Des chimistes de l’EPFL ont développé une méthode susceptible d’accroître de manière significative le rendement en sucre des plantes, améliorant ainsi la production de carburants renouvelables, de produits chimiques et de matériaux.
Produire des carburants et des produits chimiques à partir de la biomasse (bois, herbe, etc.) constitue l’une des solutions les plus prometteuses pour développer une économie renouvelable. Le processus implique de décomposer, ou de «déconstruire» des plantes, pour produire des hydrates de carbone simples, principalement sous la forme de sucres simples tels que le xylose et le glucose. Mais si ces sucres sont précieux, les processus courants utilisés pour déconstruire les plantes finissent souvent par les dégrader.
Le laboratoire de Jeremy Luterbacher à l’EPFL vient de développer une méthode chimique qui stabilise les sucres simples et prévient leur dégradation. Cette méthode pourrait signifier que les chimistes n’auront plus à chercher un juste milieu pour déconstruire la plante tout en évitant la dégradation du produit final.
La nouvelle méthode change la susceptibilité chimique des sucres à la déshydratation et à la dégradation en leur attachant des aldéhydes. Le processus est réversible, ce qui signifie que les sucres peuvent être récupérés après déconstruction.
Les chimistes ont testé leur méthode sur du bois de hêtre. D’abord, ils l’ont réduit en pulpe au moyen d’une technique de fabrication du papier appelée organosolve, qui solubilise le bois en acétone et en éthanol. Mais pour fixer des aldéhydes sur les sucres, les scientifiques ont mélangé le bois de hêtre avec du formaldéhyde.
Grâce à cette approche, ils ont pu récupérer 90% de sucres de xylose, contre seulement 16% sans formaldéhyde. Lorsqu’ils ont décomposé la pulpe résiduelle en glucose, le rendement en hydrate de carbone a dépassé 70%, contre 28% sans formaldéhyde.
«Jusqu’ici, les gens se sont toujours tournés vers des systèmes souvent coûteux pour limiter la dégradation du sucre», dit Jeremy Luterbacher. «Avec la stabilisation, vous vous préoccupez moins de cette dégradation, ce qui vous rend plus libre pour développer des transformations de la plante plus rapides et meilleur marché, en accélérant potentiellement l’émergence de produits de consommation renouvelables».
Légende : Du bois de hêtre en cours de déconstruction. Crédit: Ydna Questell-Santiago (Laboratoire des procédés durables et catalytiques de l’EPFL)
Financement : Fonds National Suisse ; Centre de compétence suisse pour la recherche énergétique: Biomasse. For a Swiss Energy Future (Commission pour la technologie et l'innovation) EPFL
Références : Ydna M. Questell-Santiago, Raquel Zambrano-Valera, Masoud Talebi Amiri, Jeremy S. Luterbacher. Carbohydrate stabilization extends the kinetic limits of chemical polysaccharide depolymerization. Nature Chemistry 17 September 2018. DOI: 10.1038/s41557-018-0134-4
