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Exploiter l'expertise chimique de la nature pour atteindre une production industrielle plus écologique

Le projet CARBAZYMES, financé par l'UE, à peine à mi-chemin, a déjà déposé un brevet et identifié des enzymes de biocatalyse prometteuses susceptibles de transformer les processus chimiques industriels, au bénéfice des entreprises, des consommateurs et de l'environnement.
Exploiter l'expertise chimique de la nature pour atteindre une production industrielle plus écologique
La société moderne repose grandement sur des produits issus de la chimie industrielle pour maintenir sa qualité de vie ainsi que ses activités économiques. Néanmoins, la procédure conventionnelle pour transformer des matières premières en produits allant des médicaments jusqu'aux plastiques est habituellement très gourmande en énergie et implique des températures élevées, ce qui la rend souvent inefficace. Par ailleurs, le processus utilise des substances dangereuses (comme les produits chimiques corrosifs et les métaux toxiques) et génère des déchets nuisibles.

Or la nature a l'habitude d'effectuer des transformations chimiques, de façon efficace et durable. Les enzymes, en tant que catalyseurs naturels, permettent aux organismes photosynthétiques (comme les plantes) de transformer le CO2 capturé en sucres, qui servent ensuite de composantes et de source d'énergie pour divers produits et processus. Le point de départ du projet CARBAZYMES, financé par l'UE, était d'explorer comment exploiter au mieux la capacité de la nature à réaliser une production rapide, précise et efficace dans des conditions de réaction modérée, dans le but d'une «chimie verte».

Rapprocher la «Vallée de la mort» du laboratoire avec la production industrielle à grande échelle

Afin d'innover dans la formation biocatalytique à grande échelle du lien carbone-carbone, nécessaire à la synthèse organique industrielle, CARBAZYMES a d'abord dû surmonter certains obstacles. Il s'agissait notamment de trouver une bibliothèque d'enzymes fiables pour gérer plusieurs réactions, ainsi que de longs délais de développement.

L'équipe a fait d'importants progrès en concevant des outils avancés pour identifier et développer une large boîte à outils d'enzymes capables de former la liaison C-C, avec de meilleures propriétés plus favorables à des processus industriels durables. CARBAZYMES développe la synthèse biocatalytique de nombreux composants, à travers une gamme de quatre produits chimiques fins chiraux et de trois produits chimiques en gros, identifiés comme adaptés aux besoins du marché. Le projet a également créé des outils bio-informatiques de data mining, des tests pour l'analyse haut débit des réactions, une modélisation de structure de protéine, ainsi que des protocoles rapides pour la mutagenèse et la stabilisation des enzymes. Les chercheurs ont aussi mis au point une technique de microréacteur pour caractériser le processus biologique et la conception avancée des réactions.

Jusqu'à présent, le projet a mis en place une bibliothèque d'enzymes prometteuses et testé leurs capacités de catalyser des réactions. Elle comprend ce que le projet appelle des «enzymes mutantes», dotées de meilleures propriétés et sélectionnées via une sélection à haut débit d'évolution in vitro. En effet, le coordinateur du projet le professeur Wolf-Dieter Fessner a récemment révélé dans un entretien qu'un collègue avait découvert une enzyme et développé un catalyseur - se rapprochant des critères industriels.

«Même moi, avec toute mon expérience, je pensais que ce processus serait très difficile à cause de la réactivité élevée des ingrédients. Nous avons déjà déposé une demande de brevet – cela étant un exploit, à mon avis, vu la courte durée d'activité du projet. J'estime que cela est vraiment formidable!»

La récompense biotechnologique

Nombreux sont les bénéfices qui peuvent découler des innovations permettant de créer des liaisons C-C à grande échelle, grâce aux catalyseurs et aux enzymes mis au point par CARBAZYMES. Au niveau économique, il contribuera à renforcer le rendement de la production, en permettant de concevoir des installations à grande échelle pour les partenaires industriels. Il génèrera également une nouvelle propriété intellectuelle, et aidera à stimuler la croissance des emplois. Tout cela rend l'industrie chimique européenne plus compétitive, dans un marché d'une valeur de milliards d'euros.

Les biocatalyseurs découlant du projet permettront aussi de synthétiser de nombreux produits de valeur, avec un fort potentiel de réduire les rejets, la consommation d'énergie et les déchets toxiques. Comme le fait remarquer le professeur Fessner, «Il faut rappeler que les produits chimiques en gros sont produits par milliards de tonnes et que si ces processus peuvent être modifiés pour mieux respecter l'environnement, ceci aura forcément un impact positif sur notre planète. Et ce n'est que le début.» Le projet envisage même de pouvoir recycler des résidus de déchets organiques en composants destinés à l'industrie chimique.

Pour plus d'informations, veuillez consulter:
site web du projet

Source: D'après des informations communiquées par le projet et des communiqués de presse

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