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Éthanol, produits biosourcés : vers une nouvelle chimie

Dossier - Le végétal, une alternative au pétrole ?
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La chimie du végétal tente d'apporter une alternative au pétrole pour pallier sa pénurie prochaine et trouver des sources d'énergies plus propres grâce à la biomasse.

  
DossiersLe végétal, une alternative au pétrole ?
 

La piste des biocarburants est intéressante mais souffre de la concurrence avec les surfaces agricoles, d'où la volonté de développer les biocarburants de deuxième génération. Autre perspective : les produits biosourcés (c'est-à-dire d'origine végétale).

La biomasse permet de fabriquer des produits biosourcés, comme c'est le cas pour la canne à sucre. ©James DeMers CCO

Produits biosourcés et transformation plus écologique

La bonne nouvelle, on la trouve du côté des produits biosourcés : on évalue à seulement 4 % la surface agricole utilisée pour produire des intermédiaires chimiques à l'horizon 2020 (contre 15 à 20 % pour les biocarburants).

D'autre part, il est aussi primordial de développer des procédés de transformation respectueux de l'environnement. Les scientifiques ont maintenant affaire à des biomolécules aux structures nouvelles, multiples et complexes (voir figure ci-dessous), qu'il va falloir extraire du milieu naturel, caractériser et transformer en intermédiaires d'intérêt industriel. Transformations qui peuvent être de type chimique ou biologique, comme l'utilisation d'enzymes ou de micro-organismes.

Amidon de maïs et de pommes de terre, sucre de canne à sucre, huiles d’oléagineux (arachide, soja, palmier à huile), lignocellulose de bois… la biomasse est une source précieuse de matière organique pour fabriquer des produits biosourcés très divers (plastiques, peintures, adhésifs, détergents, cosmétiques, vêtements, additifs alimentaires, médicaments…). © DR

Exemple de la cellulose pour produire l'éthanol

La cellulose est un polymère du glucose, lequel permet de produire de l'éthanol par fermentation (« biocarburant de 2e génération »). L'hémicellulose, polymère de sucres de formule variable, est notamment une source de pentoses qui peuvent être transformés en intermédiaires pour l'industrie chimique. Les chercheurs s'efforcent de trouver des procédés peu coûteux et respectueux de l'environnement pour extraire cellulose et hémicellulose de leur solide matrice de lignine. Cette lignine pourrait quant à elle être une source précieuse, même la seule source renouvelable, d'intermédiaires aromatiques. Pourtant cette fibre, dont l'exploitation reste difficile du fait de l'hétérogénéité de sa structure (structure très variable selon les sources végétales), est actuellement principalement brûlée à des fins de valorisation énergétique. Le défi reste ouvert aux chimistes !

La lignocellulose, composée de lignine, d’hémicellulose et de cellulose en proportions variables, est très présente dans la paroi des cellules végétales, en particulier dans le bois. Cellulose et lignine représentent près de 70 % de la biomasse totale. © DR

L'ère de la chimie sélective

Ainsi s'ouvrent de nouveaux champs de recherche qui incitent de plus en plus à l'imagination, à développer une chimie sélective (manipuler une protéine ou un sucre est souvent un véritable casse-tête !), parfois dans la continuité de la chimie que nous avons développée à partir du pétrole. Ces nouvelles recherches poussent même parfois à la compréhension de ce qui reste encore très mystérieux : le monde du vivant ! Quel n'est pas un défi pour les chercheurs, chimistes et biologistes, que de comprendre entièrement les processus complexes de la catalyse enzymatique ?