Les secrets des biomolécules

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Fer de lance de la R&D de SUEZ, le Centre international de recherche sur l’eau et l’environnement (CIRSEE) mène des recherches pour imaginer de nouveaux modes de valorisation des déchets, parmi lesquels leur transformation en biomolécules. Une dizaine de projets en lien avec cette problématique y ont cours et un nouveau laboratoire spécialisé vient tout juste d’être créé !

La plupart de nos déchets, qu’ils soient agricoles, domestiques ou industriels, constituent une immense réserve de matières premières secondaires. Parmi la multitude des voies de valorisation envisageables, il est possible de transformer ces déchets en molécules présentant un intérêt pour la chimie verte.

Introduction à la « chimie verte »

Initié dans les années 1990, le mouvement dit de la chimie verte a pour but de limiter l’usage des ressources non renouvelables ainsi que les impacts environnementaux associés à la production des composés chimiques et de leurs dérivés. Parfois appelée « chimie écologique », cette discipline imagine de nouveaux procédés et des voies de synthèse plus « propres », et favorise l’utilisation de matières premières d’origine renouvelable (biomasse végétale et animale). Appelés « biomolécules » ou molécules « biosourcées », les produits issus de la conversion de cette biomasse remplacent avantageusement les molécules pétrosourcées, qui reposent sur l’exploitation d’un carbone d’origine fossile (pétrole, gaz naturel, charbon). Dans un contexte d’épuisement des ressources, ces biomolécules représentent un intérêt capital pour de nombreuses industries : chimie, énergie, agroalimentaire, pharmacie…

Une diversité de procédés (mécaniques, biologiques, thermiques, catalytiques…) rassemblés au sein de bioraffineries permettent de produire ces biomolécules, selon deux approches principales : d’une part, l’approche structurale qui isole des biomolécules similaires à celles utilisées dans la chimie du carbone fossile, pour les substituer, d’autre part, l’approche fonctionnelle, qui explore de son côté des voies d’obtention de nouvelles molécules qui bénéficieraient de propriétés équivalentes ou supérieures à celles des molécules pétrosourcées.

Les bioraffineries actuelles fonctionnent essentiellement à partir de biomasse alimentaire (blé, maïs, canne à sucre, betterave à sucre, huile de palme…) pour produire des biomolécules telles que l’éthanol et le biodiesel. Mais dans un contexte d’augmentation de la population mondiale et de changement climatique, rendant primordiaux l’autonomie alimentaire, la préservation des sols arables et leur usage raisonné, les yeux se tournent vers les déchets organiques.

Des déchets aux biomolécules : un défi complexe pour les chercheurs, mais très prometteur pour l’environnement

« SUEZ gère plusieurs millions de tonnes de déchets organiques qui s’avèrent être des bons candidats pour alimenter la chimie verte. Les déchets de bois, de papier, de carton ainsi que les déchets alimentaires industriels, commerciaux et domestiques sont particulièrement concernés », indiquent Marion Crest et Benjamin Percheron, qui font partie de l’équipe du CIRSEE dédiée à la valorisation des déchets organiques, et y pilotent les initiatives sur les biomolécules. Actuellement, une trentaine de collaborateurs de SUEZ participent à des travaux de recherche et d’innovation visant à transformer les déchets organiques en bioressources. Un travail de longue haleine et source de plusieurs défis : chaque type de déchets appelle un traitement spécifique ! « Et il faut composer avec la variabilité de leur qualité et la présence éventuelle de contaminants incompatibles avec les procédés de conversion, limitant leur rendement, ou la qualité du produit final », précise Benjamin Percheron. « Nous avons besoin de réaliser des POC (proof-of-concept ou preuve de concept) avant de passer à la phase d’industrialisation. Nous testons donc plusieurs idées à petite échelle (POC expérimental) puis sécurisons leur applicabilité à une échelle plus grande (POC démonstratif). »

Benjamin Percheron d’ajouter : « Même s’il faut plusieurs années pour y parvenir, nous disposons de matières premières en quantité et variété suffisantes pour mettre en place des unités de production de grande échelle. Pour concrétiser ces “bioraffineries environnementales”, nous cherchons au quotidien à définir les meilleures filières techniques de conversion et à identifier les meilleurs partenaires. »

Marion Crest est optimiste quant à l’avenir de ces nouvelles filières : « Notre vision chez SUEZ nous amène à considérer les déchets non plus comme des rebuts à éliminer, mais comme de nouvelles ressources destinées à alimenter l’économie circulaire. C’est palpitant de contribuer à ce changement de paradigme ! Les bénéfices sont à terme innombrables. L’avènement de “bioraffineries environnementales” produisant des molécules biosourcées à partir de matières premières secondaires permettra ainsi de limiter l’exploitation des ressources fossiles, de diminuer l’exploitation de la biosphère, de favoriser l’usage des terres arables à des fins alimentaires… C’est lutter contre le réchauffement climatique et la raréfaction des ressources naturelles. Le jour où ces déchets bénéficieront d’une valeur monétaire positive, on pourra affirmer que cette vision est devenue réalité ! »

Un des projets emblématiques de valorisation des déchets menés au CIRSEE a pour nom « Bioforever ». Réunissant quatorze entreprises européennes, dont SUEZ, il s’agit d’un programme de recherche et d’innovation de l’Union européenne (via le programme Horizon 2020) qui étudie différents procédés de conversion des déchets de la filière bois. Car si le bois est aujourd’hui surtout utilisé pour fabriquer objets, meubles, pâte à papier, et produire de l’énergie, il est possible d’en extraire plusieurs constituants d’intérêt (lignine, cellulose et hémicellulose) à partir desquels sont fabriqués nombre de produits chimiques aux propriétés lubrifiantes, tensio-actives, nutritionnelles ou énergétiques. Les bois et déchets de bois attirent donc particulièrement l’attention des chercheurs.

Bienvenue à BioResourceLab

Ces projets ambitieux requièrent des moyens humains et techniques forts. Tel est précisément l’objectif de BioResourceLab, le tout nouveau centre de R&I de SUEZ, qui devrait être opérationnel courant 2020. Il sera installé au coeur de l’Écopôle du Grand Narbonne, à proximité directe d’un centre ultramoderne de tri et de valorisation de déchets, dont la capacité est de près de 90 000 tonnes par an. Ses futures missions ? Mettre au point les procédés de valorisation des déchets organiques en bioressources (biomolécules, biofertilisants, biomatériaux et bioénergies), par de nouveaux procédés physiques, chimiques et biologiques.

De portée mondiale, ses projets feront participer communautés scientifiques internationales, instituts académiques et start-up. Le BioResourceLab rassemblera des profils multiples : spécialistes de la gestion des déchets (rudologues), experts en microbiologie et biotechnologies, chimistes, agronomes, ingénieurs en génie des procédés industriels, business developers et marketers. « Cette synergie est nécessaire pour le succès de cette initiative et des projets qui y seront développés », explique Marion Crest, qui sera responsable de ce nouveau centre de recherche et innovation de SUEZ.

 

Cet article a été publié dans le sixième numéro d'open_resource magazine : "Vers un futur bio-inspiré"

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