Comparaison de la synthèse de monomères de nylon par voie pétrochimique et à partir de lignine. Crédit : Nature (2026). DOI : 10.1038/s41586-026-10580-x

La plupart des gens ont déjà vu le nylon mentionné sur les étiquettes de leurs vêtements, mais ce matériau est également utilisé dans une multitude d’autres produits, comme les pièces automobiles, l’isolation des câbles et les fournitures médicales. Malheureusement, l’un des constituants du nylon, l’acide adipique, est produit à partir de benzène dérivé du pétrole par des procédés énergivores et présente une empreinte carbone relativement élevée. Il existe cependant peut-être une meilleure façon de produire ce polymère omniprésent.

Une nouvelle étude, publiée dans Nature , décrit une méthode inédite de conversion de la lignine végétale en acide adipique, avec un rendement supérieur aux méthodes précédentes. Cette méthode s’inspire des procédés de raffinage du pétrole, tout en utilisant des micro-organismes génétiquement modifiés pour réaliser certaines réactions chimiques sélectives. Un article d’actualité sur cette recherche est également publié dans Nature .

Le potentiel de la lignine

La lignine est un polymère aromatique qui confère leur rigidité aux plantes. C’est l’un des polymères organiques les plus abondants sur Terre et probablement le plus important composant inexploité de la biomasse. Chaque année, des millions de tonnes de lignine sont rejetées sous forme de sous-produits de la production de papier et de biocarburants, la majeure partie étant brûlée comme combustible de faible valeur.

La lignine est une biomolécule, plus précisément une famille de macromolécules polyphénoliques, qui est un des principaux composants du bois avec la cellulose et les hémicelluloses.

La lignine présente un potentiel technique important pour la production de composés chimiques industriels très utiles, mais les chercheurs n’ont pas encore trouvé le moyen de la transformer efficacement en molécules simples et à haute valeur ajoutée, comme les composés aromatiques, à grande échelle. Le sous-produit contenant de la lignine est souvent un mélange complexe et difficile à manipuler.

Résumé des équations de rendement utilisées pour déterminer les rendements des différentes étapes du procédé, et par conséquent les rendements globaux présentés dans la figure 1 et la figure 1 des données complémentaires. Crédit : Nature (2026). DOI : 10.1038/s41586-026-10580-x

Les auteurs de la nouvelle étude écrivent : « La lignine est recherchée depuis longtemps comme source de composés aromatiques, mais sa composition hétérogène et sa réactivité chimique limitent son utilisation comme matière première chimique. La lignine se dégrade souvent lors de son extraction de la biomasse, et la plupart des méthodes de dépolymérisation de la lignine ne clivent que les liaisons C–O, ce qui entraîne la formation de mélanges complexes de phénols monomères et oligomères. »

De ce fait, les méthodes actuelles de conversion de la lignine atteignent généralement un rendement maximal d’environ 20 % en poids par produit, ce qui est insuffisant pour une production compétitive. Les produits obtenus sont souvent des mélanges complexes de composés phénoliques difficiles à séparer et peu adaptés à une valorisation ultérieure.

Or, la mise au point d’une voie de conversion à haut rendement de la lignine en acide adipique ou en précurseurs de nylon similaires pourrait permettre de réduire considérablement non seulement les déchets de biomasse de lignine, mais aussi l’empreinte carbone importante des plastiques pétrochimiques.

Associer les procédés de raffinage du pétrole à des bactéries pour la conversion de la lignine

L’équipe à l’origine de cette nouvelle étude a trouvé une solution potentielle en combinant une série d’étapes pour produire de l’acide adipique à partir de lignine. Leur procédé associe des stratégies classiques inspirées du raffinage du pétrole à l’action de bactéries.

À partir de copeaux de bois de peuplier, l’équipe a utilisé le fractionnement catalytique réducteur (FCR) pour extraire et dépolymériser partiellement la lignine en une huile riche en monomères et oligomères phénoliques. Cette huile a ensuite été traitée par hydrodésoxygénation en continu afin d’éliminer l’oxygène et les groupements phénoliques susceptibles d’entraver l’oxydation. L’étape d’oxydation suivante consiste à cliver les liaisons carbone des composés alkylaromatiques obtenus, puis à réintroduire de l’oxygène pour créer un mélange d’acides carboxyliques aromatiques hydrosolubles.

L’équipe a ensuite utilisé un procédé unique faisant intervenir une bactérie modifiée, appelée Pseudomonas putida , qui transforme la plupart des acides carboxyliques aromatiques du mélange en un composé appelé muconolactone. La muconolactone peut ensuite être convertie chimiquement en acide adipique.

Le procédé expérimental a permis d’obtenir un rendement final en acide adipique d’environ 26 % en poids (grammes d’acide adipique par gramme de lignine), mais l’équipe indique qu’avec quelques optimisations, il serait théoriquement possible d’atteindre un rendement de 57 % en poids. Elle a également constaté que cette approche fonctionne avec la lignine de plusieurs essences de bois, notamment le peuplier, le pin et le bouleau, ce qui témoigne d’une grande flexibilité quant aux matières premières utilisées.

Objectifs de rendement plus élevés

Un rendement de 26 % en poids est insuffisant pour une production industrielle, mais des améliorations de ce procédé permettraient d’en faire une alternative viable pour la production d’acide adipique. Actuellement, le micro-organisme modifié présente certaines limitations, notamment l’incapacité du procédé à métaboliser certains composants mineurs du mélange d’oxydation. De plus, le fractionnement catalytique réducteur n’est pas encore une technologie économiquement mature et nécessite toujours des solvants relativement purs et des catalyseurs à base de métaux précieux.

L’équipe se montre toutefois optimiste quant aux améliorations futures possibles. Elle écrit : « Des procédés analogues pourraient être appliqués à des substrats de lignine condensée (par exemple, la lignine Kraft), sous réserve de développements ultérieurs. Grâce à une ingénierie métabolique plus poussée, l’approche de bioconversion actuelle peut être étendue et optimisée pour inclure des produits d’auto-oxydation de plus en plus complexes (par exemple, les acides benzène-tricarboxyliques) et cibler pratiquement n’importe quel produit biologiquement accessible. »

https://phys.org/news/2026-06-years-overlooked-material-poised-reshape.html