Des chimistes de Rutgers conçoivent des plastiques à autodestruction inspirés par la nature

Le professeur Yuwei Gu, chercheur à l'Université Rutgers, a développé une approche chimique pour contrer l'accumulation des déchets plastiques, inspiré par la dégradation intrinsèque des molécules naturelles telles que l'ADN et l'ARN, contrairement aux polymères synthétiques persistants. Le professeur Gu, membre du corps professoral de Rutgers depuis 2023, oriente ses travaux vers la biomimétique macromoléculaire afin d'élaborer des systèmes capables de rivaliser avec la complexité biologique.

Son laboratoire, situé à Rutgers University-New Brunswick, se concentre sur l'interface entre les polymères synthétiques et les biomolécules pour créer des matériaux dotés de caractéristiques dynamiques. L'équipe a mis au point une stratégie chimique nommée « préorganisation conformationnelle ». Cette méthode vise à fabriquer des plastiques capables de s'autodétruire selon des cadences prédéterminées, offrant ainsi une réponse structurelle à la crise mondiale des déchets. La technique modifie l'agencement spatial des liaisons chimiques existantes, les rendant plus susceptibles de se cliver dans des conditions ambiantes courantes, sans nécessiter de chaleur excessive ou de réactifs agressifs.

Cette conception s'inspire des groupes auxiliaires présents dans les polymères naturels qui facilitent la rupture des liaisons au moment opportun. Les chercheurs ont appliqué ce nouveau procédé à un échantillon de poly(dicyclopentadiène), un matériau habituellement résistant à la dégradation, utilisé notamment dans les pare-chocs automobiles et les équipements agricoles. Les résultats, publiés dans la revue Nature Chemistry le 28 novembre 2025, démontrent la capacité d'ingénierie des plastiques pour une dégradation s'étalant sur des périodes variables, alignant ainsi la durée de vie du matériau avec son usage fonctionnel.

De plus, les chercheurs ont intégré une fonctionnalité de commutation, permettant d'activer la décomposition par exposition à des ions métalliques ou à la lumière ultraviolette, conférant un contrôle dynamique sur la fin de vie du produit. Des tests préliminaires en laboratoire ont indiqué que le liquide issu de ce processus de décomposition n'est pas toxique, bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires pour confirmer pleinement cette innocuité environnementale. Cette stratégie de préorganisation conformationnelle est applicable tant aux polymères linéaires qu'aux réseaux thermodurcissables, permettant de planifier la robustesse et la durée de vie des matériaux tout en maîtrisant leur rupture.

Le professeur Gu, diplômé du Massachusetts Institute of Technology et ancien boursier postdoctoral à la Northwestern University, recherche désormais des partenariats industriels pour évaluer la commercialisation de ces nouveaux matériaux. L'objectif fondamental de cette recherche est de concevoir des matériaux qui remplissent leur fonction puis disparaissent naturellement, s'inscrivant dans la philosophie de la chimie des polymères de précision qui cherche à imiter le raffinement des macromolécules biologiques.