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Un meilleur bogue de biocarburant
Un minuscule microbe trouvé dans la baie de Chesapeake fait l'objet d'une étude intense pour une startup de biotechnologie à College Park, dans le Maryland. Zymetis a génétiquement modifié une bactérie rare mangeuse de cellulose pour décomposer et convertir la cellulose en sucres nécessaires à la fabrication d'éthanol, et a récemment terminé son premier essai à l'échelle commerciale. Plus tôt cette année, la société a soumis le microbe modifié à une série de tests dans de grands fermenteurs et a découvert qu'elle était capable de convertir une tonne de fibre végétale cellulosique en sucre en 72 heures. L'essai, selon les chercheurs, illustre le potentiel de l'organisme à aider à produire de l'éthanol à moindre coût et efficacement à l'échelle industrielle. Zymetis lève maintenant le premier tour de capital-risque pour amener la technologie à des applications commerciales.
Microbe mangeur de cellulose : Steve Hutcheson, président et CTO de Zymetis, montre une culture de la bactérie S. degradans , trouvé dans la baie de Chesapeake il y a plus de 20 ans.
Scott Laughlin, PDG de Zymetis, a déclaré qu'au cours des deux dernières années, les scientifiques de l'entreprise ont travaillé pour rééquiper et gonfler le minuscule organisme. Le principal avantage du microbe est sa capacité à combiner naturellement deux étapes majeures du processus d'éthanol, ce qui, selon la société, pourrait réduire considérablement les coûts élevés de production d'éthanol à partir de biomasse cellulosique comme le panic raide, les copeaux de bois et la pâte à papier. L'entreprise fait passer à l'organisme une série d'essais pour étudier comment le système pourrait être appliqué à l'échelle industrielle.
La production d'éthanol à partir de sources cellulosiques est un processus coûteux en plusieurs étapes. La matière première cellulosique est d'abord prétraitée avec de la chaleur et des produits chimiques pour briser les parois cellulaires dures du matériau. Des enzymes fabriquées coûteuses sont ensuite ajoutées au mélange pour convertir la cellulose purifiée en glucose, qui est ensuite traité avec de la levure qui transforme les sucres en éthanol. En conséquence, les scientifiques et plusieurs entreprises en démarrage développent des microbes améliorés qui pourraient accomplir plusieurs de ces étapes, rendant ainsi les biocarburants résultants plus compétitifs par rapport aux combustibles fossiles.
Vers cet objectif, Laughlin dit que la société a développé un système de production d'éthanol qui tourne autour d'un microbe qui combine rapidement et efficacement les deux premières étapes du processus d'éthanol conventionnel. Il a la capacité de décomposer la matière végétale entière et il excrète des enzymes qui décomposent la cellulose, [qui fonctionne] très bien en solution, explique Laughlin.
Le microbe sur lequel l'entreprise mise est Saccharophage dégradant , une bactérie trouvée dans les marais de la baie de Chesapeake qui ronge les matières végétales mortes et les déchets solides, les décomposant en glucose. En 2003, Steve Hutcheson , professeur de biologie cellulaire et de génétique moléculaire à l'Université du Maryland, a passé au peigne fin le génome de l'organisme et a découvert qu'il possédait une combinaison d'enzymes qui brisaient les parois cellulaires dures des plantes mortes et convertissaient la cellulose restante en sucres - deux propriétés précieuses dans produire de l'éthanol cellulosique. En 2006, Hutcheson a fondé Zymetis afin de pomper les performances du microbe à une échelle commerciale.
Depuis, l'entreprise travaille avec des souches de S. degradans , identifiant des ensembles d'enzymes responsables de la décomposition d'une variété de matériaux, des journaux aux plantes mortes en passant par les déchets solides. Hutcheson et ses collègues ont activé certains gènes pour augmenter l'activité de ces enzymes et désactivé d'autres gènes contrôlant les comportements inhibiteurs du microbe, tels que ceux qui lui disent d'arrêter de se nourrir. En conséquence, l'organisme génétiquement modifié pompe beaucoup plus d'enzymes qu'il ne le ferait normalement.
Laughlin et ses collègues ont récemment testé l'organisme et ont découvert que l'organisme mâchait une tonne de fibres végétales cellulosiques, convertissant la pulpe en sucre en 72 heures, un processus qui prend normalement des années dans la nature. À l'heure actuelle, nous travaillons sur une échelle de temps de 24 à 72 heures, explique Laughlin. C'est plus une question économique pour le rendre plus rapide, mais à quel prix ? Nous travaillons donc sur une multitude de protocoles de traitement sur différentes échelles de temps pour trouver une exécution optimale.
La société associe le microbe à une souche de levure qui convertit le sucre en éthanol à mesure que le microbe décompose la cellulose. L'objectif de Zymetis est de développer des unités de fabrication capables de produire environ 10 millions de gallons d'éthanol par an, une production relativement modeste. Mais Laughlin dit que penser plus petit pourrait conduire à une production locale d'éthanol plus efficace, et il envisage de s'associer avec des papeteries et des installations de traitement des déchets solides pour produire de l'éthanol sur place.
Si vous regardez une usine d'éthanol de maïs, c'est cette grande usine imposante, dit Laughlin. Nous préférons localiser des usines plus petites et efficaces de manière distribuée aux endroits où cette fibre résiduelle est disponible, et ce faisant, nous obtenons beaucoup d'efficacité et pouvons arriver sur le marché plus rapidement, et nous n'avons pas à cultiver la fibre . Laughlin dit que la société vise à mettre en place une installation pilote de co-implantation avec un partenaire non divulgué d'ici la mi-2010.
Qteros , une entreprise de biotechnologie située à Marlborough, MA, utilise des méthodes similaires pour augmenter la production d'éthanol cellulosique. Les chercheurs y développent un microbe qui combine les deux dernières étapes de la production d'éthanol : la conversion de la cellulose en sucre et la transformation du sucre en éthanol. William Frey, PDG de Qteros, déclare que l'approche de Zymetis s'inscrit dans un défi majeur pour rendre l'éthanol cellulosique abordable.
Une grande partie du coût est associée au prétraitement et également à l'hydrolyse enzymatique, explique Frey. L'industrie recherche des technologies économiques et évolutives, et les solutions microbiennes ont la capacité de réduire le nombre d'étapes et le coût, et c'est un gros morceau.