiques dans la structure du plastique. Ces molécules, lorsqu'elles sont exposées à un stimulus spécifique, initient une cascade de réactions qui brisent les chaînes de polymères.

Les implications de cette technologie sont considérables, et pourraient avoir un impact sur divers secteurs, de l'emballage alimentaire à l'administration de médicaments. Les plastiques actuels, conçus pour durer longtemps, contribuent de manière significative à la pollution de l'environnement en raison de leur résistance à la dégradation naturelle. Cette nouvelle approche offre une solution en créant des plastiques qui sont durables lorsque cela est nécessaire, mais qui peuvent être programmés pour se décomposer de manière sûre et efficace.

Le développement répond également aux préoccupations concernant la pollution par les microplastiques. Lorsque les plastiques conventionnels se décomposent, ils se fragmentent souvent en minuscules particules qui persistent dans l'environnement et peuvent pénétrer dans la chaîne alimentaire. La nouvelle technologie vise à atténuer ce problème en veillant à ce que le plastique se dégrade en sous-produits inoffensifs.

Le concept de « dégradation programmable » n'est pas entièrement nouveau, mais l'approche de l'équipe de Rutgers offre une avancée significative en termes de contrôle et de polyvalence. Les tentatives précédentes reposaient souvent sur des conditions extrêmes, telles que des températures élevées ou des produits chimiques agressifs, pour initier la dégradation. Cette nouvelle méthode permet des déclencheurs plus doux et plus respectueux de l'environnement.

Les prochaines étapes consistent à intensifier le processus de production et à tester les plastiques dans des applications réelles. Les chercheurs étudient également l'utilisation de l'IA et de l'apprentissage automatique pour optimiser la conception de ces plastiques dégradables. En entraînant des modèles d'IA sur de vastes ensembles de données de structures chimiques et de voies de dégradation, ils espèrent accélérer la découverte de matériaux nouveaux et améliorés.

« Nous pensons que l'IA peut jouer un rôle crucial dans l'identification des combinaisons optimales de monomères et de déclencheurs pour des applications spécifiques », a déclaré un membre de l'équipe de recherche. « Cela nous permettra d'adapter les propriétés de dégradation du plastique aux exigences uniques des différentes industries. »

La recherche a suscité l'attention des secteurs universitaires et industriels, avec des collaborations potentielles à l'horizon. L'équipe espère que cette technologie ouvrira la voie à un avenir plus durable, où les plastiques ne seront plus un fardeau environnemental persistant.