Du CO2 aux acides organiques, capturer la valeur pour une économie circulaire
La biotechnologie durable peut offrir des solutions innovantes dans le cadre de la lutte contre le changement climatique. Le projet VIVALDI(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, a réalisé une percée remarquable dans ce secteur, en transformant les émissions de dioxyde de carbone des industries biosourcées en acides organiques de valeur. Un consortium de 16 partenaires a développé une solution intégrée qui capture le CO2 provenant d’émissions industrielles et le convertit en quatre acides organiques de grande valeur: l’acide lactique, l’acide succinique, l’acide itaconique et l’acide 3-hydroxypropionique. Ces produits chimiques peuvent être réintroduits dans le processus de production des bioraffineries ou servir de composants essentiels pour les biomatériaux utilisés dans les industries pharmaceutiques, alimentaires humaines et animales, entre autres, ce qui représente une étape importante vers une économie circulaire. «L’approche globale de VIVALDI garantit une voie efficace et durable, transformant ce qui était auparavant un déchet (CO2) en acides organiques commercialisables à valeur ajouté», déclare Albert Guisasola, coordinateur du projet VIVALDI.
Du captage du CO2 à la fermentation
La réussite du projet repose sur son approche globale, qui combine plusieurs méthodologies en un processus homogène et les teste en utilisant les émissions de quatre industries biosourcées. Le processus commence par un système de captage du CO2 à base de MDEA(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), enrichi d’enzymes d’anhydrase carbonique pour améliorer le taux d’absorption. «L’énergie utilisée et les coûts du captage du CO2 ont été réduits de 25 % et le processus a été validé en utilisant un flux réel de CO2 provenant d’une entreprise de tall oil qui contenait initialement moins de 13 % de dioxyde de carbone», affirme Albert Guisasola. Le CO2 capturé est ensuite électrochimiquement réduit en acide formique ou en méthanol, qui servent d’éléments de base à l’étape suivante. Des souches de levure Komagataella phaffii génétiquement modifiées transformeront alors ces composés en acides organiques cibles par fermentation. Pour encore accroître la durabilité de cette technique, les nutriments nécessaires à la fermentation ont été récupérés dans les eaux usées industrielles à l’aide de systèmes bioélectrochimiques. Chaque étape a été évaluée en laboratoire ou à l’échelle pilote. Par exemple, l’électro-réduction du CO2 en acide formique a été testée en utilisant différents matériaux de cathode, tels que l’étain et le bismuth, et ce sur une longue période. VIVALDI a démontré le potentiel de la solution pour une production à l’échelle industrielle, avec des taux de production élevés allant jusqu’à 100 grammes par litre d’acide succinique, 80 grammes par litre d’acide itaconique et une amélioration considérable des rendements en acide 3-hydroxypropionique en présence d’acide formique.
Tester l’innovation biosourcée
Les partenaires industriels ont vérifié les acides organiques bioproduits dans le cadre du projet, qui sont des composants essentiels de matériaux utilisés dans les produits pharmaceutiques, la production alimentaire, les plastiques et les aliments pour animaux. La société de bioplastiques Novamont(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) a utilisé l’acide succinique bioproduit pour créer de nouveaux biopolymères adaptés aux applications de moulage par injection et de moussage. Ces nouveaux matériaux affichent les mêmes propriétés mécaniques que les plastiques conventionnels, tout en offrant une meilleure recyclabilité et une meilleure capacité de moussage. L’acide lactique bioproduit a été testé comme stimulateur de croissance pour le bétail, répondant à toutes les normes de sécurité et montrant des propriétés antimicrobiennes efficaces pour les applications d’alimentation animale. Cependant, comparé à l’acide lactique conventionnel, sa concentration d’ingrédients actifs plus faible et sa forme à base de sodium peut affecter les performances et nécessiter des ajustements de la formulation. Malgré ces conditions, il est prometteur pour une utilisation commerciale, pour autant que les facteurs pratiques et économiques soient pris en compte. VIVALDI est passé du stade de la recherche initiale au niveau de maturité technologique 5 à 6, certains composants étant prêts à faire l’objet d’études pilotes préindustrielles. La phase suivante consistera à trouver des partenaires industriels pour mener les essais finaux et commercialiser la solution dans toute l’Europe.
