L’innovation vue de Nîmes : Du pétrole à partir de la paille ? Facile !

12/05/2011 at 19:59 Laisser un commentaire

Facile, ou presque. Il a quand même fallu des années de recherche pour parvenir à un résultat. Le programme de recherche qui a permis de découvrir comment transformer efficacement de la paille en biocarburant a commencé en 2005. Il a réuni un grand nombre de partenaires : Proteus, une entreprise de biotechnologie située à Nîmes, l’IFP Energies Nouvelles, un organisme public de recherche sur les énergies, et cinq laboratoires publics de l’INRA et du CNRS.

Et donc on peut transformer de la paille en carburant ?

Oui, cela s’appelle un bio-carburant de 2nde génération. Je vous avais déjà présenté les différentes générations de biocarburant dans l’article du 04/05/2011, je vais ici m’attarder sur les carburants de 2nde génération et certains de leurs modes de production.

Ce type de carburant est fabriqué à partir de végétaux. On peut obtenir plusieurs types de bio-carburants selon le procédé de fabrication :

  • si on utilise un procédé biochimique, le carburant obtenu sera soit du biogaz, par de la méthanisation, soit du bioéthanol, issu de la fermentation. L’éthanol est le plus fabriqué et utilisé mais d’autres types d’alcool, comme le biobutanol ou le biométhanol se révèlent de plus ne plus intéressants.
  • si on procède par réaction chimique, on obtiendra du biodiesel, un gazole végétal, également appelé diesel-FT, pour synthèse Fischer-Tropsch.

La fabrication de ces biocarburants est pourtant loin d’être simple. Tous ces procédés reposent sur la transformation de biomasse végétale en composés plus simples à fort potentiel énergétique. Mais la biomasse végétale est composée de molécules particulièrement complexes qu’il faut décomposer. Parmi ces molécules complexes, la lignine et la cellulose sont les plus importantes. La cellulose est un polymère de sucres. La lignine également un polymère, mais de composés azotés.

La structure de la cellulose

Ces deux polymères s’assemblent entre eux en filaments de plus en plus complexes et qui forment un maillage étroit. Dans la nature, seules quelques bactéries, vivant dans le système digestif des ruminants et des termites, et quelques champignons parviennent à décomposer la cellulose suffisamment pour en faire une source de nourriture. Dans le cas de production de biocarburants par fermentation, l’objectif est dans un premier temps de séparer la lignine de la cellulose, car c’est la décomposition de la cellulose qui permet la synthèse de biocarburant.

Si c’est si difficile, comment y sont-ils arrivés ?

Pour séparer la lignine et la cellulose, la biomasse subit un prétraitement. Il peut s’agir d’un prétraitement physique, comme un broyage ou un chauffage, ou d’un prétraitement physico-chimique, comme par exemple une thermohydrolyse, ou enfin d’un prétraitement chimique, une hydrolyse acide par exemple.

Suite à ce prétraitement, la cellulose est beaucoup plus accessible. Elle est donc exposée à un cocktail d’enzymes qui va la convertir en sucres simples. Dans cette seconde phase, on utilise des micro-organismes et notamment un champignon : Trichoderma reesei. Ce champignon est très étudié et utilisé dans la synthèse de biocarburant car il possède naturellement de très nombreuses enzymes efficaces qu’il libère en grande quantité.

Dans ce cocktail, les enzymes ont des actions différentes. Certaines coupent les fibres de cellulose en gros morceaux, d’autres enzymes passent ensuite pour les décomposer en plus petits morceaux. Et enfin d’autre encore, des glucosidases finissent le travail et produisent les sucres simples nécessaires à la fermentation.

Procédé de production des biocarburants de 2nd génération (schéma IFPEN)

Protéus est spécialisée dans les biotechnologies. Elle étudie et optimise des réactions biochimiques notamment. C’est donc sur cette dernière étape de l’hydrolyse enzymatique que Protéus et ses partenaires ont travaillé. Ils ont créé une souche de champignon qui produit encore plus de ces enzymes, les glucosidases.

Qu’est ce que ça change ?

Cette nouvelle souche de champignon peut changer beaucoup de choses pour toute la filière. En effet, le point clé de ce mode de production, c’est la quantité de sucres simples obtenus, car c’est elle qui conditionne la quantité de biocarburant obtenu ensuite par fermentation. Donc plus la phase d’hydrolyse enzymatique sera efficace plus le rendement globale sera important. Et plus la production sera économiquement viable.

La nouvelle souche de Trichoderma reesei produit un cocktail enzymatique qui diminue par 4 la quantité d’enzyme nécessaire à l’hydrolyse complète de la paille de blé prétraitée. Le consortium de recherche ne compte pas se limiter à cette découverte et continue le travail sur d’autres enzymes de T. reesei.

Sur quel écosystème s’est appuyé Protéus ?

  • Protéus a travaillé avec un ensemble de partenaires :
  • l’IFPEN qui était notamment le coordinateur du projet,
  • l’INRA, qui a mobilisé 3 laboratoires à Grignon, Marseille, et Clermont-Ferrand,
  • le CNRS avec 2 laboratoires à Grenoble et Marseille,
  • l’ANR a financé le programme de recherche qui a conduit à cette innovation (programme PNRB, projet Hypab)

Les travaux se poursuivent toujours sur les autres activités enzymatiques toujours avec un financement de l’ANR (projet ACTILIFE)

Ce projet est soutenu par le pôle de compétitivité DERBY.

 Quelques sources consultées :

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