Il y a quelques mois, un groupe de chercheurs japonais a mis au point une nouvelle famille de plastiques solides, recyclables et surtout capables de se dissoudre en quelques heures dans l’eau de mer, sans générer de microplastiques. En laissant derrière eux des composants que les bactéries et les sols peuvent assimiler. Cette innovation, publiée dans Science par l’équipe de Takuzo Aida (RIKEN / Université de Tokyo, novembre 2024), pourrait transformer la manière dont on conçoit les emballages, objets du quotidien et matériaux industriels en cassant enfin le compromis “solidité vs pollution”.
Le problème : du plastique “biodégradable” qui ne se dégrade pas en mer
Depuis des années, l’industrie met en avant des plastiques dits biodégradables, comme le PLA, censés réduire l’empreinte environnementale. Mais dans la pratique, beaucoup de ces matériaux ne se décomposent que dans des conditions industrielles très spécifiques (température, microbes, compostage contrôlé) et restent quasi inertes dans l’océan. Résultat : même les “bons” plastiques finissent par se fragmenter en microplastiques, ces particules de moins de 5 mm qui s’accumulent dans les écosystèmes marins, entrent dans la chaîne alimentaire et se retrouvent au final dans le corps humain.
La question à résoudre était donc double : créer un plastique assez robuste pour un usage réel, mais capable de se dissoudre rapidement en cas de fuite dans l’environnement marin, pour éviter le stade microplastique. C’est ce verrou que les chercheurs de RIKEN affirment avoir fait sauter.
Une architecture supramoléculaire tenue par des “ponts de sel”
La clé de cette innovation repose sur le concept de plastique supramoléculaire. Au lieu d’une longue chaîne polymère liée par des liaisons covalentes très stables, on assemble des monomères qui se tiennent grâce à des interactions réversibles – ici, des ponts salins entre deux types d’unités chargées.
Les chercheurs ont combiné :
- un polymère anionique déjà utilisé comme additif alimentaire, le sodium hexamétaphosphate (SHMP),
- et des monomères à base de guanidinium (cations), capables de former un réseau tridimensionnel de liaisons ioniques.
Au mélange dans l’eau, le système se sépare spontanément en deux phases :
- une phase aqueuse légère, riche en ions sodium et sulfate,
- une phase visqueuse, riche en réseau supramoléculaire où les ponts de sel créent la structure du futur plastique.
En “désalant” – c’est‑à‑dire en éliminant la phase riche en sel et en séchant la phase visqueuse – on obtient une matière plastique glassy, dure, mécaniquement solide, alors qu’un séchage sans ce désalage donnerait un cristal cassant inutilisable.
Plastique solide sur terre, soluble en mer
Ce qui rend ce plastique particulièrement intéressant, c’est sa réponse sélective aux électrolytes. Sur terre, dans un usage normal, les ponts de sel restent stables : le matériau est dur, non toxique, non inflammable, et se travaille comme un thermoplastique classique au-dessus d’environ 120 °C. Les tests mécaniques montrent des duretés et résistances à la traction comparables, voire supérieures, à celles de plastiques conventionnels, avec une palette allant du matériau rigide et résistant aux rayures jusqu’à des textures plus souples proche d’un caoutchouc ou d’un silicone, en fonction des monomères guanidinium utilisés.
Mais une fois plongé dans l’eau de mer, riche en sels, l’équilibre chimique s’inverse : les ions présents dans l’eau “cassent” les ponts de sel internes, le réseau supramoléculaire se désagrège et le plastique se dissout en quelques heures en redonnant ses composants : hexamétaphosphate et guanidinium (ou polysaccharides, selon la formulation). En sol, des films de ce plastique se dégradent complètement en une dizaine de jours, tout en apportant phosphore et azote au sol, ce qui les rapproche d’un engrais doux plutôt que d’un polluant persistant.
Autre point important : ces monomères sont métabolisables par les bactéries, ce qui verrouille la boucle de biodégradabilité une fois le matériau dissous.
Recyclable, modulable et sans microplastiques
Au-delà de la dégradabilité, l’équipe a montré que le matériau est hautement recyclable. En le dissolvant à nouveau dans une solution saline, les chercheurs récupèrent environ 91% de l’hexamétaphosphate et 82% du monomère guanidinium sous forme de poudres, prêtes à être réutilisées pour synthétiser un nouveau plastique.
On obtient ainsi une famille de plastiques qui coche plusieurs cases simultanément :
- forte résistance mécanique et possibilité d’ajuster la dureté selon les besoins,
- process thermique compatible avec les méthodes industrielles (mise en forme à chaud),
- recyclabilité chimique par simple dissolution salée,
- dégradabilité contrôlée dans l’océan et le sol,
- absence de microplastiques en fin de vie, puisque le matériau bascule entièrement en solution puis en molécules biodégradables.
La combinaison “robuste au quotidien, mais désactivable par l’eau salée” ouvre la porte à des applications où la fuite dans le milieu marin est un risque constant, comme certains emballages, équipements de pêche, objets jetables liés à la chaîne logistique maritime ou côtière.
Des pistes d’applications très concrètes
Les déclinaisons déjà testées incluent des versions à base de polysaccharides – sucres complexes – reliés à des monomères guanidinium, qui forment à leur tour des réseaux de ponts de sel. Ces formulations “bio‑inspirées” peuvent servir dans la fabrication additive (3D printing), mais aussi pour des applications médicales ou de santé, où la combinaison de biocompatibilité, de stabilité contrôlée et de disparition programmée est particulièrement recherchée.
On peut imaginer, à terme, des emballages alimentaires, des films agricoles, des composants de dispositifs médicaux, ou encore des objets du quotidien qui ne deviendraient jamais des micro-déchets persistants en cas de perte ou de mauvaise gestion. Pour un pays comme le Japon, fortement dépendant de la mer et régulièrement pointé du doigt sur la pollution plastique dans le Pacifique, le symbole est fort : il s’agit de transformer un matériau historiquement problématique en outil de transition.
Un pas de plus vers une nouvelle génération de plastiques
L’équipe de Takuzo Aida insiste sur le fait qu’il ne s’agit pas d’un “plastique miracle” qui remplacerait instantanément tout le reste, mais d’une nouvelle famille de matériaux offrant un équilibre inédit entre performance et responsabilité environnementale. La publication dans Science montre toutefois que la communauté scientifique comme les acteurs de la transition prennent cette piste très au sérieux.
Dans un monde où l’on commence seulement à mesurer l’ampleur de la contamination par les microplastiques, ce type d’innovation change la question : il ne s’agit plus seulement de mieux recycler ou de moins consommer, mais aussi de repenser la chimie même des matériaux, pour qu’ils puissent disparaître proprement là où les anciens, eux, s’obstinent à rester.
