Les bactéries fabriquent de meilleurs carburants alcoolisés

En manipulant le processus métabolique du commun E. coli bactéries, des chercheurs de l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA), ont incité le micro-organisme à produire des alcools à longue chaîne utiles qui ont un potentiel en tant que nouveaux biocarburants. Les biocarburants produits par des bactéries ont entre cinq et huit atomes de carbone, par rapport à l'éthanol, qui a deux carbones.

Boost de protéines : Les gènes insérés dans les bactéries E. coli codent pour des protéines (structures en forme de ruban et de corde) qui convertissent un précurseur d'acide aminé (molécule verte et rouge) en alcools qui pourraient être utilisés comme biocarburants.

Le nombre plus élevé d'atomes de carbone donne aux biocarburants autant d'énergie par gallon que l'essence ; par comparaison, l'éthanol a 30 pour cent moins d'énergie que l'essence. Et contrairement à l'éthanol, les nouveaux biocarburants sont compatibles avec l'infrastructure essence actuelle, selon James Liao , professeur de génie chimique et biomoléculaire à l'UCLA, qui a dirigé la recherche. Étant donné que les alcools à longue chaîne n'absorbent pas l'eau aussi facilement que l'éthanol, ils pourraient être transportés à travers le pays dans les oléoducs existants.

Les alcools à chaîne plus longue ont également un avantage sur le butanol, un autre biocarburant à base d'alcool, dit Liao. Les alcools à longue chaîne se séparent de l'eau beaucoup plus facilement que le butanol, de sorte qu'ils n'auraient pas besoin d'une distillation énergivore. De nombreuses entreprises, dont DuPont et BP, tentent de commercialiser un procédé de fabrication de l'alcool à quatre carbones butanol à l'aide de microbes. Le groupe de Liao a également conçu des bogues qui fabriquent du butanol, et sa technologie a été concédée sous licence par Pasadena, en Californie, la startup Gevo.

Liao et ses collègues utilisent des outils de biologie synthétique pour bricoler le métabolisme des acides aminés de E. coli . Tous les organismes produisent un grand nombre d'acides aminés, qui sont les éléments constitutifs des protéines. Les chercheurs réorganisent cette voie métabolique de sorte que vers la fin, les composés précurseurs qui seraient normalement convertis en acides aminés se transforment plutôt en alcools à longue chaîne.

Pour ce faire, les chercheurs insèrent des gènes dans les bactéries qui les font produire des molécules précurseurs d'acides aminés anormalement longues qui ont plus de six atomes de carbone. Ils ont également conçu deux gènes - l'un d'un type de levure, l'autre d'une bactérie fromagère - dans le microbe. Ces gènes modifiés produisent deux nouvelles protéines qui peuvent convertir les précurseurs en alcools de cinq à huit carbones.

Les startups LS9 et Amyris Biotechnologies réorganisent déjà des microbes pour produire des carburants hydrocarbonés. Les deux prévoient de commencer la production commerciale de leurs carburants d'ici 2010.

Comme c'est le cas avec les nouveaux travaux, LS9 et Amyris utilisent la biologie synthétique, recâblant les systèmes métaboliques des microbes en insérant des gènes d'autres organismes, en reconcevant des gènes connus et en modifiant les expressions des protéines. Mais les approches de Liao, LS9 et Amyris ciblent toutes un type différent de voie métabolique. Les chercheurs du LS9 ont repensé le métabolisme des acides gras de E. coli , tandis qu'Amyris bricole les voies qui produisent des composés naturels connus sous le nom d' isoprénoïdes .

Liao dit que la voie des acides aminés pourrait avoir un léger avantage. Il est naturellement plus actif sur les bactéries, donc jouer avec lui pourrait être plus productif. Nous pensons que c'est intrinsèquement un moyen plus efficace de fabriquer ces composés, dit-il. Donc potentiellement, nous aurons un rendement plus élevé.

Le nouveau carburant alcool à longue chaîne a suscité l'intérêt des entreprises, selon Liao. Mais il y a encore un long chemin à parcourir. Un grand défi à surmonter pourrait être la toxicité des alcools à longue chaîne pour les bactéries, dit Chris Somerville , directeur de l'Energy Biosciences Institute de l'Université de Californie à Berkeley. L'éthanol est mortel pour les microbes à une concentration d'environ 14 pour cent. Le butanol est encore plus toxique, tuant les microbes à une concentration d'environ 2 %. Cette toxicité est l'un des problèmes majeurs auxquels sont confrontés les procédés butanol. Faire un produit qui est relativement non toxique pour la culture, dit Somerville, est vraiment important pour augmenter le rendement.

Liao ne pense pas que la toxicité sera un frein au spectacle. Il dit que les bactéries pourraient être modifiées pour les rendre plus tolérantes à l'alcool. Mais, dit-il, l'augmentation du rendement sera entre les mains de l'entreprise qui licencie la nouvelle technologie.

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