Un nouveau procédé simplifie la conversion microbienne de la biomasse en produits chimiques

Actuellement, la majorité des produits chimiques et des carburants sont produits à partir de pétrole fossile. Or, ces substances peuvent aussi être produites à partir de sucres à l’aide de microorganismes. Afin de ne pas gaspiller de denrées alimentaires, on peut utiliser pour cela de la lignocellulose non comestible, par exemple du bois. La lignocellulose est principalement constituée de différents types de sucres non hydrosolubles, ce qui rend difficile de les transformer à bas couts en produits chimiques en n’utilisant qu’un seul microorganisme.

Les consortiums microbiens constituent une alternative prometteuse : des microorganismes spécialisés se partagent le travail des différentes étapes de la transformation. Cependant, la création d’un consortium stable, efficace et reproductible est un vrai défi. De plus, dans les systèmes standard, seuls les microorganismes dont les conditions de fermentation concordent (par exemple température et oxygène) peuvent être utilisés au sein d’un consortium, ce qui limite les possibilités de composition.

Un groupe de recherche dirigé par Michael Studer, professeur en génie agricole, forestier et énergétique à la BFH-HAFL à Zollikofen, a maintenant développé un procédé, appelé plateforme acide lactique, au cours duquel un consortium comprenant jusqu’à quatre différents microorganismes assure la transformation de la lignocellulose en différents produits chimiques. Ce procédé breveté a fait l’objet d’une publication dans le magazine « Science » (https://science.sciencemag.org/content/369/6507/eabb1214.abstract). Un champignon scinde les glucides en sucres hydrosolubles, à partir desquels les bactéries lactiques produisent de l’acide lactique comme produit intermédiaire, et d’autres bactéries le transforment en un produit final recherché : dans ce cas, de l’acide butyrique, propionique, valérique ou caproïque.

Pour que ce processus fonctionne, l’équipe, qui comprend aussi des chercheurs et chercheuses de l’EPFL et de l’Université de Cambridge, a recouru à un principe très répandu dans la nature : l’organisation spatiale dans un biofilm (une fine couche de microorganismes entourés de mucilage), avec différentes conditions à différents endroits, qui sont toujours optimales pour les microorganismes qui y sont établis. Le groupe a développé un réacteur spécial à biofilm qui permet de créer une niche riche en oxygène (pour le champignon) dans un environnement par ailleurs pauvre en oxygène (pour les bactéries). 

« Les résultats obtenus avec la plateforme acide lactique montrent les avantages des cultures mixtes artificielles, tels que leur polyvalence et leur facilité d’adaptation. La technologie complète la boite à outils existante pour le développement de communautés de microorganismes utilisables pour un bon nombre de nouvelles applications », explique Michael Studer.