Produire des plastiques et textiles à partir de déchets biomasses

De nouvelles méthodes en biotechnologie et chimie pourraient faciliter la production de produits chimiques, de matériaux et de combustibles à partir de ressources naturelles renouvelables.

Le centre d’excellence de l’Académie de Finlande (CoE) en biotechnologie blanche se concentre sur la découverte et le développement de cellules microbiennes, ou d’usines cellulaires capables de produire de nouveaux composés utiles à partir des sucres de la biomasse végétale. Ces composés peuvent être utilisés, par exemple, dans la fabrication de bio-plastiques ou dans des applications médicales.

"Par le biais de la technologie génétique, on peut modifier le métabolisme microbien et ainsi produire des acides organiques pour un large éventail d’applications industrielles. Ils peuvent être utilisés, entre autres choses, pour la fabrication de plastique et de nouveaux matériaux textiles, voire dans les technologies d’emballage", a expliqué Merja Penttilä, professeur de recherche et directeur du Centre d’excellence.

Les nouvelles méthodes jouent un rôle clé lorsque diverses industries développent des processus de production "respectueux de l’environnement et économes en énergie". L’utilisation de ressources naturelles renouvelables, telles que les déchets agricoles ou industriels, pourront rendre les industries moins dépendantes des matières premières issues du pétrole et, par conséquent, participer à la réduction des émissions de dioxyde de carbone dans l’atmosphère.

Le CoE développe également des méthodes de mesure très sensibles et étudie les fonctions des cellules microbiennes au niveau moléculaire. "Nous avons besoin de ces informations pour être en mesure de développer des procédés efficaces pour l’avenir. Par exemple, nous construisons de nouveaux instruments micro et nanoscopiques pour mesurer et contrôler la productivité microbienne dans des bioréacteurs en cours de production."

Le métabolisme des microbes est modifié de sorte qu’ils convertissent les sucres de la biomasse végétale en acides de sucre et leurs dérivés. Ces composés peuvent servir de matières premières pour de nouveaux types de polyesters, dont les propriétés – telles que la solubilité de l’eau et la dégradation extrêmement rapide en substances naturelles – peuvent être utilisées, par exemple, en médecine. En modifiant les acides de sucre, il est également possible de produire des composés qui peuvent remplacer les acides aromatiques à base d’huile dans la fabrication de matières plastiques thermodurcissables et les textiles.

"Les acides de sucre peuvent être utilisés pour produire des plastiques biodégradables, comme les polyamides, ou des composants fonctionnels qui augmentent la capacité de la cellulose à absorber l’eau. De nouveaux matériaux pourraient remplacer les composants absorbants non biodégradables actuellement disponibles dans des produits d’hygiène. Les acides de sucre sont également une source d’hydroxy-acides, telle que l’acide glycolique, dont la barrière à l’oxygène le rend approprié pour l’emballage alimentaire," a expliqué le professeur Ali Harlin.

Afin d’être en mesure de remplacer, à l’avenir, la production industrielle en grande partie pétrochimique avec de nouveaux procédés basés sur la biomasse des déchets, ces nouveaux processus se doivent d’être extrêmement efficaces. "Un défi majeur consiste à savoir comment rendre optimal la production d’organismes des bioprocédés, que sont les microbes, afin d’utiliser les sucres de la biomasse et de les convertir en composés voulus de la manière la plus efficace. Ce travail de développement appelle à des compétences pluridisciplinaires allant des biosciences à l’ingénierie."

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