Le bioplastique naturel créé par les abeilles solitaires est durable mais se dégrade en mois plutôt qu'en siècles
Une abeille solitaire tapisse le nid d'un polyester naturel : il se dégrade rapidement dans le sol et pourrait inspirer de nouveaux plastiques biodégradables
Il existe une abeille qui construit son nid avec une sorte de plastique naturel. Elle le produit elle-même, l'utilise pour protéger les larves sous terre et, au bout de quelques mois, cette matière commence à se dégrader. Une capacité que l'industrie du plastique tente de reproduire depuis des années, surtout pour trouver des alternatives au polyéthylène, l'un des matériaux les plus utilisés et les plus persistants dans l'environnement.
Des chercheurs de Virginia Tech et de l'Université du Tennessee l'ont étudié et ont découvert comment le polyester produit par Colletes inégalesabeille solitaire nord-américaine, possède des propriétés similaires à celles du polyéthylène, même si elle se dégrade beaucoup plus rapidement dans le sol. Selon l'étude publiée le PNASen seulement quatre mois, le pourcentage de polyester dans les doublures des crèches est passé de 73 % à 40 %. Le tout sans systèmes de compostage industriels, sans températures élevées ni traitements particuliers. Le sol dans lequel vivent habituellement ces abeilles est suffisant.
Des abeilles qui construisent des nids recouverts de plastique naturel
Là Colletes inégales on l'appelle aussi « abeille cellophane », un surnom plutôt approprié. Contrairement aux abeilles mellifères, elle vit seule et creuse de petits nids souterrains, où elle pond ses œufs et prépare les chambres pour abriter les larves. Pour les protéger de l’humidité et des micro-organismes présents dans le sol, recouvrez les murs d’un film fin, résistant et imperméable. Une sorte d’emballage protecteur, réalisé directement par l’abeille.
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Le matériau est un polyester naturel, chimiquement différent du polyéthylène traditionnel, mais avec des caractéristiques très similaires. Il résiste à l'eau, possède une structure cristalline comparable à celle des plastiques courants et conserve une stabilité considérable pendant la période pendant laquelle il doit protéger le nid. La surprise survient lorsque ce revêtement commence à se détériorer.
Jonathan Coote, professeur au Département des biomatériaux durables de Virginia Tech et premier auteur de l'étude, a expliqué que le matériau possède des caractéristiques normalement associées aux plastiques qui sont particulièrement résistantes à la dégradation. Pourtant, dans le sol, il se comporte différemment.
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En quatre mois le polyester passe de 73% à 40%
Pour comprendre le fonctionnement de ce plastique naturel particulier, les chercheurs ont collecté des doublures de nids dans deux endroits du Tennessee, analysant des matériaux nouvellement produits et d'autres restés sous terre jusqu'à onze mois. Dans les nids plus récents, le polyester représentait environ 73 % du poids de la doublure. Après quatre mois, ce pourcentage était tombé à 40 %.
Les données concernent la composition du revêtement, qui contient également de la soie, et documentent une dégradation significative du polyester dès les premiers mois. Le matériau commence donc à se détériorer sans qu’il soit nécessaire de respecter les conditions particulières requises par de nombreux plastiques commercialisés comme biodégradables.
Pour les chercheurs, il s’agit d’un résultat particulièrement intéressant car le polyester d’abeille présente une cristallinité d’environ 60 %. Généralement, une telle structure rend les matières plastiques plus difficiles à décomposer. Et pourtant, cette combinaison particulière de résistance et de biodégradabilité semble fonctionner.
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Les scientifiques soupçonnent que certaines enzymes capables de rompre les liaisons chimiques du polyester pourraient favoriser le processus. La disposition des molécules pourrait également contribuer à rendre ces liaisons plus accessibles à l’action de l’eau et des micro-organismes. Le mécanisme précis est encore en recherche, mais le résultat observé offre déjà une piste intéressante à explorer.
Des nids d’abeilles à l’emballage du futur
Environ 160 millions de tonnes de polyéthylène sont produites chaque année dans le monde, selon les estimations rapportées par les chercheurs. On le retrouve dans les sacs, les emballages alimentaires, les contenants et bien d’autres objets du quotidien. Il est léger, économique, durable et étanche. Autant de caractéristiques très appréciées par l'industrie, qui contribuent cependant à le rendre extrêmement persistant une fois dispersé dans l'environnement.
Même lorsqu’il se fragmente, il peut continuer à être présent sous forme de microplastiques. Les scientifiques recherchent depuis longtemps des matériaux capables d’offrir des performances similaires, mais avec une durabilité environnementale nettement plus courte. De nombreuses alternatives biodégradables nécessitent cependant des conditions de compostage spécifiques ou se dégradent très lentement dans le sol.
Le polyester produit par Colletes inégales pourrait aider à surmonter certaines de ces difficultés. Comme l'explique Virginia Tech, le but est de comprendre quelles caractéristiques de sa structure permettent au matériau d'être résistant lors de son utilisation et biodégradable après avoir rempli sa fonction. Une fois le mécanisme identifié, les chercheurs souhaiteraient le reproduire artificiellement, en concevant de nouveaux polymères également utilisables à l’échelle industrielle.
L'idée est née d'une collaboration assez curieuse. Coote travaille sur la chimie du plastique, tandis que Laura Russo, écologiste à l'Université du Tennessee, étudie les abeilles. C'est Russo lui-même qui a fait part à son collègue de l'existence de ces insectes capables de produire un matériau similaire au polyéthylène. De cette conversation est née une recherche à laquelle ont également participé des chercheurs de l’Université du Minnesota et qui, après des années de travail, a abouti à la caractérisation du polyester naturel des abeilles.
Bien entendu, le but n’est pas d’élever des millions d’insectes pour produire des sacs et des contenants. Coote lui-même a exclu cette possibilité, expliquant que l'industrie devrait apprendre à reproduire le processus, sans confier directement la production aux abeilles. Pour l’instant, les chercheurs ont identifié un matériau naturel aux propriétés prometteuses. La prochaine étape sera de comprendre comment obtenir des caractéristiques similaires dans un plastique produit artificiellement, tout en conservant sa biodégradabilité.
Les abeilles, de leur côté, ont déjà résolu le problème pour lequel elles utilisent ce matériau : construire une protection résistante pour les larves, destinée à se dégrader dans le sol après avoir rempli sa fonction. Et ils le font sans laboratoires, sans brevets ni installations industrielles. Bien avant que quiconque décide de les étudier.
