Vers une meilleure connaissance des productions en bioénergies

La plate-forme HélioBiotec vient d'être inaugurée sur le centre du Commissariat à l'Energie atomique et aux Energies alternatives (CEA) de Cadarache (Bouches-du-Rhône). Les chercheurs, en partenariat avec des laboratoires et des industriels y étudient, en vue de les optimiser, les mécanismes biologiques de microorganismes photosynthétiques qui ont la capacité de produire, naturellement, des molécules à forte teneur énergétique. Cultivés en masse, ces organismes pourraient à l'avenir produire des biocarburants dits de 3ème génération.

Une première génération de biocarburants décevante

Les biocarburants de 1ère génération, les seuls biocarburants actuellement sur le marché, sont obtenus par la transformation de plantes comme les betteraves ou certaines plantes oléagineuses. Mais ces biocarburants sont gourmands en terres arables, en eau et intrants, ce qui limite leur intérêt. Les biocarburants de 2ème génération sont en cours d'évaluation, notamment en termes de rentabilité et d'impact sur l'environnement. Ils sont obtenus par la conversion de biomasse en gaz de synthèse, puis conversion en carburant liquide (technique thermochimique). Ils sont également obtenus par digestion de biomasse par des micro-organismes afin d'obtenir de l'éthanol (technique biologique).

Grâce à la photosynthèse, certaines micro-algues et cyanobactéries* peuvent, dans des conditions spécifiques, produire de l'hydrogène, un vecteur d'énergie directement utilisable avec les piles à combustibles. Ces microorganismes produisent également des hydrocarbures ou des lipides qui peuvent être transformés en biodiesel. Les algues peuvent ainsi accumuler jusqu'à 50% de leur poids sec en lipides de réserve. Du fait de leur croissance rapide et de rendements surfaciques très élevés, ces organismes présentent un enjeu important en matière énergétique : à surface égale, certaines espèces pourraient produire dix à vingt fois plus de biodiesel que des cultures terrestres comme le colza ou le tournesol.

A Cadarache, les recherches entreprises depuis une dizaine d'années visent à sélectionner les organismes les plus prometteurs, à étudier leur métabolisme et à optimiser les mécanismes biologiques pour accroître la productivité de composés riches en énergie. La mise en place de la plate-forme HélioBiotec, depuis 2008, correspond à l'avancée progressive de ces recherches. « Depuis cette date, notre laboratoire s'est doté d'outils de pointe qui ont conduit à l'inauguration d'Héliobiotec », indique Gilles Peltier du Laboratoire de Bioénergétique et Biotechnologie des Bactéries et micro-algues (LB3M). La plate-forme est équipée d'outils de pointe qui permettent de rechercher des micro-algues aux propriétés intéressantes parmi un grand nombre, de caractériser la qualité des éléments produits par ces micro-algues, comme les lipides par exemple, ou bien encore de cultiver ces algues en conditions contrôlées ».

La plate-forme partenariale, hébergée par le Laboratoire de Bioénergétique et Biotechnologie des Bactéries et Microalgues sur le site du CEA de Cadarache établit des partenariats académiques ou privés. Elle compte 20 à 25 chercheurs, ingénieurs et techniciens, dont 13 permanents du CEA et du Centre national de la Recherche scientifique (CNRS), qui travaillent sur des projets financés par l'Union européenne ou par l'Agence nationale de la recherche (ANR) en France. « Nous avons aussi des collaborations bilatérales avec des laboratoires étrangers, comme le NREL (National Renewable Energy Laboratory) aux Etats-Unis, qui dépend du Département de l'Energie et vise à développer les énergies renouvelables, et nous répondons à des questions précises d'industriels comme GDF-Suez ou Fermentalg ».

Comprendre et mettre au point des outils de production

« Nous cherchons à identifier et à lever les verrous qui limitent actuellement les applications des micro-algues pour une production rentable d'énergie. Nous menons des projets de recherche sur la production d'hydrogène, sur la production de lipides ainsi que sur les voies d'excrétion des lipides. Les technologies de culture des microalgues produisent une biomasse très diluée (quelques grammes par litre) qui nécessitent de manipuler de grandes quantités d'eau. L'excrétion de composés lipidiques dans le milieu permettrait de s'affranchir de ces étapes coûteuses en énergie. Nous travaillons aussi sur la qualité des lipides pour obtenir des produits à plus courte chaîne se rapprochant de la composition du kérosène ». Autant de pistes pouvant aboutir, à moyen terme, à la mise au point de biocarburants dit de 3ème génération.

Dans un contexte où changement climatique et hausse des prix de l'énergie sont devenus des réalités objectives, les biocarburants, grâce à leurs émissions réduites de gaz à effet de serre par rapport aux carburants classiques, constituent aujourd'hui un des moyens immédiats et efficaces de lutter contre le changement climatique et de réduire notre dépendance au pétrole dans le secteur du transport, principal émetteur de CO2. Ils constituent ainsi un élément de stabilisation des prix des carburants et accroissent la sécurité de l'approvisionnement énergétique de la France.

Delphine Barrais

* Les cyanobactéries sont une sous-classe de bactéries capables de transformer l'énergie lumineuse en énergie chimique utilisable par la cellule.

Site Internet :

Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives : ]]> www.cea.fr ]]>

Centre national de recherche scientifique : ]]> www.cnrs.fr ]]>

Agence nationale de la recherche : ]]> www.anr.fr ]]>

Heliobiotec : ]]> www.heliobiotec.cea.fr ]]>