Il existe une abeille qui construit son nid en utilisant une sorte de plastique naturel. Elle le produit elle-même, l’utilise pour protéger les larves enfouies sous terre et, après quelques mois, ce matériau commence à se dégrader. Une capacité que l’industrie plastique tente d’imiter depuis des années, notamment afin de 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 ont étudié le sujet et ont découvert que le polyestère produit par Colletes inaequalis, une abeille solitaire nord-américaine, présente des propriétés similaires à celles du polyéthylène tout en se dégradant beaucoup plus rapidement dans le sol. Selon l’étude publiée dans le PNAS, en seulement quatre mois la proportion de polyestère dans le revêtement des nids est passée de 73% à 40%. Le tout sans installation de compostage industriel, sans températures élevées ni traitements particuliers. Il suffit du terrain où ces abeilles vivent habituellement.
Les abeilles qui construisent des nids recouverts d’un plastique naturel
La Colletes inaequalis est aussi appelée « abeille cellophane », un surnom plutôt approprié. Contrairement aux abeilles mellifères, elle vit seule et creuse de petits nids souterrains, où elle dépose ses œufs et prépare les chambres destinées à accueillir les larves. Pour les protéger de l’humidité et des microorganismes présents dans le sol, elle recouvre les parois d’une pellicule fine, résistante et imperméable. Une sorte d’emballage protecteur, réalisée directement par l’abeille.
Le matériau est un polyestère naturel, chimiquement différent du polyéthylène traditionnel, mais présentant certaines caractéristiques très similaires. Il résiste à l’eau, possède une structure cristalline comparable à celle des plastiques courants et conserve une stabilité notable pendant la période où il doit protéger le nid. La surprise survient lorsque ce revêtement commence à se dégrader.
Jonathan Coote, professeur au Département des Biomatériaux Durables de Virginia Tech et premier auteur de l’étude, a expliqué que le matériau présente des caractéristiques habituellement associées à des plastiques particulièrement résistants à la dégradation. Et pourtant, dans le sol, il se comporte différemment.
En quatre mois, le polyestère passe de 73% à 40%
Pour comprendre comment fonctionne cette plastification naturelle particulière, les chercheurs ont collecté des revêtements de nids dans deux localités du Tennessee, analysant à la fois des matériaux récemment produits et d’autres restés sous terre jusqu’à onze mois. Dans les nids les plus récents, le polyestère représentait environ 73% du poids du revêtement. Après quatre mois, le pourcentage était tombé à 40%.
La donnée concerne la composition du revêtement, qui contient aussi de la soie, et démontre une dégradation significative du polyestère dès les premiers mois. Le matériau commence ainsi à se détériorer sans nécessiter les conditions particulières requises par de nombreuses plastiques commercialisées comme biodégradables.
Pour les chercheurs, il s’agit d’un résultat particulièrement intéressant car le polyestère des abeilles présente une cristallinité d’environ 60%. En général, une structure de ce type rend les matériaux plastiques plus difficiles à décomposer. Or cette combinaison particulière de résistance et de biodégradabilité semble fonctionner.
Les scientifiques supposent que certains enzymes capables de rompre les liaisons chimiques du polyestère pourraient favoriser le processus. De plus, l’arrangement des molécules pourrait contribuer à rendre ces liaisons plus accessibles à l’action de l’eau et des micro-organismes. Le mécanisme précis demeure l’objet de recherches, mais le résultat observé ouvre déjà une piste intéressante à explorer.
Des nids des abeilles aux emballages du futur
Chaque année dans le monde, environ 160 millions de tonnes de polyéthylène sont produites, selon les estimations des chercheurs. On le trouve dans les sacs, les emballages alimentaires, les contenants et bien d’autres objets du quotidien. Il est léger, économique, résistant et imperméable. Des qualités très appréciées par l’industrie, qui contribuent toutefois à le rendre extrêmement persistant une fois dispersé dans l’environnement.
Même lorsqu’il se fragmente, il peut continuer à exister sous forme de microplastiques. Depuis longtemps, les scientifiques recherchent des matériaux capables d’offrir des performances similaires, mais avec une durée de vie environnementale nettement plus courte. De nombreuses alternatives biodégradables, cependant, nécessitent des conditions de compostage spécifiques ou se dégradent très lentement dans le sol.
Le polyestère produit par Colletes inaequalis pourrait aider à surmonter certaines de ces difficultés. Comme l’explique Virginia Tech, l’objectif est de comprendre quelles caractéristiques de sa structure permettent au matériau d’être résistant pendant l’utilisation et biodégradable après avoir accompli sa fonction. Une fois le mécanisme identifié, les chercheurs aimeraient le reproduire artificiellement, en concevant de nouveaux polymères utilisables aussi à l’échelle industrielle.
L’idée est née d’une collaboration plutôt curieuse. Coote se consacre à la chimie des plastiques, tandis que Laura Russo, écologue à l’Université du Tennessee, étudie les abeilles. C’est Russo qui a évoqué à son collègue l’existence de ces insectes capables de produire un matériau semblable au polyéthylène. De cette discussion est née une recherche impliquant également des chercheurs de l’Université du Minnesota qui, après des années de travail, a abouti à la caractérisation du polyestère naturel des abeilles.
Évidemment, l’objectif n’est pas d’élever des millions d’insectes pour produire des sacs et des contenants. Le même Coote a exclu cette possibilité, expliquant que l’industrie devrait apprendre à reproduire le processus, sans confier la production directement aux abeilles. Pour l’instant, les chercheurs ont identifié un matériau naturel aux propriétés prometteuses. L’étape suivante sera de comprendre comment obtenir des caractéristiques similaires dans une plasturgie produite artificiellement, tout en en maintenant la biodégradabilité.
Les abeilles, pour leur part, 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 accompli sa fonction. Et elles le font sans laboratoires, brevets ou installations industrielles. Bien avant que quelqu’un n’ait décidé de les étudier.
