Cet arbuste pourrait fournir du caoutchouc, un insectifuge et de la colle

Les chercheurs et les fabricants de pneus espèrent que le guayule résistant à la sécheresse pourra donner un coup de pouce économique durable au sud-ouest en situation de stress hydrique

Le guayule arbuste vert sauge et à hauteur de taille pourrait ressembler à l'un des nombreux buissons ébouriffés qui parsèment les collines et les vallées du désert de Chihuahuan au Mexique et dans le sud-ouest des États-Unis. Mais ses tiges et ses feuilles indéfinissables abritent une panoplie de trésors botaniques, y compris le caoutchouc que les peuples autochtones utilisaient il y a des centaines d'années pour fabriquer des balles pour les jeux.

Pendant des décennies, les chercheurs ont étudié le guayule (Parthenium argentatum) en tant que source commerciale potentielle de caoutchouc naturel. Le marché est actuellement dominé par le caoutchouc provenant d'arbres Hevea brasiliensis en Asie du Sud-Est, et il est difficile pour le guayule aux États-Unis de rivaliser avec ces grandes exploitations, qui ont des coûts de main-d'œuvre inférieurs. Les agriculteurs du Sud-Ouest ont tendance à privilégier les cultures plus lucratives, telles que la luzerne et le coton.

Mais deux développements convergents sont peut-être sur le point de changer les perspectives de guayule. Les infestations fongiques d'hévéas en monoculture ont provoqué de fortes baisses de l'approvisionnement mondial en caoutchouc naturel ces dernières années. Pendant ce temps, la pire sécheresse du sud-ouest depuis plus d'un millénaire a réduit l'eau disponible pour les agriculteurs, rendant plus difficile la culture de la luzerne, du coton et d'autres cultures assoiffées. Guayule, d'autre part, est tolérant à la sécheresse. Et il peut être cultivé et récolté pendant plusieurs années sans labourer le sol. Ce sol non perturbé stocke le carbone dans le sol et empêche l'érosion.

Afin de faire du guayule une culture plus viable, des chercheurs universitaires et industriels s'efforcent d'augmenter la production de caoutchouc de la plante, tout en étudiant les utilisations de la résine collante et du matériau ligneux qu'elle produit. Avec le guayule, "un agriculteur peut encore cultiver des choses dans le désert et continuer à gagner sa vie tout en protégeant le sol et en protégeant l'eau", explique Catherine Brewer, ingénieur chimiste à l'Université d'État du Nouveau-Mexique. "Il n'y a pas beaucoup de plantes qui répondent à tous ces critères."

Le fabricant de pneus Bridgestone a exploité une installation de traitement à l'échelle de démonstration dans le centre de l'Arizona au cours de la dernière décennie dans le but de montrer que le guayule peut éventuellement être récolté pour le caoutchouc naturel à l'échelle commerciale. Fin août, la société a annoncé qu'elle commercialiserait la production de caoutchouc guayule d'ici 2030. Bien que les deux tiers du caoutchouc mondial soient désormais fabriqués synthétiquement à partir de pétrole, le caoutchouc produit à partir de sources naturelles est indispensable à certaines fins. Les pneus d'avion, par exemple, sont fabriqués à partir de caoutchouc naturel, qui est supérieur aux synthétiques pour gérer les impacts tels que l'atterrissage sur la piste.

Étant donné que seule une petite quantité de guayule est actuellement cultivée, elle ne pourrait pas rivaliser avec le caoutchouc d'hévéa à grande échelle pendant un certain temps, explique Katrina Cornish, qui étudie les sources de caoutchouc alternatives à l'Ohio State University. Cela signifie que les entreprises qui souhaitent l'utiliser devraient commencer par des produits de grande valeur, comme le pneu de course en caoutchouc guayule que Bridgestone a lancé cette année. Dans sa propre entreprise, EnergyEne, Cornish se concentre sur les produits haut de gamme en latex de guayule, une forme de caoutchouc plus souple que l'usine fabrique également. EnergyEne développe par exemple un gant médical atténuant les radiations. Du côté des consommateurs, la société a fabriqué de "jolis préservatifs", ajoute Cornish, y compris ceux qui sont aromatisés au Cabernet Sauvignon et au Chardonnay. Guayule fait le meilleur latex, comparé à d'autres formulations naturelles et synthétiques, car il est particulièrement solide, extensible et doux, dit Cornish. Il est également hypoallergénique, contrairement au latex issu des hévéas. Jason Quinn, chercheur en développement durable à la Colorado State University, a mené une étude en 2020 qui a révélé que le caoutchouc guayule cultivé dans une ferme de taille typique en Arizona pourrait être compétitif par rapport au caoutchouc Hevea, bien que le coût du produit guayule se situe vers l'extrémité supérieure de la fourchette des prix historiques de l'hévéa.

Chez Bridgestone, le généticien des plantes David Dierig espère améliorer la rentabilité du guayule en sélectionnant des plantes qui portent plus de caoutchouc. Son équipe a cartographié le génome du guayule et identifié les gènes associés à une teneur plus élevée en caoutchouc. Avec ces informations, les chercheurs peuvent sélectionner des plantes ayant un potentiel de production de caoutchouc plus élevé et les croiser avant qu'elles ne soient complètement matures, raccourcissant ainsi le temps qu'il faudrait normalement pour faire pousser de nouvelles générations. Il y a une certaine limite à la quantité de caoutchouc qu'une plante peut produire, dit Dierig, mais il est difficile de savoir où se situe cette limite. Il dit que le caoutchouc à poids moléculaire élevé - le type utilisé pour les pneus - représentait initialement environ 2,8 % de l'usine, et il l'a porté à 3,8 %. « Nous devons amener la teneur en caoutchouc à environ 6 % pour être directement compétitifs [avec l'hévéa] », déclare Dierig. Cependant, la vente d'autres produits fabriqués à partir de la résine et des parties ligneuses de la plante pourrait aider le guayule à être compétitif avant d'atteindre ce niveau de caoutchouc, ajoute-t-il.

Les tiges ligneuses offrent une option moins intensive pour développer des produits de guayule pour commencer à créer davantage une incitation commerciale à cultiver la plante. Dans le traitement du guayule, les buissons sont broyés et le caoutchouc et la résine sont extraits à l'aide d'un solvant, laissant derrière eux un matériau sec ressemblant à de la sciure de bois appelé bagasse. Cela peut être pressé dans des panneaux de particules tels que ceux utilisés dans les meubles ou potentiellement transformés en biocarburants pour les navires et les avions - cette dernière conversion nécessite une pyrolyse, un processus dans lequel la bagasse est chauffée en l'absence d'oxygène. "Il existe une technologie pour cela. C'est faisable, mais cela coûte un peu d'énergie", explique Kim Ogden, qui dirige un projet de recherche financé par le Département américain de l'agriculture et basé à l'Université de l'Arizona et travaille avec plusieurs institutions partenaires, dont Bridgestone et l'Université d'État du Colorado. "Donc, je ne suis pas sûr économiquement à quel point c'est génial."

Ogden et d'autres chercheurs pensent que la véritable source d'argent pourrait être la résine de guayule. La substance collante est composée de nombreux composés organiques, y compris des huiles essentielles qui pourraient être utilisées comme parfums et d'autres molécules appelées guayulines et argentatines qui sont propres au guayule. Les chercheurs affirment que les composés de résine sont prometteurs pour un certain nombre d'utilisations potentiellement lucratives. Des scientifiques de l'Université de l'Arizona ont découvert que la résine pouvait être utilisée pour les adhésifs à base de plantes, remplaçant potentiellement certains produits contenant du formaldéhyde tels que la colle à bois. Une étude récente a également révélé que les composés dérivés de l'argentatine étaient toxiques pour trois types de cellules cancéreuses, ouvrant la possibilité de leur utilisation dans la recherche sur les médicaments.

Le brasseur de l'Université d'État du Nouveau-Mexique dirige une équipe qui teste si les composés de résine pourraient servir d'insectifuges. Elle a conçu des expériences comparant les réponses des cafards aux extraits de résine de guayule avec leurs réactions à l'huile de java (qui est un répulsif connu pour les cafards) et à l'acétone (qui ne dérange pas les cafards). Certains des composés de résine, y compris certains spécifiques au guayule, ont encore plus contrecarré les cafards que l'huile de java - "ce que nous avons trouvé assez excitant", dit-elle. Les insectes semblaient ne pas aimer l'odeur de la résine, bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires pour comprendre le fonctionnement de cet éventuel répulsif. Brewer commence également une expérience avec des moustiques. Elle pense qu'un extrait de résine de guayule les repousserait probablement aussi. Mais le lancement d'un produit de consommation topique nécessite une série de tests de sécurité, et il est possible que ces composés provoquent des allergies ou irritent la peau.

"La résine contient un énorme mélange de composés, et ce qui va déterminer comment elle est utilisée, c'est combien d'argent il faut pour la séparer, par rapport à la valeur des produits que vous obtenez", explique Brewer. "Il y aura donc un point idéal de juste assez de traitement et de purification, par rapport aux utilisations, et nous ne savons pas encore où se trouve ce point idéal."

Bien que le guayule ait du chemin à faire sur la voie de la commercialisation, les chercheurs impliqués sont optimistes. Quinn, de l'Université d'État du Colorado, dirige des évaluations économiques pour de nombreux produits et technologies émergents, et il affirme qu'environ un sur 10 seulement finit par sembler viable. "Ceci", dit-il, "en fait partie."

Ula Chrobakest une journaliste scientifique indépendante basée à Reno, Nevada. Vous pouvez en savoir plus sur son travail sur son site Web : ulachrobak.com

Stéphanie Papas

Allison Parshall

Emily Waltz et le magazine Nature

Thomas Frank et E&E News

Kiley Price et LiveScience

Tariq Malik et SPACE.com