04.10.2022 - Universität Konstanz

Les algues comme bioraffineries microscopiques

Un chimiste réussit à franchir une étape clé vers la production de produits chimiques durables dans des microfacteurs vivants.

Les matières premières fossiles sont limitées et ne sont pas disponibles et extractibles partout dans le monde - comme nous en prenons conscience actuellement par l'exemple des combustibles fossiles et la hausse des prix de l'énergie. Les sources de matières premières renouvelables joueront donc un rôle de plus en plus important à l'avenir : comme sources d'énergie, mais aussi, idéalement, comme fournisseurs d'éléments de base pour des produits chimiques et des matériaux plus respectueux de l'environnement.

Pour pouvoir utiliser des matières premières renouvelables - comme les huiles végétales - dans la production de produits chimiques, il faut d'abord les traiter et, dans certains cas, les transformer chimiquement. Dans l'industrie, ce processus est communément appelé "raffinage". Jusqu'à présent, des processus complexes étaient nécessaires pour extraire et séparer les bio-matières premières des cellules dans lesquelles elles étaient produites, avant que les matières puissent être améliorées et transformées.

Développer la machinerie naturelle des cellules

La chercheuse doctorale Natalie Schunck et le professeur Stefan Mecking du département de chimie de l'université de Constance ont trouvé un moyen de rendre l'étape de valorisation des matières premières durables beaucoup plus efficace. Ils sont parvenus à introduire des catalyseurs synthétiques appropriés, c'est-à-dire des substances qui provoquent les réactions de valorisation souhaitées, dans des algues unicellulaires, plus précisément à l'endroit où elles produisent et stockent leurs lipides.

Dans leur récent article paru dans Angewandte Chemie, les chercheurs décrivent comment les catalyseurs ont été transportés avec succès jusqu'à leur destination. En outre, ils apportent la preuve que le catalyseur qu'ils ont utilisé reste stable dans les compartiments de stockage des lipides des cellules d'algues et qu'il y remplit la tâche prévue : la conversion des acides gras insaturés des cellules d'algues en blocs de construction modifiés à longue chaîne, adaptés à la production de produits chimiques durables. "En introduisant les catalyseurs, nous avons réussi à ajouter à la machinerie des algues une réaction chimique qui ne se produit pas dans la nature mais qui est très importante pour la valorisation des huiles et des graisses dans l'industrie de transformation des matières premières : la métathèse des oléfines. Les cellules d'algues pourraient donc être transformées en de minuscules raffineries", résume M. Mecking.

Lier le dioxyde de carbone atmosphérique

Les microalgues choisies par Schunck constituent un défi, car elles possèdent une paroi cellulaire qu'il faut surmonter. Afin de faire passer son catalyseur en fraude jusqu'à sa destination, la chercheuse a eu recours à une astuce : elle a couplé le catalyseur à un colorant normalement utilisé pour colorer les réserves de lipides des cellules d'algues. De cette façon, elle a pu s'assurer et également observer que le catalyseur atteignait sa cible. "Natalie Schunck a réussi ce travail expérimental très difficile grâce à ses qualités exceptionnelles de chercheuse. Ce projet exigeait une grande expertise en chimie et de solides connaissances en biologie, qu'elle avait toutes deux acquises dans le cadre du programme d'études en sciences de la vie", explique M. Mecking.

Les avantages décisifs de ces algues sont évidents : elles sont photoautotrophes, utilisant le dioxyde de carbone atmosphérique comme source de carbone et la lumière du soleil comme source d'énergie pour la photosynthèse de composés chimiques complexes, tels que leurs acides gras. Cela en fait des candidats prometteurs lorsqu'il s'agit de trouver des producteurs de ressources renouvelables. "En élargissant le spectre fonctionnel des algues, nous nous rapprochons de leur utilisation à long terme comme micro-usine vivante de produits chimiques durables", conclut M. Mecking.

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