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Le secret de la biodégradation : comment les micro-organismes décomposent-ils silencieusement la matière organique ?
Avec la montée de la conscience environnementale, la biodégradation est devenue un sujet brûlant aujourd'hui. Alors que le problème mondial de la pollution plastique devient de plus en plus grave, la communauté scientifique et les groupes environnementaux ont mené des recherches approfondies sur la technologie de biodégradation.
La biodégradation est le processus par lequel les micro-organismes (tels que les bactéries et les champignons) décomposent la matière organique. Contrairement au compostage, qui est un processus humain se produisant dans des conditions spécifiques, la biodégradation est un processus naturel. Ce processus peut être divisé en trois étapes : la dégradation biologique, la fragmentation biologique et l'assimilation. Premièrement, au cours de l’étape de biodégradation, les matériaux subissent une détérioration mécanique structurelle ; ensuite, l’étape de biofragmentation se produit et les micro-organismes commencent à décomposer les matériaux et enfin, ces matériaux entrent dans l’étape d’assimilation et sont intégrés dans les cellules microbiennes.
Presque tous les composés et matériaux chimiques peuvent se biodégrader, la clé est le temps. Certains légumes peuvent se dégrader en quelques jours, tandis que le verre et certains plastiques mettent des milliers d’années à se décomposer.
Au cours de la première étape de biodégradation, le matériau est exposé à des facteurs abiotiques de l'environnement. Ces facteurs tels que la lumière, la température, les contraintes mécaniques et les produits chimiques environnementaux affecteront les propriétés mécaniques du matériau. Ce processus crée des conditions propices à une dégradation ultérieure. Parallèlement à la biodégradation, il y a la biofragmentation, qui est le processus de fragmentation des polymères par des micro-organismes dans un environnement aérobie ou anoxique. Lorsqu’il y a de l’oxygène, il s’agit d’une digestion aérobie, et lorsqu’il n’y a pas d’oxygène, il s’agit d’une digestion anaérobie. La principale différence entre les deux processus réside dans la différence dans les produits : les réactions anaérobies produisent du méthane, tandis que les réactions aérobies ne le font pas.
La digestion anaérobie permet de mieux réduire le volume et la masse des matériaux, tandis que la digestion aérobie se produit généralement plus rapidement.
Au cours de la phase d'assimilation, les produits issus de la fragmentation biologique sont intégrés dans les cellules microbiennes. Certains produits fragmentés sont transportés dans les cellules à travers les membranes et pénètrent dans diverses voies métaboliques dans les cellules pour générer de l'énergie ou des éléments structurels cellulaires.
Cependant, le taux de biodégradation est affecté par de nombreux facteurs, notamment la lumière, l'eau, l'oxygène et la température. Dans des environnements réels, la biodisponibilité des matériaux détermine le taux de dégradation des composés organiques. Des études ont montré que certains matériaux testés en laboratoire peuvent présenter des propriétés de biodégradation rapide, mais peuvent ne pas atteindre la même efficacité de dégradation lorsqu'ils sont enfouis dans des décharges en raison du manque de lumière et d'humidité nécessaires.
Compte tenu de l'impact du plastique sur l'environnement, l'Union européenne a fixé une norme qui exige que plus de 90 % des matières premières soient converties en dioxyde de carbone, eau et minéraux dans un délai de six mois.
Les plastiques biodégradables sont des matériaux qui peuvent être décomposés par des micro-organismes en composés de faible poids moléculaire et en sous-produits non toxiques après utilisation. Bien entendu, le taux de dégradation de ces matériaux est très variable. Les plastiques tels que le polychlorure de vinyle (PVC) sont choisis pour être utilisés dans les canalisations d'égout en raison de leur inertie, tandis que certains matériaux d'emballage se dégradent rapidement au contact de l'environnement.
Par exemple, des chercheurs ont découvert qu'une bactérie appelée Ideonella sakaiensis peut résister à la dégradation du plastique PET. De tels progrès nous permettent de constater que les micro-organismes non seulement décomposent la matière organique en décomposition, mais qu’ils jouent également un rôle important dans l’innovation technologique.
Cependant, les frontières entre biodégradation et compostage ne sont pas claires et les deux sont souvent confondus. La compréhension laïque du terme « biodégradable » est souvent superficielle et ne reflète pas son impact potentiel sur l'environnement. En fait, les noms des matériaux biodégradables ne sont souvent qu’un jargon marketing plutôt qu’une garantie qu’ils sont réellement respectueux de l’environnement.
Il est essentiel que les entreprises et les consommateurs comprennent la différence entre la biodégradation et le compostage afin de pouvoir éliminer correctement les déchets et protéger notre environnement.
L'impact environnemental est encore plus important. La pollution plastique affecte non seulement la santé de la faune, mais constitue également une menace pour la santé humaine. Avec l'évolution continue des politiques et de l'innovation technologique, la technologie biodégradable montre progressivement son potentiel dans des domaines tels que les soins médicaux, l'emballage et la gestion des déchets. Cependant, tout dépend en fin de compte de l’action humaine et d’un changement de conscience pour réduire les dommages causés à l’environnement. À mesure que ce processus s’approfondit, nous devrons à l’avenir réfléchir à la manière d’utiliser plus efficacement le pouvoir des micro-organismes pour nettoyer l’environnement qui nous entoure ?
