Un chimiste de l'Université Rutgers a développé un nouveau type de plastique qui imite les polymères naturels pour se décomposer à la demande, réduisant potentiellement la pollution environnementale. Inspiré par des déchets plastiques lors d'une randonnée, l'équipe de Yuwei Gu a conçu des matériaux qui se dégradent dans des conditions quotidiennes sans traitements agressifs. La percée, détaillée dans Nature Chemistry, permet un contrôle précis des temps de décomposition de jours à années.
Yuwei Gu, professeur adjoint au Département de chimie et biologie chimique de l'Université Rutgers, a eu l'idée de plastiques dégradables lors d'une randonnée au Bear Mountain State Park, New York. Là, il a rencontré des bouteilles en plastique éparpillées le long des sentiers et dans un lac voisin, ce qui l'a amené à réfléchir sur la persistance des plastiques synthétiques par rapport aux polymères naturels comme l'ADN, l'ARN, les protéines et la cellulose qui se décomposent finalement.
«La biologie utilise des polymères partout, comme les protéines, l'ADN, l'ARN et la cellulose, mais la nature ne fait jamais face aux problèmes d'accumulation à long terme que nous voyons avec les plastiques synthétiques», a déclaré Gu.
Les polymères sont composés d'unités répétées reliées par des liaisons chimiques, offrant de la résistance mais aussi une durabilité qui entrave la dégradation. L'équipe de Gu s'est concentrée sur la reproduction des caractéristiques structurales de la nature : de petits éléments chimiques qui affaiblissent les liaisons au moment opportun. En arrangeant ces éléments précisément dans la structure moléculaire du plastique, ils ont créé des matériaux qui restent robustes pendant l'utilisation mais se désintègrent rapidement une fois déclenchés.
Cette approche permet une dégradation programmable, ajustable via l'orientation spatiale des groupes moléculaires. «Le plus important, nous avons découvert que l'arrangement spatial exact de ces groupes voisins change dramatiquement la vitesse de dégradation du polymère», a expliqué Gu. «En contrôlant leur orientation et leur positionnement, nous pouvons concevoir le même plastique pour se décomposer en jours, mois ou même années.»
La dégradation se produit dans des conditions ambiantes, ou peut être initiée par lumière ultraviolette ou ions métalliques, convenant à des applications comme des emballages alimentaires à courte durée de vie ou des pièces automobiles durables. Au-delà de la réduction des déchets, la technologie soutient la délivrance de médicaments temporisée et des revêtements auto-dissolvants.
«Cette recherche ouvre non seulement la porte à des plastiques plus respectueux de l'environnement, mais élargit aussi l'arsenal pour concevoir des matériaux polymériques intelligents et réactifs dans de nombreux domaines», a noté Gu. Des tests initiaux montrent que le liquide résultant est non toxique, bien que des évaluations de sécurité supplémentaires soient en cours.
L'étude, publiée dans Nature Chemistry en 2025, a été menée par l'étudiante doctorante Shaozhen Yin, avec des contributions de la professeure associée Lu Wang, l'étudiante doctorante Rui Zhang, le professeur associé de recherche N. Sanjeeva Murthy, et l'ancien étudiant de premier cycle Ruihao Zhou. L'équipe explore maintenant l'intégration de cette chimie dans la fabrication et l'évaluation de la sécurité des fragments dans les écosystèmes.
