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Nature-inspired Circular Recycling for Polymers

Description du projet

Promouvoir l’universalité des blocs de construction en plastique pour soutenir le recyclage dans le cadre d’une économie circulaire

Les déchets plastiques demeurent un problème essentiel, et l’utilisation et le recyclage de cette matière posent encore de nombreux défis. Dans une économie véritablement circulaire aucun déchet n’est généré: les matières premières sont utilisées pour fabriquer des produits qui pourront être décomposés en matières premières réutilisables. La nature nous fournit des exemples éloquents. Les protéines sont des polymères naturels dont la séquence est construite à partir de monomères d’acides aminés. La nature est capable de les recycler en les décomposant en acides aminés qui sont ensuite réutilisés pour constituer d’autres protéines, souvent très différentes des premières. Le projet NaCRe, financé par l’UE, prévoit de développer un concept de recyclage de polymères biologiques et synthétiques à séquence définie qui soit conforme aux principes de l’économie circulaire.

Objectif

In 2070, 10^12 Kg of plastics (polymers) could be produced yearly in a world inhabited by 11 billion people. Hence, we have ~50 years to address this sustainability challenge. The sourcing and disposing of such quantities without a significant environmental impact will not be possible, even if everything is bio-sourced and bio-degraded. Yet, on earth, there are >10^12 Kg of proteins (one of Nature’s polymers). They are sustainable because they are recycled in a circular way. If we exemplify their metabolism, proteins are decomposed by living organisms into their monomeric constituents (the amino acids, AAs); the cell machinery uses such AAs to synthesize new proteins that have little in common with the original ones. This is only possible because a protein is a specific sequence of AAs bound together by cleavable peptide bonds, i.e. proteins are sequence-defined polymers, SDPs. Nature reuses and does not degrade AAs, thus assuring protein sustainability. This project aims at showing that such a circular approach to recycle SDPs is possible for technologically-relevant polymers using engineering-sound laboratory processes. One aim is to show that b-Lactoglobulin, a milk protein used as a component for water filtration membranes, can be digested into its AAs, that, in turn, can be used to form Fibroin, a silk protein used in resistive switching memory devices. Fibroin will be converted into Keratin, a wool protein, that will be converted back into b-Lactoglobulin. Another aim is to perform the whole process within an automated and scalable robotic platform. The final aim is to expand this concept from natural proteins to DNA and non-natural SDPs. There would be a paradigm shift in plastic recycling, if a random mixture of any polymers could be used to produce any other polymer on earth, without taxing the planet with degradation products. Scope of this project is to show that such a vision in the circular use of polymers is scientifically and technologically possible.

Mots‑clés

Régime de financement

ERC-ADG - Advanced Grant

Institution d’accueil

ECOLE POLYTECHNIQUE FEDERALE DE LAUSANNE
Contribution nette de l'UE
€ 3 375 000,00
Adresse
BATIMENT CE 3316 STATION 1
1015 Lausanne
Suisse

Voir sur la carte

Région
Schweiz/Suisse/Svizzera Région lémanique Vaud
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 3 375 000,00

Bénéficiaires (1)