Schéma conceptuel pour la production de biocarburants utilisant des microorganismes comme matières premières pour la biomasse à base de bois. Crédit : Institut coréen des sciences et des technologies (KIST)
Les gaz d’échappement des véhicules à combustibles fossiles, en particulier ceux fonctionnant au diesel, sont connus pour être une source importante de poussières fines et de gaz à effet de serre. L’utilisation de biodiesel au lieu de diesel est un moyen efficace de faire face au changement climatique causé par les gaz à effet de serre tout en réduisant les émissions de poussières fines. Cependant, la méthode actuelle de production de biodiesel par traitement chimique d’huile végétale ou de déchets d’huile de cuisson – comme l’huile de palme ou de soja – est limitée en raison de la disponibilité peu fiable des matières premières.
Par conséquent, un effort actif est fait pour développer les biocarburants en convertissant la biomasse lignocellulosique générée comme sous-produit de l’agriculture ou de l’exploitation forestière, au lieu de consommer des matières premières issues de cultures vivrières. La biomasse lignocellulosique est une matière première économique et durable qui peut être convertie en carburant écologique par le biais du métabolisme microbien.
Le Dr Sun-Mi Lee et son équipe du Centre de recherche sur l’énergie propre de l’Institut coréen des sciences et des technologies (KIST) ont annoncé qu’ils avaient mis au point un nouveau micro-organisme capable de produire des précurseurs de biodiesel à partir de la biomasse lignocellulosique, comme les sous-produits agricoles, les déchets de papier et les boîtes de carton mis au rebut. Ce micro-organisme a atteint un rendement deux fois supérieur à celui de ses prédécesseurs.
Ce nouveau micro-organisme peut produire des précurseurs de biodiesel au cours du processus de métabolisation des sucres contenus dans la biomasse lignocellulosique dont il se nourrit. Le sucre contenu dans la biomasse lignocellulosique est généralement composé de 65-70% de glucose et de 30-35% de xylose. Si les micro-organismes qui existent dans la nature sont efficaces pour produire des précurseurs du diesel en métabolisant le glucose, ils ne se nourrissent pas de xylose, ce qui limite le rendement des matières premières.
Voies métaboliques xyloxiques introduites dans les souches de production de matières premières du diesel. Crédit : Institut coréen des sciences et des technologies (KIST)
Pour résoudre ce problème, l’équipe de recherche du KIST a développé un nouveau micro-organisme qui peut produire des précurseurs du diesel en métabolisant efficacement le xylose ainsi que le glucose. En particulier, la voie métabolique du microorganisme a été repensée à l’aide de ciseaux génétiques afin d’éviter toute interférence avec l’approvisionnement en coenzymes essentielles à la production de précurseurs du diesel. La capacité à métaboliser le xylose a été améliorée en contrôlant efficacement le processus d’évolution en laboratoire, par exemple, en sélectionnant et en cultivant uniquement les micro-organismes qui fournissent d’excellentes performances.
Cela a confirmé la possibilité de produire des précurseurs de diesel en utilisant tous les composants du sucre, y compris le xylose, à partir de la biomasse lignocellulosique, et le rendement du produit a été presque doublé, par rapport à celui obtenu dans les études précédentes qui utilisaient des voies métaboliques ayant des problèmes de coenzyme non résolus.
« Le biodiesel est un carburant alternatif efficace qui peut réduire les émissions de gaz à effet de serre et de poussières fines sans restreindre le fonctionnement des véhicules diesel existants, et nous avons développé une technologie de base qui peut améliorer l’efficacité économique de la production de biodiesel », a déclaré le Dr Sun-Mi Lee du KIST. « À un moment comme celui-ci, où nous ressentons le changement climatique dans nos os en raison de la fréquence des typhons et des phénomènes météorologiques violents, une offre accrue de biocarburants qui nous aide à faire face au changement climatique le plus rapidement et le plus efficacement possible facilitera l’expansion des industries connexes et le développement de la technologie ».
