Des algues comme source de biocarburant évolutive et durable.

Les biocarburants sont prometteurs en tant qu’énergies d’avenir, mais, dans la mesure où les technologies actuelles utilisent principalement des cultures vivrières, il en résulte des pratiques agricoles intensives qui réduisent la biodiversité. Par ailleurs, on sait que la quantité de cultures nécessaires à la production de 120 litres de bioéthanol pourrait permettre de nourrir une personne pendant un an.

Le projet Photofuel, soutenu par l’UE, a donc travaillé sur une solution alternative: des biocatalyseurs produits à partir d’algues génétiquement modifiées. L’équipe a cultivé des algues dans de l’eau salée contenue dans des photobioréacteurs fermés où le CO2, la lumière du soleil et l’eau étaient convertis en molécules de carburant. Ces molécules étaient excrétées des cellules d’algues puis écrémées à la surface de l’eau pour être mises à la disposition des véhicules.

«Notre méthode de production est très durable. Elle peut être implantée sur des sols dégradés et, en utilisant l’eau salée, elle n’entre pas en concurrence avec l’agriculture vivrière pour les terres ou l’irrigation», explique Hilke Heinke, coordinatrice du projet et rattachée de Volkswagen, l’hôte du projet.

Une autre étape importante a été franchie avec la formation de biodérivés, «bioderivatisation» en anglais qui permet, avec l’ajout d’un seul gène, de convertir un composé relativement toxique, l’octanol, en acétate d’octyle, moins toxique et plus facile à séparer dans le photobioréacteur.

Le pouvoir des algues

Les algues sont déjà très efficaces sur le plan photosynthétique, mais pour augmenter la production de carburant, les partenaires de Photofuel (l’Université d’Uppsala en Finlande, l’Université de Bielefeld en Allemagne et l’Imperial College de Londres), ont supprimé les voies biologiques non nécessaires à la production de carburant. La molécule de carburant elle-même est composée de carbone, d’hydrogène et d’oxygène provenant du CO2 et de l’eau. Ce processus élimine la nécessité de récolter les cellules.

En effet, le procédé plus conventionnel consiste à multiplier les cellules, puis à les priver d’azote pour les empêcher de se multiplier, de sorte que l’énergie métabolique, la graisse ou l’amidon stockés peuvent être récoltés, séchés et extraits pour obtenir les lipides nécessaires à la production de biodiesel. Dans l’approche biocatalytique, les cellules produisent le carburant et l’excrètent directement dans le milieu pour l’éliminer.

«Ce dispositif réduit considérablement la quantité d’engrais nécessaire et ne génère que des sous-produits indésirables limités, tels que des cellules biocatalytiques mortes», note Simon Kühner, responsable du projet.

Un autre avantage est que ce carburant peut être mélangé à d’autres dans des centres de distribution régionaux sans avoir besoin d’être mis à niveau dans des raffineries, ce qui permet d’économiser sur le transport. «Cela signifie que la production biocatalytique peut permettre de conserver des emplois de grande valeur à l’échelle locale, évitant l’exode rural qui se produit souvent lorsque les terres agricoles sont dégradées», ajoute Simon Kühner.

Le procédé biocatalytique de Photofuel est parvenu en quelques semaines à faire passer la production de butanol à plus de 600 mg/l par jour dans un photobioréacteur de 2,7 l. Bien que des défis majeurs restent à relever pour augmenter encore la productivité, ces réalisations pourraient équivaloir à la production de 90 t/ha de carburant par an.

Au-delà du carburant

Du fait de ces défis en terme d’échelle, l’équipe Photofuel entend faire évoluer sa technologie de manière progressive et ne ciblera donc pas le secteur des carburants dès le départ. Elle commencera plutôt par commercialiser de petits volumes pour des biens de grande valeur comme les produits pharmaceutiques, les parfums et les cosmétiques. Toutefois, par la suite, elle a l’intention d’approcher les acteurs de l’industrie chimique.

«Dans la mesure où Photofuel a couvert toute la chaîne de valeur en intégrant des représentants de la bio-ingénierie, de la science des carburants et des industries du raffinage et de l’automobile, les partenaires ont été amenés à explorer de nombreuses voies différentes», explique Simon Kühner.

L’Imperial College de Londres a déjà créé une entreprise dérivée pour explorer la production des composés à haute valeur ajoutée de Photofuel. L’université d’Uppsala développe surtout l’utilisation du butanol produit pour la capture du CO2. A4F a remporté des contrats pour la culture d’algues génétiquement modifiées. Et l’Université de Bielefeld explore, quant à elle, les possibilités biotechnologiques pour la production de terpènes pharmacologiquement actifs, ce qui pourrait réduire considérablement le coût des médicaments, y compris les anticancéreux.

>> Pour aller plus loin : http://www.photofuel.eu/home.php

>> Source : Biocatalytic solar fuels for sustainable mobility in Europe - Résultat de la recherche de l'UE.