Des chercheurs du Wyss Institute de l’université Harvard ont modifié une bactérie marine pour accélérer la dissolution de l’olivine dans l’eau de mer, augmentant la capture de CO2 atmosphérique, selon une étude publiée vendredi dans Nature Biotechnology.
Des chercheurs du Wyss Institute de l’université Harvard ont modifié génétiquement une bactérie marine commune, Alteromonas macleodii, afin d’accélérer l’altération d’un minéral silicaté, l’olivine, dans l’eau de mer. La réaction libère du fer et favorise la capture du dioxyde de carbone atmosphérique. Les résultats, publiés dans Nature Biotechnology, montrent une dissolution du minéral 2,6 fois plus rapide dans des bioréacteurs alimentés en eau de mer brute du port de Boston.
Un mécanisme microbien continu
L’équipe dirigée par Pamela Silver et Michael Springer, membres du corps professoral du Wyss Institute, a modifié A. macleodii pour qu’elle produise en continu des sidérophores. Les sidérophores arrachent l’oxyde de fer, ou rouille, des surfaces minérales. Dans des conditions naturelles, le fer issu de l’altération de l’olivine s’oxyde et recouvre le minéral, freinant la dissolution et limitant la capture de CO2. Les bactéries sauvages sécrètent des sidérophores pour prélever du fer, mais interrompent la production dès que leurs besoins sont satisfaits. Le fer arraché constitue aussi un nutriment pour les micro-organismes.
« Une fois que les bactéries sauvages ont assez de fer pour se développer, elles arrêtent complètement de produire des sidérophores », explique Neil Dalvie, premier auteur de l’étude et ancien chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Silver. « Pour permettre une altération accélérée à grande échelle, nous avons modifié A. macleodii afin qu’elle produise toujours des sidérophores. Nous avons en quelque sorte découplé la production de sidérophores des niveaux de fer ambiants. »
Contourner la passivation minérale
L’altération de l’olivine mobilise des alcalins et consomme du CO2 dissous, augmentant la capacité de l’eau de mer à absorber du carbone atmosphérique. Le ralentissement provient de l’oxydation du fer à la surface du minéral, qui forme une couche de rouille. La production continue de sidérophores par la bactérie modifiée empêche le dépôt de bloquer la réaction.
Du laboratoire aux bioréacteurs pilotes
Après des essais à petite échelle dans des bioréacteurs eVOLVER, l’équipe a déployé des systèmes pilotes contenant plusieurs kilogrammes de sable d’olivine verte immergé dans des litres d’eau de mer non traitée. En fonctionnement en régime permanent, le dispositif a capturé 0,5 gramme de CO2 atmosphérique par jour. Une analyse du cycle de vie, menée avec le groupe de Steven Davis à la Stanford Doerr School of Sustainability, confirme qu’une élimination nette de carbone est atteignable et identifie les paramètres à réunir pour une viabilité industrielle.
Applications envisagées
Les chercheurs projettent de cultiver les bactéries modifiées dans de grands bassins ouverts, comparables à des stations de traitement des eaux usées. L’eau de mer serait pompée en continu, puis rejetée dans l’océan avec une alcalinité et une charge en carbone accrues. Les prochaines étapes portent sur l’identification de matières premières minérales économiquement viables et sur la possibilité d’extraire des métaux précieux parallèlement à la séquestration du carbone.
Selon Pamela Silver, les travaux montrent qu’une ingénierie environnementale simple à mettre en œuvre et sans risque peut être déployée dans de nombreux sites avec des résultats concrets en matière de décarbonation.
Article : « Engineered bacterial siderophore production accelerates rock weathering for carbon removal » – DOI : 10.1038/s41587-026-03288-w
Source : Wyss I.
