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Biocarburants : un nouveau débouché pour la cellulose

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Biocarburants : un nouveau débouché pour la cellulose

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Londres, avec ses embouteillages et sa pollution. Quasiment aucun arbre à l’horizon. Et pourtant, c’est ici que des scientifiques étudient de près un arbre bien particulier. Un arbre qui pourrait être une formidable ressource pour les biocarburants. C’est du moins ce qu’espèrent ces chercheurs.

Matthew Nelson est biologiste à l’Imperial College de Londres. Il explique son travail : “la première chose que l’on fait quand on reçoit les échantillons de bois, c’est de les broyer pour qu’ils aient tous la même taille”.
Son collègue Richard J. Murphy ajoute : “pour produire du biocarburant, il faut des particules de bois, la biomasse, ayant un haut rendement et aussi la bonne qualité pour être transformée. L‘étape suivante consiste à inclure des enzymes dans la biomasse afin d’extraire les sucres qui se trouvent dans les particules de bois. Ensuite, c’est la fermentation, l‘étape de transformation des sucres en éthanol. Et, dernière étape : on concentre cet alcool pour pouvoir s’en servir comme carburant”.

Tout le processus commence dans de grandes serres, à Nancy, dans l’est de la France. Ici, on fait pousser différentes variétés de peupliers. L’intérêt de cet arbre, c’est qu’il pousse vite, à peu près partout, ce qui en fait un candidat idéal pour la production de biocarburant, comme le précise Francis Martin, coordinateur du projet européen de recherche “Energy-poplar”. “Le peuplier a une capacité phénoménale à capturer l‘énergie solaire, dit-il. On voit ça d’ailleurs très bien dans ces feuilles, qui sont en train d’absorber, de pomper l‘énergie du soleil pour la transformer en bois et en biomasse”.

Les scientifiques ne se contentent pas des peupliers ordinaires. Ils sont en quête du “super-peuplier”. “On s’efforce de sélectionner un peuplier qui soit capable de pousser très vite, de produire beaucoup de bois, qui soit en même temps extrêmement efficace dans l’utilisation des éléments minéraux et qui ait le minimum d’impact sur son environnement”, détaille Francis Martin.

Ici, on cherche donc à savoir comment améliorer la croissance des peupliers avec des moyens naturels. Pour ce faire, on ajoute plusieurs sortes de champignons dans les racines des différentes espèces de peupliers.

Annegret Kohler est biologiste à l’Institut national de recherche agronomique (INRA) à Nancy. Elle revient sur le processus. “Après un mois et demi ou deux mois, dit-elle, on regarde si les champignons ont eu un effet sur les racines de l’arbuste, si ces champignons se sont greffés sur la racine. Souvent, on le voit à l’oeil nu : les racines ont bien grossi. C’est le signe que ça a marché, qu’il y a interaction entre le champignon et la racine. Et le microscope est là pour le confirmer”.

Les analyses indiquent que certains champignons facilitent la croissance des peupliers et les rendent aussi plus robustes. Valérie Legué, également biologiste à l’INRA-Nancy va dans ce sens : “ce genre-là d’interaction va permettre à la plante d’accroître sa nutrition et de fait, aussi, d’augmenter sa croissance. C’est une découverte très importante pour nous parce qu’il s’agit d’une interaction symbiotique qui est très majoritaire dans les écosystèmes naturels, qu’ils soient forestiers ou dans les cultures aussi”.

Retour à Londres. Ici, les scientifiques travaillent sur les techniques de collecte du sucre. Parmi ces spécialistes, Matthew Nelson, de l’Imperial College. “Nous avons mis les morceaux de bois dans un broyeur, explique-t-il. On a filtré tout cela pour obtenir cette sorte de sciure. On la met dans un sac, et on peut alors en extraire le sucre”.

Son collègue Richard J. Murphy précise : “nous sommes en train de chercher la meilleure structure cellulaire dans le peuplier. C’est ce qui rend la plante élastique, ce qui lui permet de grandir. C’est ça qui produit de la bonne biomasse. Cette recherche nous permet ainsi de faciliter la suite des opérations, notamment l’extraction des sucres contenus dans la cellulose”.

Comment identifier les peupliers contenant le plus de sucre ? Pour y répondre, direction Orléans, dans le centre de la France. Dans cette immense plantation, on trouve environ 2700 peupliers, tous étudiés attentivement. Catherine Bastien est généticienne à l’INRA-Orléans. Elle fait précisément partie des scientifiques qui étudient ces peupliers. “Nous allons essayer de rassembler des arbres qui démarrent leur croissance relativement tôt en saison, lorsque les conditions climatiques sont favorables, dit-elle. Nous allons ensuite trouver un arbre qui, lorsqu’on démarre sur un recépage, va développer plusieurs tiges à la fois. Nous allons faire en sorte que ces tiges développent le maximum de surface foliaire. On va aussi à chercher des espèces qui ne sont pas sensibles aux maladies qui peuvent se développer tout au long de l’année”.

Les études menées visent aussi à accroître la quantité de cellulose. Et pour cela, les chercheurs font preuve d’astuces et d’imagination. Gilles Pilate, physiologiste à l’INRA-Orléans se tient debout à côté d’arbres inclinés. Il commente cette inclinaison : “nous étudions sur ces arbres le ‘bois de tension’. C’est un bois très particulier qui se forme tout le temps au cours de la vie de l’arbre et qui lui permet de résister au vent et à l’inclination. Et donc ça lui permet, en fait, d’orienter son tronc et ses branches”. Après avoir rejoint son laboratoire, il poursuit son explication : “nous sommes capables de faire une coloration de ce bois de tension. Et cette coloration, elle permet de révéler la cellulose, qui apparaît en bleu. Donc on voit tout de suite que la partie du bois de tension est très riche en cellulose et donc en sucres”.

A Londres, Matthew Nelson continue l’explication. “Nous allons utiliser ce bois pour une étude en laboratoire, précise-t-il. On va inclure des enzymes pour voir la quantité de glucose, de sucre, qui peut être extraite des différentes variétés de peupliers. Tout ce qui ressort ici contient on l’espère du glucose. On peut donc aller plus loin en faisant une chromatographie en phase liquide. Au final, on obtient un graphique avec le glucose que nous avons extrait. Le pic de la courbe indique la quantité de sucre collecté dans un échantillon donné”.

Son collègue Richard J. Murphy ajoute : “les peupliers sont des réservoirs de carbones. Ils poussent très vite. Et si on arrive à convertir facilement la biomasse en biocarburant, on pourra alors limiter grandement les émissions de gaz à effet de serre par rapport à l’essence. C’est considérable! C’est de l’ordre de 90% d‘économie par rapport à l’essence. Autrement dit, cela pourrait permettre de limiter nettement la part des énergies fossiles dans le secteur des transports”.

En découvrant de nouveaux usages pour la cellulose, les chercheurs ouvrent des perspectives pour les biocarburants, avec le peuplier comme ressource essentielle.

Pour en savoir plus :
www.energypoplar.eu