Des plastiques bioactifs produits à partir de microalgues
La microalgue Euglena gracilis contient un biopolymère servant de base à des plastiques biosourcés et bioactifs. Un programme de recherche coordonné par un chercheur CNRS de Saint-Nazaire étudie et optimise toutes les étapes du processus.
La culture de microalgues est de plus en plus populaire grâce à ses rendements élevés par unité de surface et à la grande variété de molécules d’intérêt qu’elles synthétisent. Les chercheurs et chercheuses étudient ainsi toujours davantage d’espèces aux propriétés surprenantes.
« Depuis une quinzaine d’années, je cherche à produire des plastiques à partir de la biomasse, se présente Éric Leroy, directeur de recherche CNRS au laboratoire Génie des procédés-environnement-agroalimentaire (GEPEA, CNRS/Nantes Université/ONIRIS Nantes). « Je me suis donc d’abord intéressé aux biopolymères produits par les plantes et aux procédés qui permettent de les transformer en matériaux. » Éric Leroy travaille aujourd’hui avec tous types de biomasse végétale comme celle issue des microalgues.
Le chercheur compare cela aux biocarburants, dont on distingue trois générations. La première provient d’une biomasse qui est en compétition avec la production alimentaire, comme le colza ou le tournesol ; la seconde emploie une biomasse végétale sans utilisation alimentaire ; enfin, la troisième est basée sur des microorganismes, qui se cultivent dans des réacteurs compacts et non en plein champ. Ils offrent ainsi la possibilité d’être cultivés sur des terres non arables, avec des productivités élevées par unité de surface. « C’est la même chose pour les matériaux polymères, que nous essayons actuellement de produire à partir de la biomasse microalgale », poursuit Éric Leroy.
Les trésors d’Euglena gracilis
Le chercheur et ses collaborateurs se sont particulièrement intéressés à la microalgue Euglena gracilis. Pour stocker de l’énergie, elle produit à partir du glucose un polysaccharide appelé le paramylon. Il s’agit d’un biopolymère cousin de la cellulose et de l’amidon que l’on trouve dans les plantes, mais sa structure de formule β(1,3)glucane lui confère des propriétés bioactives uniques. Concrètement, Euglena gracilis le produit et l’accumule sous la forme de granules, qui représentent jusqu’à 80 % de sa masse sèche.
« Nous nous sommes demandé si l’on pouvait utiliser les granules de paramylon pour obtenir des bioplastiques, comme c’est déjà le cas avec l’amidon, explique Éric Leroy. Nous avons pour cela développé une démarche interdisciplinaire avec une approche globale inspirée de la bioéconomie : nous regardons d’abord comment cultiver Euglena gracilis, puis comment en tirer un bioplastique et étudier tout son cycle de vie. »
Outre sa production de paramylon, Euglena gracilis a un second intérêt : elle peut pousser dans des conditions très différentes. Dans la première, appelée photoautotrophie, elle reçoit de la lumière et du carbone inorganique sous forme de CO2. Elle peut également être cultivée en absence de lumière si on lui fournit du carbone organique, par exemple du glucose ou des effluents riches en matières organiques. Enfin, elle peut croître dans des conditions intermédiaires.