Des chercheurs de l'Université d'Osaka ont découvert que l'ajustement de la taille de molécules en forme de cercle spécifiques ajoutées aux plastiques biodégradables pouvait influencer à la fois leur résistance et la vitesse à laquelle elles se dégradent. Leurs résultats, publiés dans ACS Sustainable Chemistry & Engineering, se concentraient sur un type de polyester biodégradable appelé polycaprolactone (PCL), qui présente des possibilités d'utilisation dans des matériaux écologiques. Bien que des méthodes telles que le mélange ou la combinaison du PCL avec d'autres produits chimiques puissent améliorer sa résistance, elles compliquent souvent la dégradation du matériau, rendant difficile l'obtention à la fois de durabilité et de dégradation contrôlée. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont utilisé une approche innovante impliquant des "liaisons croisées mobiles" - des liaisons chimiques flexibles qui renforcent le matériau mais peuvent également être ajustées pour contrôler sa dégradation. Ils ont utilisé un sous-produit de la production chimique industrielle appelé poly(phenylène sulfure) cyclique (c[n]PS), et ont isolé trois tailles différentes de cercles : c[5]PS, c[7]PS et c[9]PS. Ces derniers ont été ajoutés au PCL à l'aide d'un procédé sans solvant qui a créé des liaisons croisées spéciales appelées pseudorotaxanes, capables de glisser le long des chaînes de polymères. Cela permet au matériau d'absorber et de distribuer le stress de manière plus efficace, améliorant ainsi sa résistance. Les résultats ont montré que même à une concentration faible de 0,5 pour cent en poids, le cercle c[7]PS a significativement augmenté la résistance du PCL sans compromettre sa flexibilité ou sa capacité à être recyclé. La taille des cercles a également influencé la vitesse à laquelle le matériau se dégradait lorsqu'il était exposé à des enzymes. Les cercles plus petits (c[5]PS) ont légèrement accéléré la dégradation, les cercles de taille moyenne (c[7]PS) ont ralenti cette dégradation, et les plus grands (c[9]PS) ont provoqué la dégradation la plus rapide, laissant aucune trace après 48 heures. En revanche, le PCL traditionnel, sans ces liaisons croisées, ne montrait pas de telles différences claires selon la taille des cercles. Cette découverte pourrait mener au développement de plastiques biodégradables suffisamment résistants pour une utilisation quotidienne, mais capables de se dégrader à un rythme qui correspond à leur méthode d'élimination prévue. Elle permet également de réutiliser un sous-produit des processus industriels en un nouveau type de matériau, soutenant une approche plus circulaire dans l'utilisation des polymères. Le professeur Yoshinori Takashima, chercheur principal du projet, a expliqué que rendre les matériaux à la fois durables et facilement biodégradables semblait contradictoire, mais cette recherche démontre que ces deux propriétés peuvent être contrôlées, permettant aux plastiques d'être adaptés à des applications spécifiques.