Les bactéries fabriquent du diesel à partir de la biomasse

Les bactéries modifiées ont été recâblées avec la machinerie génétique nécessaire pour convertir la cellulose en une gamme de produits chimiques, y compris le carburant diesel. La bactérie, développée par la société South San Francisco LS9 en collaboration avec des chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley, fabriquent les enzymes nécessaires à chaque étape de la voie de synthèse et peuvent convertir la biomasse en carburant sans nécessiter de traitement supplémentaire. LS9 a démontré la présence de bactéries dans des réacteurs à l'échelle pilote et prévoit d'étendre le processus à un niveau commercial plus tard cette année.

Pouvoir des bactéries : Les bactéries E. coli sur cette image microscopique excrètent des gouttelettes de carburant diesel. Les bactéries sont les petits bâtonnets sombres regroupés dans les coins supérieurs et en bas de l'image.

Jay Keasling , professeur de génie chimique et de bio-ingénierie à l'UC Berkeley et l'un des fondateurs de LS9, et scientifiques de LS9 rapportent l'ingénierie E. coli bactéries pour synthétiser et excréter l'enzyme hémicellulase, qui décompose la cellulose en sucres. Les bactéries peuvent ensuite convertir ces sucres en une variété de produits chimiques, notamment du carburant diesel. Les produits finaux sont excrétés par les bactéries puis flottent en haut de la cuve de fermentation avant d'être siphonnés.

En utilisant ces méthodes, il est possible de créer une gamme de carburants à partir de la biomasse, mais LS9 se concentre pour le moment sur le diesel plutôt que sur des carburants similaires à l'essence, dit Stéphane del Cardayre , vice-président de la recherche et du développement de l'entreprise. Les spécifications du diesel sont plus faciles à respecter et le marché du diesel croît de 2 à 4 % par an, tandis que celui de l'essence est stable. En mai dernier, LS9 s'est associé à Procter & Gamble pour développer des carburants ainsi que des produits chimiques de base.

L'effort de LS9 fait partie d'une poussée croissante des bio-ingénieurs pour réduire le coût des biocarburants en développant des microbes qui peuvent transformer la biomasse, comme le panic raide et les déchets agricoles, en carburants sans aucun traitement supplémentaire qui nécessiterait des catalyseurs coûteux et des températures élevées. Les microbes ne peuvent généralement effectuer qu'une partie de la conversion, nécessitant un post-traitement pour convertir les précurseurs chimiques fabriqués par les microbes. Le nouvellement conçu E. coli sont un véhicule unique qui peut accomplir tout cela à la fois, fournissant un processus très efficace pour fabriquer des produits déjà sur le marché, dit David Berry , partenaire de Flagship Ventures, qui a cofondé LS9.

Le processus de LS9 est basé sur E. coli la machinerie métabolique des bactéries pour convertir les sucres en acides gras, qu'elles utilisent ensuite pour fabriquer d'autres molécules. L'avantage de travailler avec E. coli est que l'organisme, un cheval de bataille de la biologie moléculaire, est bien connu et facile à cultiver, dit Keasling. Et la voie des acides gras de la bactérie est plus efficace pour transformer les matières premières en carburant que les voies métaboliques utilisées par d'autres sociétés de biologie synthétique.

Les acides gras sont une grande classe de molécules qui peuvent former la base de nombreux produits chimiques et carburants de base conventionnellement dérivés du pétrole. Ces voies métaboliques sont des réseaux complexes, et en tirer parti nécessitait de modifier plusieurs des gènes existants de la bactérie ainsi que d'en ajouter de nouveaux. Après des années d'ingénierie, dit Keasling, nous pouvons obtenir la molécule que nous voulons spécifiquement.

Del Cardayre dit que LS9 a testé le processus de production de diesel dans son usine pilote de 1 000 litres dans le sud de San Francisco en utilisant la canne à sucre comme matière première. La société étendra le processus à un niveau commercial dans une usine de 75 000 litres cette année.

LS9 n'est pas la seule entreprise à transformer la canne à sucre en diesel : l'année dernière, une autre entreprise de biologie synthétique fondée par Keasling, Amyris Biotechnologies d'Emeryville, en Californie, a ouvert une usine de démonstration à Campinis, au Brésil. Le processus d'Amyris est basé sur la levure conçue pour convertir les sucres en précurseurs d'hydrocarbures. Del Cardayre dit que LS9 pourrait également ouvrir une usine au Brésil, mais parce que les nouvelles bactéries peuvent convertir la cellulose, pas seulement le sucre, la société n'est pas liée à la canne à sucre ou à toute autre matière première.

Jim Collins , professeur de génie biomédical à l'Université de Boston, dit que la question est maintenant de savoir si le processus de LS9 sera rentable à grande échelle. Au fur et à mesure que vous passez de 10 gallons à des milliers de gallons, la biologie change et les analyses qui fonctionnaient bien en laboratoire ne fonctionnent plus, note Collins, car l'environnement des microbes change. La question intéressante au cours des prochaines années est de savoir quelle entreprise peut obtenir des rendements suffisamment élevés et mettre ses processus à niveau pour réduire les coûts, explique Collins.

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