Production d’hydrogène à partir de cellules vivantes

Avec une somme globale de 4,3 millions d’euros, le Ministère fédéral [allemand] de l’enseignement et de la recherche (BMBF) soutient le projet de production de "biohydrogène" réalisé à échelle nationale : sous la direction du Prof. Dr. Matthias Rögner (biochimie des plantes, faculté de biologie et biotechnologies de l’Université technique de la Ruhr à Bochum (RUB) ), huit groupes de travail internationaux à compétences interdisciplinaires se penchent sur le développement d’une "cellule-design" biologique, susceptible de produire de l’hydrogène à partir d’eau à l’aide de l’énergie solaire.

Le projet s’étendra sur trois ans. Participent à ce projet des biochimistes et chimistes, biophysiciens et physiciens-chimistes, microbiologistes et techniciens de procédés provenant de Bochum, Berlin, Bielefeld, Cologne et Mülheim. La chaire du RUB, chargé de la coordination, recevra à elle seule 2,2 millions d’euros.

Les chercheurs exploitent la photosynthèse de cyanobactéries unicellulaires ("algues bleues", [1]), qu’ils couplent directement avec l’enzyme hydrogénase, productrice d’hydrogène. Comme les cyanobactéries ne possèdent pas d’hydrogénase performante, les scientifiques "importent" l’enzyme à partir d’algues vertes – et optimisent ainsi le procédé, de sorte qu’il demeure également fonctionnel avec de l’oxygène. Par liaison directe avec le processus d’hydrolyse photobiologique, devraient ainsi être atteints des taux de production d’hydrogène d’un facteur au moins 100 fois supérieur au taux maximal atteint jusqu’à présent avec des organismes photosynthétiques.

La condition préalable à ce procédé consiste à modifier le métabolisme énergétique de la cellule en plusieurs étapes, de sorte que les cellules d’algues bleues transforment plus de 75% de l’énergie disponible pour produire de l’hydrogène à la place de la biomasse. La cellule de cyanobactérie est reconvertie en pratique en catalyseur vivant, qui se multiplie en continu par division et n’a aucune existence propre en dehors de l’eau, des sels nutritifs et de l’énergie solaire.

Les analyses de coûts menées par le Prof. Dr. Hermann-Josef Wagner (chaire des systèmes énergétiques et de l’économie énergétique, faculté de construction mécanique de la RUB) démontrent que l’hydrogène produit par ces "cellules-design" d’avenir peut être compétitif, à condition qu’il permette en même temps de développer des systèmes de fermentation de masse pour les microalgues ("photo-bio-fermenteur"), dont le prix demeurerait à 10% inférieur aux coûts des systèmes disponibles jusqu’à présent. De tels développements constituent une part déterminante du projet, et ils ont déjà été abordés avec succès par les entreprises environnantes.

Le nouveau projet soutenu par le BMBF et intitulé "systèmes naturels design pour la production d’hydrogène aidée par la lumière" se base sur le projet du BMBF "Bio-H2" [2] terminé il y a peu de temps, dans le cadre duquel des chercheurs ont développé une "biobatterie" sous la direction du RUB – un système semi-artificiel pour la production de biohydrogène. Pour le projet actuel de conception de cellules "naturelles" comme fournisseurs d’énergie, le BMBF a doublé les moyens financiers accordés.

[1] Les cyanobactéries sont des procaryotes photosynthétiques, c’est-à-dire qu’elles utilisent comme source d’énergie l’énergie lumineuse, qu’elles transforment en énergie chimique utilisable par la cellule en fixant du CO2 et en libérant de l’O2. L’oxydation de l’eau en oxygène au cours de la photosynthèse est une propriété qui sépare totalement les cyanobactéries des autres procaryotes photosynthétiques, les bactéries pourpres et vertes.

[2] Informations supplémentaires sur le site internet de Bio-H2 (en allemand) : http://www.bio-h2.de
– Informations supplémentaires sur Bio-H2 (en anglais) : http://www.eihp.org/public/documents/fuero/BIO-H2.pdf

 

[BE Allemagne numéro 445 (16/07/2009) – Ambassade de France en Allemagne / ADIT – http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/59986.htm]

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