De meilleurs enzymes pour l’éthanol cellulosique

La lignocellulose est un déchet abondant et son utilisation pour la production de biocarburant ne compromet pas la chaîne alimentaire humaine ou animale. Les recherches actuelles dans ce domaine tentent de trouver les meilleurs enzymes pour une production aussi efficace que possible de bioéthanol et de comprendre les mécanismes à l’origine de l’hydrolyse enzymatique.

La lignocellulose est le principal composant des déchets provenant de l’agriculture, de la sylviculture et des industries du bois, dont la paille, les feuilles et les tiges du maïs ainsi que les déchets des usines de papier. Composé de polymères glucidiques fortement liés à la lignine, une matière très résistance, la décomposition enzymatique et la fermentation microbienne des hydrates de carbone peut servir à la production du bioéthanol.

L’inconvénient cependant est que la lignocellulose est ce qui rend les matériaux en bois si difficile à détruire et à décomposer. Le projet DISCO financé par l’UE visait à développer et tester des enzymes plus efficaces et rentables pour la décomposition des hydrates de carbone dans la lignocellulose pour la production de bioéthanol.

Pour y parvenir, les chercheurs de DISCO ont isolé les enzymes naturels des champignons et des bactéries présents dans des échantillons de sol, des collections de culture et des bibliothèques métagénomiques. Au total, près de 700 souches lignocellulolytiques ont été examinées, générant des dizaines de champignons très intéressants pour l’activité de la cellulose et de l’hémicellulase. L’extraction du génome du champignon Myceliphthora thermophila a résulté en près de 20 cellulases et hémicellulases et plusieurs enzymes bactériens actifs dégradant les hydrates de carbone ont été découverts grâce à des bibliothèques métagénomiques sur le sol.

Les connaissances quant au mode d’action enzymatique sont essentielles à une bonne décomposition de la lignocellulose. La lignocellulose est composée de fibrilles de cellulose reliées avec des hémicelluloses, tout imbriquées dans la lignine. Les chercheurs se sont donc spécifiquement penchés sur la synergie, l’efficacité et la capacité à dégrader toute la base de la molécule d’hémicellulose. Outre l’hémicellulose, les chercheurs ont également étudié l’effet inhibiteur de la lignine sur les cellulases/hémicellulases.

Les scientifiques du projet ont aussi examiné les effets des divers prétraitements sur la chimie ou la digestabilité enzymatique des déchets agricoles. Sur de la paille de blé prétraitée de manière hydrothermique, la température et le temps de vie avaient un effet marqué sur la digestibilité enzymatique. Un prétraitement plus lourd augmentait la concentration des hydrates de carbone hémicellulosiques solubilisés.

La découverte de nouveaux enzymes recyclables promet de générer du biocarburant qui pourra venir compléter les autres formes d’énergie moins durables.

Contact : Riitta KERVINEN, VALTION TEKNILLINEN TUTKIMUSKESKUS (VTT)
2, Tietotie
02044 ESPOO – FINLANDE
Tel: +35-820-7225206
www.disco-project.eu (en anglais)

1 réponse
  1. Liagre Fabien dit :

    Article intéressant mais on revient toujours à la même question qui est rarement abordée:
    Quelles seront les ressources lignocellulosiques qui seront utilisées? On parle ici de paille mais compte tenu de l’évolution de la qualité des sols, et notamment de la baisse de la matière organique, il est indispensable de conserver les pailles au sol. C’est notamment le principe de l’agriculture de conservation (http://agriculture-de-conservation.com/).
    Les seules ressources sont donc des cultures spéciales ou les arbres (forestiers? agroforestiers?).
    Chaque système a ses avantages et inconvénients. L’avantage de l’agroforesterie dans ce cas, c’est qu’elle ne pénalise pas la vocation agricole des parcelles de cultures. Et pourrait être complémentaires de la production forestière. Mais il serait bon d’étudier la filière d’approvisionnement pour qu’elle soit en cohérence avec les enjeux de chaque secteur et pour que la filière de transformation ne travaille pas sur des ressources qui seront forcément limitées comme la paille par ex (qui n’est en aucun cas un déchet).