Percée dans la production de bioéthanol à partir de déchets agricoles

Le bioéthanol est produit par la transformation des sucressucres de la biomassebiomasse végétale par la levurelevure Saccharomyces cerevisiae. C'est le même microorganismemicroorganisme qui est responsable de la fermentationfermentation et de la production des boissons alcoolisées.

Si la production d’éthanol a largement augmenté ces dernières années, pour atteindre 65 milliards de litres par an, c'est pour répondre à la demande en agrocarburantagrocarburant des voituresvoitures flex-fuel. Pourtant, cette production concurrence les productions agricoles alimentaires et met en danger de nombreuses populations dans le monde. Par ailleurs, le bilan environnemental de ces agrocarburants produits à partir de cultures dédiées est contesté.

La levure Saccharomyces cerevisiae, productrice d’éthanol pour les boissons et les agrocarburants (vue au microscope électronique). © AJC1 CC by-nc-sa

C'est pourquoi des agrocarburants dits de seconde génération sont en développement. Le principe est de convertir non pas des sucres alimentaires (saccharosesaccharose, amidonamidon...) mais des sucres non alimentaires (cellulosecellulose, ligninelignine...) contenus dans les déchetsdéchets agricoles comme les pailles. Ces déchets étant des produits annexes de l'activité agricole, leur valorisation réduit l'impact environnemental global de l'agricultureagriculture pour un service équivalent.

Le problème est que ce procédé génère, en plus de l'éthanol, des sous-produits parasitesparasites. L'acétate, d'abord, qui est produit en quantité significative. Cet acétate inhibe la production d'éthanol par les levures et peut même la bloquer. Le glycérolglycérol, ensuite, qui peut représenter 4% des sucres transformés. Longtemps, sa formation a semblé inévitable. Pour résoudre ce problème, il était envisagé jusqu'à présent de réaliser une deuxième fermentation par la bactériebactérie Escherichia coli ou bien de récupérer le glycérol pour le valoriser autrement, sous forme de savon en général.

Une levure 3-en-1

Les chercheurs de Delft University of Technology, en association avec Kluyver Centre for Genomics of Industrial Fermentation, ont résolu ces problèmes en insérant un unique gènegène de E. coli dans la levure de réaction de la fermentation, le Saccharomyces cerevisiae. Il conduit à transformer l'acétate en éthanol. Dans la chaîne de réactions de la fermentation, le rôle du glycérol devient inutile et l'équipe a pu extraire les gènes responsables de sa production.

Ainsi modifiée, la levure est capable de transformer l'acétate en éthanol et la production du glycérol est totalement abolie.

Cliquer pour agrandir. Synthèse simplifiée de bioéthanol à partir de déchets agricoles, à l'aide de la levure Saccharomyces cerevisiae conventionnelle (en haut) et après sa modification génétique (en bas). Lors d'une fermentation classique, la production d'acétate inhibe la réaction et une partie de sucres est transformée en glycérol. Avec la levure modifiée, l'acétate est transformé en éthanol et il n'y a pas de production de glycérol. © G. Macqueron/Futura-Sciences

« En laboratoire, cette simple modification génétiquegénétique fait d'une pierre trois coups : pas de formation de glycérol, meilleur rendement de production d'éthanol et consommation de l'acétate toxique » s'enthousiasme Jack Pronk, principal chercheur du projet.

Les gains potentiels de plusieurs milliards de litres d'éthanol promis par ce concept nécessitent encore de plus amples recherches pour l'appliquer au stressstress des procédés industriels. Les chercheurs de Delft, qui ont déposé une demande de brevet, espèrent collaborer avec des partenaires industriels pour accélérer le passage du laboratoire au développement industriel.