Contrairement aux agrocarburants de première génération utilisés à l'heure actuelle qui ne sont produits qu'à partir de certains éléments des plantes (graines ou tubercules), ceux de seconde génération sont produits à partir de plantes entières. Ils cristallisent par conséquent de gros espoirs en terme de développements industriels. La raison : il deviendrait possible de valoriser tous les déchets organiques en carburants et de dédier certaines cultures non alimentaires uniquement à leur production.
Plusieurs laboratoires se concentrent notamment sur les mécanismes de transformation de la lignocellulose, matière première végétale la plus abondante. D'un point de vue chimique, les celluloses sont des réseaux de chaînes formées de maillons élémentaires : des sucres. Après fermentation, ces sucres peuvent être facilement transformés en biocarburants, comme l'éthanol. Mais pour transformer la cellulose en éthanol, il faut tout d'abord la séparer de la lignine puis "digérer" cette cellulose. Les micro-organismes capables de réaliser ces opérations font donc l'objet de toutes les attentions et plus particulièrement les enzymes qu'ils fabriquent et utilisent.
Aux Etats-Unis par exemple, une équipe dirigée par Edward Rubin, du Joint Genome Institute du DOE a décidé de se pencher sur les micro-organismes et les enzymes présents dans l'appareil digestif des ruminants. Son équipe a ainsi caractérisé des douzaines d'enzymes microbiennes jusqu'alors inconnues. L'analyse de tous les gènes de l'ensemble des micro-organismes présents dans l'échantillon a permis d'en identifier 27.755 codant pour une catégorie spécifique d'enzymes capables de dégrader les polysaccharides végétaux (comme la cellulose) en sucres simples. Les chercheurs veulent désormais maîtriser la synthèse de ces enzymes pour une application à grande échelle. L'étude menée par le groupe du professeur Rubin a fait l'objet d'une publication dans Science en janvier dernier.
En France, l'IFP Energies Nouvelles et la société de biotechnologie industrielle Protéus S.A. viennent d'annoncer une avancée en matière d'enzymes notamment pour la dégradation des pailles de blé, un sous-produits agricole très abondant. Cette fois-ci, un champignon baptisé Trichoderma reesei est à l'origine des recherches. Grâce à sa batterie d'enzymes très efficace, Trichoderma reesei est considéré comme le champignon de référence pour transformer la cellulose de la paroi végétale en sucres simples. La société Protéus a réussi à optimiser l'activité enzymatique de la ß-glucosidase Cel3A grâce à sa technologie de "gene shuffling". Cette technique consiste à recombiner les gènes codant pour cette enzyme pour améliorer ses performances. L'IFPEN a ensuite créé une nouvelle souche de Trichoderma reesei capable de produire un cocktail enzymatique très performant qui diminue par quatre la quantité d'enzyme nécessaire à l'hydrolyse complète de la paille de blé.
Sachant que la viabilité économique de la production de bioéthanol de deuxième génération repose largement sur l'efficacité de l'étape d'hydrolyse enzymatique, les premiers résultats d'optimisation obtenus par Proteus et l'IFPEN permettent d'envisager une diminution significative du coût de cette étape.
Ces travaux ont été financés en partie par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR) via le Programme National de Recherche sur les Bioénergies (PNRB), de 2006 à 2009 (projet HYPAB). Proteus et IFPEN poursuivent ces recherches sur l'amélioration d'autres activités enzymatiques impliquées dans l'hydrolyse de la cellulose dans le cadre d'un nouveau programme soutenu par l'ANR (ACTIFE). L'ensemble de ces résultats d'optimisation viennent d'être publiés dans le journal "Organic Process Research & Development (1) ".
