Valorisation des ressources renouvelables : de la production d'éthanol au développement de nouveaux bioproduits

Industrial exploitation of renewable ressources: from ethanol production to bioproducts development

IFP, Département de Biotechnologie, 1 et 4 avenue de Bois-Préau, 92852 Rueil-Malmaison Cedex, France

Reçu : 19 Mai 2008

Résumé

Les organismes vivants en général, et les plantes cultivées en particulier, sont les réservoirs d'une quantité impressionnante de molécules ayant des propriétés variées et impliquées à tous les niveaux (structure, stockage, activité biologique etc.). Longtemps utilisée dans son intégralité ou après des transformations élémentaires pour l'alimentation, le chauffage ou encore le papier, la matière première végétale entre maintenant dans une nouvelle ère : celle de la bioraffinerie ou raffinerie du végétal. Ce concept, né dans les années 90, se base sur le modèle de la raffinerie pétrolière. L'agriculture génère en effet des tonnes de co-produits qui, pendant longtemps, furent considérés comme des déchets. Mais la valorisation de ces sous-produits est aujourd'hui un enjeu économique et écologique, l'utilisation de matières premières renouvelables en lieu et place d'équivalents fossiles contribue en effet à la préservation de l'environnement par réduction des émissions de CO₂, principal gaz à effet de serre de la planète. 
L'objectif est donc de fractionner la plante ou ses co-produits, puis de purifier et transformer les différents éléments afin d'obtenir soit des biocarburants soit ce qu'on appelle aujourd'hui des "bioproduits" comme les bioplastiques ou les tensioactifs. Dans cette perspective, les champignons filamenteux, capables de coloniser une grande variété de végétaux, produisent de nombreuses enzymes adaptées à la modification de ce type de substrats. L'exemple, peut-être le plus avancé industriellement aujourd'hui, est la fabrication de bioéthanol de seconde génération c'est-à-dire à partir de matériaux organiques renouvelables. Il comprend notamment une étape d'hydrolyse enzymatique de la biomasse nécessitant différentes cellulases produites par des champignons de type Trichoderma. Cette première étape ouvre la voie vers une diversification des ressources énergétiques dans le domaine du transport et contribue à l'essor de la chimie végétale qui a pour but de se substituer partiellement à la pétrochimie.

Abstract

Plants, which are one of major groups of life forms, are constituted of an amazing number of molecules such as sugars, proteins, phenolic compounds etc. These molecules display multiple and complementary properties involved in various compartments of plants (structure, storage, biological activity etc.). The first uses of plants in industry were for food and feed, paper manufacturing or combustion. In the coming decades, these renewable biological materials will be the basis of a new concept: the “biorefiner” i.e. the chemical conversion of the whole plant to various products and uses. This concept, born in the 90ies, is analogous to today's petroleum refinery, which produces multiple fuels and derivative products from petroleum. Agriculture generates lots of co-products which were most often