Lors de la conférence d'automne 2023 de l'American Chemical Society, des scientifiques ont présenté un bioplastique écologique issu de mouches soldats. Karen Wooley et son équipe extraient la chitine des mouches soldats noires et la transforment en un bioplastique précieux appelé chitosane. Ce plastique biodégradable peut absorber beaucoup d'eau et pourrait être utilisé pour lutter contre les inondations et les sécheresses. Ce procédé s'inscrit dans une économie circulaire, utilisant les insectes pour décomposer les plastiques et en créer de nouveaux matériaux.
Imaginez exploiter la puissance des insectes pour extraire des substances chimiques permettant de créer des plastiques écologiques, facilement décomposables par ces mêmes insectes. Cette idée est en réalité plus plausible qu'il n'y paraît. Des scientifiques ont discuté des avancées réalisées dans l'extraction et le raffinage de substances chimiques issues d'insectes, afin de les transformer en bioplastiques utiles.
Les chercheurs ont dévoilé leurs découvertes novatrices lors de la conférence d'automne 2023 de l'American Chemical Society (ACS). Karen Wooley , Ph.D., chercheuse principale du projet, a déclaré : « Depuis 20 ans, mon équipe développe des méthodes pour transformer des produits naturels — comme le glucose issu de la canne à sucre ou des arbres — en polymères dégradables et digestibles qui ne persistent pas dans l'environnement. Mais ces produits naturels sont extraits de ressources également utilisées pour l'alimentation, les carburants, la construction et les transports. »
Karen Wooley a cherché d'autres sources ne présentant pas ces applications concurrentes. Son collègue, le Dr Jeffery Tomberlin , a suggéré une méthode novatrice pour valoriser les déchets issus de l'élevage de mouches soldats noires . Ce secteur émergent, auquel il contribue activement, recèle un immense potentiel.
Cet été, l'équipe lancera un projet visant à décomposer la chitine en glucosamines, ses constituants individuels. Ces petites molécules de sucre servent à fabriquer des bioplastiques comme les polycarbonates et les polyuréthanes , généralement issus de la pétrochimie.
Les mouches soldats noires sont non seulement riches en composés utiles comme les protéines, l'ADN, les acides gras, les lipides et les vitamines, mais le groupe de recherche entend également les utiliser comme matières premières précieuses. Ces éléments constitutifs chimiques servent à créer des produits conçus pour se décomposer ou se dégrader une fois jetés , évitant ainsi toute contribution au problème actuel de la pollution plastique.
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La vision de la professeure Wooley inscrit le processus dans le concept d'économie circulaire et durable. Elle a déclaré : « À terme, nous souhaiterions que les insectes se nourrissent des déchets plastiques, puis que nous les récoltions et récupérions leurs composants pour fabriquer de nouveaux plastiques. Ainsi, les insectes ne seraient pas seulement la source, mais ils consommeraient également les plastiques mis au rebut. »
Les insectes immatures, dont les larves regorgent de protéines et d'autres composés riches en nutriments, sont aujourd'hui cultivés à grande échelle pour nourrir les animaux et gérer efficacement les déchets. En revanche, une fois leur période de reproduction terminée, les adultes ont une durée de vie relativement courte et sont ensuite rejetés. Les mouches soldats adultes sont quant à elles utilisées pour la fabrication de bioplastiques.
L'équipe du professeur Wooley a utilisé les restes d'adultes suggérés par Jeffery Tomberlin pour démarrer son projet. Cassidy Tibbetts , une étudiante diplômée travaillant sur le projet dans le laboratoire de Wooley à l'université Texas A&M, a déclaré : « Nous prenons quelque chose qui est littéralement un déchet et nous en faisons quelque chose d'utile. »
Lors de la production de bioplastique à partir de mouches soldats, Tibbetts a découvert que la chitine constituait une part importante de ces insectes morts. Ce polymère non toxique, dérivé du sucre, renforce l'exosquelette des insectes et des crustacés. Les fabricants extraient actuellement la chitine des carapaces de crevettes et de crabes à des fins diverses. Tibbetts utilise des techniques similaires pour extraire et purifier la chitine contenue dans les carcasses d'insectes.
Selon elle, la poudre de chitine extraite des mouches est potentiellement plus pure car elle ne présente ni la teinte jaunâtre ni la consistance dense habituelles du produit traditionnel. L'obtention de chitine à partir de mouches permet d'éviter les problèmes d'allergies aux fruits de mer. Si d'autres chercheurs extraient la chitine ou les protéines des larves de mouches, l'équipe de la professeure Wooley se distingue comme la première à utiliser la chitine provenant de mouches adultes rejetées. Contrairement aux larves, généralement utilisées pour l'alimentation animale, cette approche originale les différencie des autres.
Tibbetts perfectionne les techniques d'extraction, tandis qu'un autre doctorant, Hongming Guo , transforme la chitine de mouche purifiée en un polymère appelé chitosane. Il élimine les groupes acétyle de la chitine, exposant ainsi des groupes amino chimiquement réactifs, ce qui permet la fonctionnalisation et la réticulation. Grâce à ces étapes, le chitosane peut être transformé en bioplastiques précieux tels que les hydrogels superabsorbants : des réseaux polymères complexes dotés d'une remarquable capacité d'absorption d'eau.
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Guo a mis au point un hydrogel capable d'absorber rapidement 47 fois son poids en eau . Selon la professeure Wooley, ce produit pourrait permettre de capter l'eau des inondations dans les sols agricoles et de libérer progressivement l'humidité lors des futures sécheresses. Elle explique : « Ici, au Texas, nous sommes constamment confrontés à des inondations ou à la sécheresse. J'ai donc cherché comment créer un hydrogel superabsorbant qui pourrait remédier à ce problème. Comme l'hydrogel est biodégradable, il libérera lentement ses composants moléculaires pour nourrir les cultures. »
