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Organismes modifiés pour fabriquer du sucre bon marché
Dans le but de rendre les biocarburants moins chers, une startup appelée Proterro , basée à Princeton, New Jersey, développe un moyen de réduire le coût de fabrication du sucre, un élément de base pour l'éthanol. L'entreprise conçoit des micro-organismes photosynthétiques pour sécréter de grandes quantités de sucre, et elle conçoit un bioréacteur pour faire croître les organismes en utilisant de petites quantités d'eau.
Mini plantation de sucre : Ce prototype de bioréacteur construit par la startup Proterro est utilisé pour la culture de micro-organismes qui sécrètent du sucre. Les micro-organismes se développent sur le tissu au centre du récipient.
Les micro-organismes photosynthétiques, tels que les algues, sont généralement appréciés pour leur capacité à produire des huiles. Proterro a choisi de se concentrer sur la production de sucre car c'est la source d'éthanol pour les biocarburants, et c'est aussi le point de départ de nouveaux procédés pour fabriquer d'autres types de biocarburants.
Aujourd'hui, la quasi-totalité du sucre destiné aux biocarburants est fabriqué à partir de maïs ou de canne à sucre, et plusieurs entreprises développent des procédés de fabrication de sucre à partir de matières cellulosiques abondantes telles que l'herbe et les copeaux de bois. Mais en tant que matière première pour fabriquer des biocarburants, le sucre est encore trop cher, déclare Kef Kasdin, PDG de Proterro. Seul le sucre de canne à sucre est suffisamment bon marché pour avoir un sens économique, et il ne peut être cultivé à moindre coût que dans certains endroits, comme le Brésil.
Les micro-organismes de Proterro, un type de cyanobactérie, peuvent produire des rendements de sucre par acre bien plus élevés que la canne à sucre et d'autres sources conventionnelles, explique Kasdin. Les plantes de canne à sucre utilisent l'eau et l'énergie du soleil pour produire beaucoup de biomasse qui n'est pas du sucre, puis cette biomasse volumineuse doit être transportée et le sucre extrait, ce qui contribue à son coût. Dans le système de Proterro, une plus grande partie de l'eau et de l'énergie du soleil est dirigée vers la fabrication de sucre au lieu de soutenir la biomasse, et les organismes n'ont pas besoin d'être récoltés. Au lieu de cela, ils sécrètent en permanence du sucre sous une forme facile à utiliser pour fabriquer des biocarburants.
Les microbes de Proterro produisent naturellement du saccharose lorsque l'eau dans laquelle ils poussent devient trop salée - c'est un mécanisme de défense pour empêcher l'eau d'être aspirée dans l'eau environnante par osmose. La société a identifié les gènes qui déclenchent ce mécanisme et a conçu les organismes pour l'activer. Les chercheurs ont également conçu les organismes pour sécréter le sucre, ce qui le rend plus facile à collecter. Dans les approches conventionnelles de fabrication de carburants utilisant des algues ou des cyanobactéries, les organismes doivent être récoltés et essorés - l'huile ou le sucre est ensuite isolé du reste de la biomasse, ce qui est l'une des raisons pour lesquelles les carburants à base d'algues sont chers.
La croissance des cyanobactéries et d'autres micro-organismes photosynthétiques tels que les algues nécessite également généralement une grande quantité d'eau - elles sont cultivées dans des étangs ou dans de grands récipients transparents remplis d'eau. Proterro développe un nouveau bioréacteur qui n'immerge pas les cyanobactéries dans l'eau. Au lieu de cela, ils sont cultivés sur du tissu imbibé d'eau à l'aide d'un système d'alimentation goutte à goutte. Les organismes n'ont pas besoin d'être immergés, mais simplement nourris avec un filet d'eau, dit Kasdin.
L'approche est similaire à celle développée par Joule Unlimited, sauf que Joule a conçu ses organismes pour produire directement du carburant. Kasdin dit que Proterro a choisi un processus que les organismes font naturellement, qui, espère-t-il, rendra les organismes plus faciles à développer et à maintenir. Elle dit également que les bioréacteurs à faible eau de Proterro pourraient également réduire les coûts par rapport à ceux de Joule, qui plongent les organismes dans l'eau.
Proterro, qui a été fondée en 2008 et a levé 5 millions de dollars en capital-risque, en est encore à ses débuts. Il a démontré des versions modifiées des cyanobactéries sécrétant du sucre et fabriqué des prototypes de bioréacteurs. Mais on ne sait toujours pas exactement à quel point les rendements seront élevés, ou combien moins d'eau sera utilisée que les méthodes conventionnelles de fabrication du sucre - ou même si cela peut rendre le sucre moins cher qu'il ne peut être fabriqué à partir de la canne à sucre.
Le fait que les organismes n'aient pas besoin de beaucoup d'eau et puissent sécréter le sucre rend la technologie attrayante, explique Jianping Yu, scientifique au National Renewable Energy Laboratory à Golden, Colorado. De plus, dit-il, il a déjà été démontré que les algues et les cyanobactéries peuvent produire des rendements élevés par acre. Mais il dit que l'entreprise sera confrontée à de nombreux défis. Le plus important vient du fait qu'en sécrétant du sucre, les organismes créent un environnement idéal pour de nombreux autres organismes. Ces autres organismes pourraient étouffer les cyanobactéries, ce qui obligerait à nettoyer fréquemment les bioréacteurs et à cultiver de nouveaux lots de cyanobactéries. Cela rendrait le système trop cher.
Les entreprises de biocarburants qui se rapprochent des processus industriels établis ont de meilleures chances de succès, déclare Mark Bünger, directeur de recherche chez Lux Research. L'arène des biocarburants a beaucoup de défis, et Proterro essaie de les relever tous en même temps. C'est un gros pari audacieux.