Microbes et microalgues : la biotech s'attaque à la pollution de l'air et aux déchets plastiques
Des outils biotechnologiques tels que des microalgues et des bactéries modifiées sont développés pour capter les polluants, décomposer les déchets plastiques et créer des bioplastiques. La capacité mondiale de production de bioplastiques devrait doubler d'ici 2029, l'Asie étant en tête avec 55 % de cette capacité.
La biotechnologie s'impose comme un outil clé dans la lutte contre la pollution et les déchets plastiques, avec des projets allant de microalgues qui purifient l'air urbain à des bactéries modifiées qui décomposent le plastique PET ou le transforment en arôme de vanille. À l'échelle mondiale, 19 à 23 millions de tonnes de déchets plastiques se déversent chaque année dans les écosystèmes aquatiques, et le Forum économique mondial avertit que les océans pourraient contenir plus de plastique que de poissons d'ici 2050 si la production reste incontrôlée. En réponse, des chercheurs conçoivent des micro-organismes dotés d'ADN sur mesure pour dégrader les polluants, récupérer des ressources dans les flux de déchets et produire des alternatives biodégradables.
Un concept urbain, le projet Liquid Planet, utilise une biotechnologie à base de microalgues pour capter le CO₂, les particules fines et les gaz nocifs de l'environnement tout en libérant de l'oxygène. Décrit par le ministre de l'Environnement et de la Sécurité énergétique comme « l'une des convergences les plus significatives entre biotechnologie avancée, santé publique et vision urbaine à avoir émergé au cours des dernières décennies », ce système fait de la photosynthèse un nouveau système économique mondial, abordant la pollution de l'air et le changement climatique en même temps que la durabilité économique.
Les biologistes de synthèse élargissent également la gamme des microbes modifiés au-delà des chevaux de laboratoire tels que Escherichia coli et Saccharomyces cerevisiae. Les scientifiques recherchent dans la nature des microbes déjà capables de dégrader les contaminants, puis utilisent ces connaissances pour créer des organismes qui font mieux ce travail. Selon le directeur de l'innovation de LanzaTech, « des choses qui étaient considérées comme impossibles il y a dix ans sont désormais réalisables », ce qui permet une transition vers un modèle circulaire dans lequel les déchets sont utilisés pour produire des carburants, des produits chimiques et des matériaux. Cependant, le domaine est freiné par les préoccupations concernant la libération d'organismes génétiquement modifiés dans l'environnement et par le manque de financements et d'incitations gouvernementales.
Dans la gestion des déchets plastiques, des algues modifiées développées à l'Université du Missouri produisent du limonène, ce qui les rend hydrofuges : les microplastiques adhèrent alors à leur surface et s'agglomèrent en une masse solide récupérable. À l'Université d'Édimbourg, des scientifiques ont modifié E. coli pour convertir l'acide téréphtalique — obtenu par décomposition du PET — en vanilline, le principal composant de l'arôme de vanille. Une équipe de l'Université de Kobé a modifié E. coli pour produire de l'acide pyridinedicarboxylique (PDCA) à partir de glucose comme alternative durable au PET, atteignant des concentrations plus de sept fois supérieures à celles rapportées précédemment. Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont modifié un micro-organisme marin, en collaboration avec Vibrio natriegens et Ideonella sakaiensis, pour décomposer le PET en eau salée. À l'Université de Waterloo, des recherches explorent des voies microbiennes qui transforment le plastique en sources d'énergie et des méthodes enzymatiques qui dégradent le PET dans les eaux usées, notamment des microbes qui métabolisent simultanément le dioxyde de carbone et les déchets plastiques.
Côté bioplastiques, ceux-ci ne représentent que 0,5 % des près de 414 millions de tonnes de plastique produites chaque année, mais la capacité mondiale de production devrait doubler, passant d'environ 2,47 millions de tonnes en 2024 à environ 5,73 millions de tonnes en 2029. L'Asie dominait en 2025 avec environ 55 % de la capacité, tandis que la part de l'Europe devrait augmenter de 14 % à 17,2 % d'ici 2030. Les experts attribuent l'avance de l'Asie à un fort soutien de l'État, à des industries tournées vers l'exportation et à des atouts dans la production biosourcée, la capture et l'utilisation du carbone, et le recyclage. L'Europe, en revanche, ne bénéficie quasiment d'aucun soutien à l'introduction sur le marché, comme des quotas ou des incitations. Le projet européen ViSS développe un plastique PHBV biosourcé et biodégradable à partir de résidus de volaille et de l'industrie sucrière grâce à un processus de fermentation non stérile ; une pastille de PHBV a déjà été développée en Espagne avec des teneurs en 3HV de 10 à 15 % et de 20 à 30 %, et des démonstrateurs pilotes pourraient être lancés d'ici juin 2026.