Bilan

Des microbes pour fabriquer du pétrole

Victimes de la polémique sur leur concurrence avec des cultures destinées à l’alimentation et avec la chute des cours du pétrole, les biocarburants sont sortis du radar médiatique. Pourtant, dans le secret des laboratoires, les scientifiques n’ont pas abandonné la partie. Les biologistes, en particulier, travaillent à la mise au moins de biocarburants avancés pour faire sauter les différents verrous technologiques et économiques. Alors que le baril s’apprête de nouveau à flamber avec la reprise, le futur énergétique serait-il en train de se jouer autour d’une paillasse?

Dans les laboratoires deGlobal Bioenergies, on est tenté de le croire. Fondée il y a un an sur le site du Génopole au sud de Paris, cette entreprise de 17 personnes est la première en Europe à emprunter une filière suivie par une dizaine de start-up américaines et quelques multinationales. Son idée? Modifier génétiquement les voies métaboliques de bactéries et de levures pour leur faire produire des hydrocarbures. Du pétrole, autrement dit.

Deux fois plus d’énergie au litre

Dans son laboratoire, Macha Assimova, la directrice scientifique de Global Bioenergies, explique la démarche. «Philippe Marlière, une sommité du métabolisme qui a cofondé la société, a commencé par dessiner une chaîne métabolique idéale pour obtenir un produit fini: de l’isobutane. Un hydrocarbure gazeux facilement transformable en isooctane, c’est-à-dire en essence (du super 100). Comme aucun organisme ne produit naturellement cette molécule, nous avons programmé au niveau des gènes un cheminement qui permet à des micro-organismes élevés dans l’environnement confiné d’un bioréacteur de transformer massivement du glucose en isobutane. Nous évaluons actuellement les levures ou les bactéries modifiées les plus efficaces.»

Dans son bureau, Marc Delcourt,qui a aussi participé à la création de cette entreprise, explique les avantages de cette approche «vivante». «Contrairement au principal biocarburant, l’éthanol, vous n’avez pas de distillation, donc pas de phase de chauffage, et des coûts en moins. Ensuite, un hydrocarbure peut être directement introduit dans les infrastructures, des pipelines aux moteurs en passant par la pétrochimie. Surtout, comme pour le pétrole, la densité énergétique est presque deux fois plus élevée qu’avec l’éthanol. Vous roulez deux fois plus avec autant dans le réservoir.»

Global Bioenergies, qui a levé 4,5 millions de francs, s’apprête à rendre publics ces résultats. Elle va par la suite construire un démonstrateur pour prouver que ses découvertes sont applicables à l’échelle industrielle.C’est aussi l’étape qu’atteignent ses principaux concurrents américains, même si ces derniers produisent non pas un gaz mais des hydrocarbures liquides (lire encadré). Parmi eux, la société californienne Amyris.

Elle a par exemple introduit dans des levures le cheminement métabolique produisant le cholestérol. Une opération qui consiste à transformer des sucres en diesel. L’entreprise a levé 244 millions de dollars et construit actuellement une usine pilote au Brésil. Quant à LS9, elle travaille avec l’appui de Chevronà la fabrication de diesel à partir d’acides gras secrétés par des bactéries modifiées. Et Gevo, associé au groupe Total et à Butamax,construit des démonstrateurs pour produire de l’isobutanol, un intermédiaire entre alcool et hydrocarbure. D’autres suivent comme Sequesco, Promethegenou encore GlycosBio.

Pour toutes ces entreprises, la possibilité de quasiment doubler le rendement énergétique de leurs ersatz de pétrole en produisant des hydrocarbures plutôt que de l’éthanol est une manière de dépasser la question de la concurrence de l’agriculture énergétique vis-à-vis de l’alimentaire. Ce n’est pas la seule.

Des enzymes sous le capot de la Scuderia

En amont, d’autres biotechnologies redessinent la question des ressources agricoles pour les biocarburants. A l’exception de la canne et de la betterave, les sucres qui sont transformés en biocarburants viennent, en effet, de l’amidon des graines de blé ou de maïs. Mais on les trouve aussi dans la cellulose des déchets végétaux (pailles, copeaux de bois, etc.).

Certes, avant de la convertir en glucose, il faut séparer cette cellulose de la lignine qui donne la rigidité aux plantes. Mais des cocktails d’enzymes sont déjà capables d’effectuer cette transformation. Les recherches sont même si avancées que Shellvient d’introduire un éthanol produit grâce à ces enzymes dans les réservoirs des F1 de la Scuderia Ferrari.

Si l’on ajoute à cela le développement de plantes dédiées comme par exemple le switchgrass, une herbe riche en cellulose promue par DuPont, l’image des biocarburants du futur apparaît avec clarté. Avec en amont des ressources adaptées et en aval des hydrocarbures à forte densité énergétique, les sciences de la vie sont sur le point de battre à plate couture la géologie pour transformer la biomasse en carburants fossiles.

Si personne ne pense que ces biofuels avancés vont remplacer complètement le pétrole, ils ont cependant le potentiel de prendre dans les dix ans entre 10% et 20% de parts d’un marché pétrolier toujours plus tendu entre la demande qui augmente et des coûts d’extraction toujours plus élevés, en attendant l’épuisement.

RechercheUne production limitée par des effets organiques

Pour maximiser la fabrication d’hydrocarbures, Global Bioenergies a trouvé une astuce: le gaz.

La principale difficulté que rencontrent les biotechnologies pour faire produire des hydrocarbures par des micro-organismes repose sur un phénomène que connaissent les viticulteurs depuis la nuit des temps: les levures qui produisent l’alcool lors de la fermentation du raisin ne peuvent amener celui-ci au-dessus de 15 degrés. Au-delà, l’alcool tue ces levures.

C’est la raison pour laquelle on distille les alcools pour atteindre les 96 degrés et qu’une seconde opération de distillation est encore nécessaire pour parvenir aux 99,5% de l’éthanol/carburant.

La toxicité des hydrocarbures pour les micro-organismes est cependant encore plus élevée que celle de l’alcool. A un certain point, le bain d’hydrocarbures qui remplit le bio réacteur tue les bactéries ou les levures qui le produisent. Cela limite la production.

Global Bioenergies a résolu la difficulté en modifiant la chaîne métabolique de ses micro-organismes pour qu’ils produisent un gaz qui s’évapore et est récupéré en continu en haut du bio réacteur. Cela demande une opération supplémentaire pour le liquéfier à nouveau en essence mais il s’agit là d’une technologie de routine dans la pétrochimie.

Des projets avancés

Au cours des six derniers mois, trois usines pilotes de carburants produits par biotechnologie sont sorties du sol.

Brésil En collaboration avec Bunge, Amyris construit une usine pilote de diesel à partir de sucre de canne.Etats-Unis A proximité de Dallas, au Texas, Joule Biotechnologiesconstruit une usine pour récupérer le CO2 de cheminées que transforment ensuite des microbes génétiquement modifiés en hydrocarbures.Angleterre Près de Sheffield, BPet DuPont construisent leur premier démonstrateur d’isobutanol.

 

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