Comprendre la cristallinité de bioplastiques développés par des bactéries

Il y a urgence pour notre planète à développer des biopolymères en remplacement des plastiques issus du pétrole. Pour s’inscrire dans une démarche de chimie durable, il convient cependant de maîtriser toutes les étapes de production. On sait faire produire ces biopolymères par des bactéries, cultivées dans des fermenteurs, où elles s’accumulent naturellement. Après extraction et purification, on peut par exemple obtenir sous forme de poudre un biopolymère, le polyhydroxybutyrate, qui va servir de base à la préparation des bioplastiques. Cependant, les grains de cette poudre peuvent présenter une forte phase cristalline qui rend le matériau rigide et cassant. Afin de pouvoir l’utiliser comme film plastique, les biopolymères sont généralement modifiés ou mélangés à des additifs pour pouvoir être plus facilement utilisés par les industriels. Ce sont ces dernières étapes qu’il convenait de mieux maîtriser dans une perspective de production durable.

Grâce à une nouvelle technique de nanospectroscopie infrarouge développée au Laboratoire de chimie physique (CNRS/Université Paris-Sud), les chercheurs ont pu analyser la structure du biopolymère synthétisé par la bactérie, directement à l’intérieur de celle-ci. Ils ont découvert que dans la bactérie, les polymères étaient principalement amorphes – donc ni rigides ni cassants -,  et que c’est au moment de l’extraction et de la purification que le biopolymère devenait beaucoup plus cristallin, donc rigide et inutilisable comme film plastique…

Le contrôle et le maintien de la phase amorphe des biopolymères synthétisée par la bactérie pourraient permettre à terme de produire des bioplastiques avec des propriétés mécaniques spécifiques, sans additifs, et directement utilisables par les industriels. Une piste qui reste à explorer !

Ces travaux ont été publiés Analytical and Bioanalytical Chemistry.