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Les grandes algues brunes pourraient fournir un agrocarburant

Pour remplacer ou compléter les agrocarburants de première génération, qui concurrencent trop les cultures vivrières et menacent les forêts, de nombreuses pistes sont explorées. Dernière en date : les grandes algues brunes, valorisées grâce à une bactérie capable de synthétiser du bioéthanol. Les cultures se feraient... en mer.

Macrocystis pyrifera, la kelp géante, est une laminaire. Il s'agit de la plus grande des algues géantes. Elle forme des herbiers ou des forêts sous-marines à proximité des continents (par exemple la baie californienne). Ses frondes peuvent mesurer jusqu'à 43 mètres de long. © National Oceanic and Atmospheric Administration, DP

Diverses recherches sont actuellement menées pour concevoir des carburants synthétisés à partir de matières organiques non fossiles. Plusieurs filières de production sont à l'essai. Elles utilisent notamment les cultures oléagineuses (colza et tournesol), les biogaz et différentes formes d'alcools produits, entre autres, à partir de canne à sucre ou de maïs. Mais la culture des végétaux nécessaires à la production de biocarburants se fait souvent au détriment des cultures vivrières ou incitent à des déforestations massives, comme c'est le cas pour les plantations de palmiers à huile.

De nombreuses recherches sont menées pour contourner cet obstacle. Les agrocarburants dits de « deuxième génération » devraient provenir d'autres sources, vraiment durables. Partout dans le monde, une multitude de pistes sont explorées. Les scientifiques ont déjà testé le jatropha (une plante ligneuse), la salicorne, des bactéries, des champignons, les déchets agricoles et même la déjà controversée huile de palme, voire le whisky et la graisse de canard.

Les grandes algues brunes sont aussi sur les rangs. Malheureusement, elles produisent des polysaccharides (sucres) complexes, dont l'alginate, que beaucoup de micro-organismes ont du mal à digérer. Or cette étape est nécessaire pour la production finale de bioéthanol.

Yasuo Yoshikuni et ses collègues du laboratoire de bioarchitecture de Berkeley (BA-Lab) ont trouvé un mécanisme pour s'affranchir de cette difficulté. Ils ont réussi à créer une bactérie Escherichia coli capable de dégrader l'alginate en sucres simples et de les transformer en bioéthanol. Leur étude est publiée dans la revue Science.

La production de bioéthanol assurée par une seule bactérie

L'utilisation des algues brunes présente plusieurs avantages. Elles peuvent être exploitées de manière durable et à grande échelle. Leur production ne nécessite aucun apport en eau douce ou terrain de culture. Enfin, elles grandissent plus vite que de nombreuses algues rouges ou vertes. Par exemple, la kelp géante Macrocystis pyrifera peut croître d'un mètre par jour. Mais comment exploiter leur alginate ?

Les cultures vivrières et celles destinées à la production de biocarburants ont du mal à cohabiter. Par ailleurs, les effets bénéfiques liés à l'utilisation de bioéthanol obtenu à partir de maïs seraient annulés par les émissions de gaz durant la conversion des sols d'une culture à l'autre. © John Evans CC by-sa

Les chercheurs de Berkeley ont étudié la bactérie marine Vibrio splendidus, capable de dégrader certains polysaccharides complexes. Ils ont identifié les voies biochimiques impliquées dans le processus, avant d'isoler les gènes codant pour les protéines requises et les ont transférés (soit 36 kb d'ADN) dans une souche de la bactérie E. Coli.

La dégradation des sucres complexes en glucides simples n'engendre pas directement du bioéthanol. Les chercheurs ont donc ajouté des gènes permettant la production de cette matière à la même souche bactérienne.

Un rendement de 80 %

Un seul et unique organisme peut donc dégrader les algues brunes pour créer du biocarburant. À partir d'un kilogramme d'algues brunes sèches, le procédé permettrait d'obtenir 281 grammes d'éthanol. Ce rapport correspond à environ 80 % du rendement théorique maximum de ce qui peut être produit à partir de la quantité de sucres qu'abritent ces organismes.

Cette découverte est reconnue par la communauté scientifique mais certains spécialistes pensent qu'elle ne résout pas tout. En effet, la quantité d'algues à cultiver pour produire des quantités industrielles de carburant est conséquente et pose également de nombreux problèmes logistiques. Comment produire, récupérer puis transporter suffisamment d'algues ?

Quoi qu'il en soit, Yasuo Yoshikuni et son équipe vont tester le concept durant l'année 2012 dans une usine pilote construite au Chili.

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