alors que les réserves

N° et date de parution : 261 - 01/12/2012
Diffusion : 331943
Page : 112
Périodicité : Aléatoire
Taille : 100 %
SCIENCEETVIE2_261_112_6.pdf
2396 cm2
Site Web : http://www.science-et-vie.com/
Naturellementou bien
modifiées les bactéries
produiront bientôt a échelle
industrielle du méthane
a prise de
alternatives
,
des biocarburants
de l hydrogène et même
'
de électricité Une
contribution précieuse.
alors que les réserves
pétrolières s' amenuisent.
'
.
largemen
conscience est
répandue il faut trouver des
au pétrole pour satisfaire nos
insatiables besoins d énergie D abord parce que les
réserves s' épuisent tout simplement et ensuite
parce que les émissions de gaz a effet de serre
doivent impérativement être réduites si l on veut
tenter de limiter l ampleur du changement
climatique Pour l heure les regards se tournent
vers les énergies solaire et éolienne ou les
biocarburants issus de produits agricoles Mais
dans ce domaine aussi les incroyables capacités
desbactéries à se nourrir de tout pourraient bien
être misesà contribution Leur aptitude
ancestrale à produire du méthane est d
ailleurs déjà
largement exploitée dans des usines de
retraitement Mais elles ont d autres ressources Et
pour peu qu' on les y pousse elles ne demandent
qu' à nous fournir du carburant de l hydrogène ou
même directement de l électricité
'
'
,
.
,
,
,
,
'
'
,
'
.
,
volontiers
,
.
,
!
'
'
.
.
' AR
KHEIRA
BETFAYEB
,
'
,
'
!
/
// /
/
/
//
//
/
/ / // / / / e
/
/ // / / / //
1/6
Copyright (Science et Vie (Hors Série))
Reproduction interdite sans autorisation
e
///
Truffle Capital FRA
N° et date de parution : 261 - 01/12/2012
Diffusion : 331943
Page : 113
Périodicité : Aléatoire
Taille : 100 %
SCIENCEETVIE2_261_112_6.pdf
2396 cm2
Site Web : http://www.science-et-vie.com/
-7-er
!LW
010
e" 4
Al-
O
111
LES BACTÉRIES
CONCERNEES
,1ethanothrtx
thermophila
"
Methanopyrus
kandleri
"Shewanella
oneidensis
Geobacter
sulfurreducens
* Escherichia coli
* Deinococcus
A Les
premiers
produits
biocarburants
DEINOV
industriellement
par
/
desbactéries
pourraient voir
HURON
le jour en 2014.
S&V
2/6
Copyright (Science et Vie (Hors Série))
Reproduction interdite sans autorisation
Hors Série " 113
Truffle Capital FRA
N° et date de parution : 261 - 01/12/2012
Diffusion : 331943
Page : 114
Périodicité : Aléatoire
Taille : 100 %
SCIENCEETVIE2_261_112_6.pdf
2396 cm2
Site Web : http://www.science-et-vie.com/
nl IFI pplivrior
7
Grâce à des processus biochimiques naturels leur
dégrader les substances de leur milieu
protéines lipides dioxyde de carbone...
servant à
( sucres
,
,
)
,
pouren fabriquer d autres indispensables à leur
maintenance et à leur croissance ( acides gras
Sucres etc. ) certaines bactéries produisent des
molécules intéressantes d un point de vue énergétique.
'
,
,
'
Ainsi les bactéries dites
méthanogènes
«
,
»
Methanothrix thermophila ou
kandieri qui vivent dans des milieux
d oxygène ( marais sols tube digestif de certains
animaux comme les termites ou les ruminants... )
peuvent produire du méthanevia le processus de
fermentation anaérobie appelé aussi méthanisation.
Elles dégradent la matière putrescible à leur portée
et rejettent du « biogaz constituéà 50-70 %%de
méthane CF14 Or le méthane est précisément celui
quel on retrouve en plus grande proportion dans le
gaz naturel fossile et qui circule dans nostuyaux
comme
Methanopyrus
'
,
dépouryus
,
,
,
»
.
,
'
!
VIA LA RESPIRATION
'
DE L ÉLECTRICITÉ
autres bactéries comme les bactéries du sol
Shewanella oneidensis ou Geobacter
sulfurreducens peuvent elles générer de l électricité via
'
D
,
etlibère de l oxygène ( 02 ) De l hydrogène ( H2 est
aussi libéré de façon transitoire au début de la
'
,
,
analogue à la respiration Qualifiées
exoélectrogènes » ces souches rejettent
naturellement des électrons quand elles consomment
de la matière organique en l absence d oxygène il
suffit alors de recueillir et de canaliser ce flux pour
disposer directement d électricité.
Quant aux cyanobactéries cellesqui réalisent la
photosynthèse à la manière des plantes elles
produisent de l hydrogène La réaction permet en effet
de synthétiser de la matière organique à partir d eau
H20 de gaz carbonique ( CO2 et d énergie solaire
un processus
d
'
'
hydrogène pourraient faire rouler les voitures du
futur en ne rejettant pour tout déchet que de l eau.
Enfin pour exploiter les talents de chimistes d
'
d
bactéries il est également possible de modifier le
génome afin de leur faire produire artificiellemen
la substance énergétique désirée ( un carburant p
exemple à partir d une matière première répandu
,
,
'
.
'
'
),
et
'
,
)
,
,
,
,
'
'
'
)
,
,
;
(
.
.
,
'
)
Or c' est le carburant tant attendu pour
alimenter les fameuses « piles à combustible » Des
piles qui pour peu que l on dispose de suffisamment
photosynthèse
.
«
'
.
'
universelle ( desdéchets du CO2 etc.
,
,
"dom"
14
000 FOYERS ALIMENTÉS EN ÉLECTRICITÉ
usine de méthanisation
de Calais est souvent
citée comme exemple par
'
L
Agence de l environnement
'
'
l
'
et de la maîtrise de l énergie
Ademe pour illustrer l
(
utilisation industrielle actuelle
des bactéries à des fins
bioénergétiques En service
depuis le 21 mars 2007 ce
centre est l un des premiers
en France à avoir intégré
'
COMMONS
)
WIKIMEDIA
-
.
,
'
j
la fois la production
électricité et la
de chaleur et le premier
à avoir traité des déchets
à
PAR UN « DIGESTEUR »
graisses et d huile
récupération
,
biodégradables issus
du tri
sélectif Gérée par
.
'
et
de valorisation des déchets
du Calaisis ( Sevadec
Concrètement
.
)
,
cette
usine permet de dégrader
27000 tonnes de déchets
par an et 1000 tonnes de
'
,
déchiquetés transformés en
une pâte épaisse puis
dans le « digesteur »
une cuve cylindrique haute
de 18 mètres ensemencée
avec des bactéries
dans la fermentation
de déchets biodégradables.
C' estlà entre les murs
hermétiques de cette structure
,
'
,
vingt et un jours Au final
.
,
introduits
le Syndicat d élimination
que les déchets vont être
dégradés en l absence d
oxygène à 55 °C et pendant
'
les déchets sont
'
d
,
obtient du compost
utilisé par les agriculteurs )
et surtout du méthane.
Celui-ci est capté puis
transformé en électricité et en
chaleur grâce à la technique
de cogénération La chaleur
sert à chauffer le digesteur
on
,
(
,
,
,
spécialisées
.
,
,
.
114 " S&V
Hors Série
3/6
Copyright (Science et Vie (Hors Série))
Reproduction interdite sans autorisation
Truffle Capital FRA
N° et date de parution : 261 - 01/12/2012
Diffusion : 331943
Page : 115
Périodicité : Aléatoire
Taille : 100 %
SCIENCEETVIE2_261_112_6.pdf
2396 cm2
Site Web : http://www.science-et-vie.com/
Les utiliser [ une source d énergie
'
méthanisation consiste a dégrader desdéchets
organiques d origine industrielle agricole ou provenant
de stations d épuration ( ci-dessus ) et à récupérer le
<A La
'
,
'
,
qui en résulte Un processus utilisé entre autres
par le Sevadec dans le Pas-de-Calais ( ci-contre ) qui en
tire à la fois de l électricité et de la chaleur.
méthane
.
,
,
,
,
'
gaz naturel même si cette dernièrevalorisation
reste pour l instant une voie émergente.
L énergie produite dans les usines de
est encore relativement modeste Modeste
mais pasridicule une usine de taille moyenne
qui traite 30 000 tonnes de déchets par an fournit
à
,
'
'
méthanisation
n' Ir' I PC I ITII IC?11-r-In hic 7
'
MT
'
'
'
d
,
d électricité pour alimenter 14 000 foyers hors
chauffage En 2008 le biogaz fournissait 1 ,5 %% de
assez
,
'
,
,
Aujourd hui l homme n' exploite à des fins
énergétiques et à l échelle industrielle que les
bactéries
.
:
'
.
productrices de méthane Utilisé depuis plus
.
un siècle le procédé industriel de
consisteà dégrader des déchets organiques
,
méthanisation
provenant de boues de stations d épuration de
décharges urbaines d usines ou de fermes et à
capter le méthane qui en résulte Ce gaz est ensuite
'
,
,
la production française d énergie primaire
( énergie produite par des organismes vivants
énergie solaire éolienne etc. ) laquelle représentait
13 ,9 %% de la production nationale d énergie.
'
renouvelable
,
,
,
,
'
'
,
,
UN
INTÉR?T DOUBLE
.
transformé en chaleur en électricité voire les deux
à la fois ( voir encadré ci-dessous ) Le méthane peut
aussi être converti en carburant pour les véhicules
,
,
.
Aujourd hui on compte près de 200 usinesde
méthanisation en France ( produisant 526
kilotonnes d équivalent pétrole ou ktep en 2009 ce
qui place l Hexagone au troisième rang européen.
L Allemagne pays leader de la filière en a déployé
près de 7000 produisant plus de 4 000 ktep et le
Royaume-Uni produit un peuplus de 1 700 ktep.
'
,
'
,
),
'
'
,
,
,
'
55 °C l usine les locaux
administratifs et le centre
de tri et à faire sécher le
à
,
,
,
'
compost L électricité est
vendue à EDF « Chaque
.
.
année notre usine produit
18 000 mégawattheures
d énergie dont 6 000
d électricité ce qui
'
,
'
,
correspond
14
à l
'
alimentation
de
000 foyers se réjouit
Virginie
,
Lauby directrice
,
du Sevadec
Notre activité
,
.
connaît un tel succès
'
qu' on
Mais le nombre d installations en France devrait
tripler d ici à 2020 pour atteindre près de 600 unités.
'
pense ajouter un deuxième
digesteur d ici à quelques
années pour traiter plus
de déchets » Équipées
de plusieurs cuves
'
,
.
,
les plus grosses usines
de méthanisation peuvent
intérêt de la méthanisation est double non
elle préserve les réserves d énergie fossile
mais elle empêche le relargage dans l atmosphère
du puissantgaz à effet de serre qu' est le méthane.
De plus ce procédé répond à deux grands objectifs
formulés par l Union européenne porter à 20 %% la
part des énergies renouvelables dans l
énergétique d ici à 2020 et réduire la mise
en décharge des déchetsbiodégradables.
L
'
:
'
seulement
,
'
,
'
:
dégrader jusqu' à plusieurs
centaines de tonnes
de déchets par an.
'
'
approvisionnement
S&V
4/6
Copyright (Science et Vie (Hors Série))
Reproduction interdite sans autorisation
Hors Série " 115
Truffle Capital FRA
N° et date de parution : 261 - 01/12/2012
Diffusion : 331943
Page : 116
Périodicité : Aléatoire
Taille : 100 %
SCIENCEETVIE2_261_112_6.pdf
2396 cm2
Site Web : http://www.science-et-vie.com/
01IFI I FSPFRÇPFCTIVFÇ
Dans quelques décennies les bactéries pourraient
s' inscrire sur la liste des fournisseurs de
,
t
ces alternatives aux carburants dérivésdu
pétrole fabriquées à partir de plantes cultivées Aux
États-Unis et en France plusieurs start-up comme
Amyris ( associéeau groupe français Total ) LS9 (
biocarburants
,
.
,
,
,
financée par
le pétrolier américain Chevron Deinove
ou Global Bioenergies misent sur les biocarburants
issus de bactéries génétiquement modifiées « L idée
d utiliser des micro-organismes - des bactéries mais
aussi des levures et des micro-algues - pour faire
de la chimie organique à notre place est très
),
,
'
.
'
,
»
séduisante
,
commente Vincent Schàchter directeur de
,
la recherche et du développement ( R&D ) de Total
Gaz et Énergies nouvelles L objectif à terme est de
'
.
,
,
faire produire aux bactéries des biocarburants dits
de seconde génération fabriqués à partir de
matières organiques non consommées en alimentation
bois déchets végétaux... Les biocarburants de
(
,
,
)
.
première génération sont eux dérivésde matière
végétale comestible et entrent donc en concurrence
avec l agriculture alimentaire.
,
,
'
"
Enmodifiant le génome d Escherichia coli la société
Global Bioenergies ( Essonne ) est parvenue à obtenir
de l isobutène un composé convertible en carburant.
'
<
,
'
,
nécessite des enzymes inédives que rua
en laboratoire et que l an greffe à la bacten"e a
précise Marc Delcourt PDG de Global Bioenergies
cette deuxième méthode que
( Essonne C' est via
l entreprise a réussià obtenir une nouvelle souche
ce
qui
'
produit
,
,
)
.
'
d E coli capable de produire de l isobutène un
'
'
.
,
composé qui peutêtre converti en isooctane pour les
moteurs
à essence ou en kérosène pour lesavions.
,
DES RENDEMENTS FAIBLES
À ce jour les chercheurs ont mis au point plusieurs
,
souches de bactéries génétiquement
modifiées capables de produire en laboratoire de l
ou des précurseurs du biodiesel ou du kérosène
Le hic les rendements sont encore faibles Ainsi en
septembre 2012 la start-up montpelliéraine Deinove
o
autres
,
,
Sauf qu' aucune bactérie connue à ce jour ne
éthanol
naturellement de grandes quantités de
biocarburants D où l idéede modifier le génome de
certainesbactéries dont Escherichia coli « Soit on
introduit dans le génome de la bactérie plusieurs
produit
'
:
'
.
autre micro-organisme qui
fabrique
naturellement
un biocarburant ( la
lui
levure de bière par exemple ) puis on rend plus
gènes provenant d
'
un
.
S&V
annoncé être parvenue à « optimiser une souche ,
de bactérie deinocoque » capable de produire une
solution contenant 3 %% d éthanol Mais « pour
pouvoir industrialiser notre procédé nous devons pas- `
'
.
,
,
efficace cette production en apportant des petites
modifications au niveau des gènes introduits_ Sait
on conçoit de Mutes piècesune voie de synthèse ,
116
g
,
,
,
.
,
a
.
,
.
3
'
,
ser à 8-10
%% »
,
indique Jean-Paul Leonetti directeur à
,
MD chez Deinove Si tout se passe bien les
premiers biocarburants produits industriellement par
desbactéries devraient voir le jour dès 2014.
.
,
Hors Série
5/6
Copyright (Science et Vie (Hors Série))
Reproduction interdite sans autorisation
Truffle Capital FRA
N° et date de parution : 261 - 01/12/2012
Diffusion : 331943
Page : 117
Périodicité : Aléatoire
Taille : 100 %
SCIENCEETVIE2_261_112_6.pdf
2396 cm2
Site Web : http://www.science-et-vie.com/
Les utiliser
<A La start-up Deinovea « optimisé » la souche
Deinococcus ( ci-dessus ) pour en obtenir une solution
contenant de l éthanol Mais la faible concentration
3 `Y. reste à améliorer pour industrialiser le procédé.
'
.
,
,
nourriture aux bactéries Celles-ci libèrent des
électrons et leur cheminement de l anode à la cathode
.
'
constitue le courant électrique La production n' est
pasfaramineuse 1 milliwatt par centimètre carré
d électrode « Je pense que cette technologie
.
:
'
.
la production d
hydrogène par des cyanobactéries génétiquement
modifiées Les cyanobactéries produisent naturellement
de l hydrogène mais seulement de façon transitoire.
Car les enzymes responsables de la production d
hydrogène les hydrogénases sont rapidement
inhibées par l oxygène produit par la photosynthèse « Le
défi est de faire fonctionner l hydrogénase en
présence d oxygène Et ce en provoquant des mutations
sur le gène de cetteenzyme explique Marc Rousset
'
Autre voie de recherche
:
.
'
,
'
,
,
'
.
'
.
,
,
,
directeur de recherche à l Institut de microbiologie
de la Méditerranée La production industrielle d
'
'
.
hydrogène
envisageable
.
par photosynthèse est désormais
Elle pourrait voir le jour d ici à vingt ans.
surtoutdes applications basse puissance par
exemple l alimentation de capteurs de température
de pression etc. souligne Frédéric Barrière
chercheur à l Institut de sciences chimiques de Rennes.
En revanche la pile microbienne a un intérêt
pour la production d hydrogène à moindre coût »
concernera
,
'
,
,
,
'
,
'
particulier
.
En effet l électricité délivrée gratuitement par la
biopile pourrait servir à réaliser la réaction chimique
qui casse les molécules d eau en dioxygène et en
'
,
'
dihydrogène gazeux Mais comme cette production est
.
trop faible pour permettre une telle réaction il faudra
intégrer dans la pile une seconde source d électricité
produite gratuitement un dispositif dit « d
,
'
:
inverse
'
»
,
électrodialyse
»
.
Placé entre les électrodes de la
Le concept? Obtenir desbiocarburants de deuxième génération
à partir de matières organiques non consommées en alimentation
,
Maisd ici-là on pourrait aussi obtenir de l
hydrogène grâce à des bactéries non modifiées
maisincorporées.. dans une pile électrique
d un nouveau genre Une pile constituée comme
'
'
,
génétiquement
.
,
'
!
,
la pile classique de deux électrodes une anodeet
:
,
cathode Sauf que l anode est recouverte de
productrices d électrons formant un biofilm.
L ensemble anode / bactéries baigne dans de l eau
usée contenant de la matière organique qui sert de
une
'
.
'
bactéries
,
'
'
,
biopile celui-ci produirait du courant grâce à deux
,
d eau de salinitésdifférentes traversant
desmembranes alternativement positives et
négatives « Ce système peut produire de l hydrogène
partout où il y a de l eau usagée à proximité d eau
de mer C' est une source d énergie intarissable »
'
sources
'
.
'
'
'
.
s' enthousiasme Bruce Logan professeur à l
de Pennsylvanie Mais là aussi ces travaux n' en
'
,
université
.
,
sont encore qu' à leurs tout débuts "
.
S&V
6/6
Copyright (Science et Vie (Hors Série))
Reproduction interdite sans autorisation
Hors Série " 117
Truffle Capital FRA