R&D Magazine récompense, avec son prix "R&D Magazine’s 2009 Innovator of the Year", Hans Van Leeuwen, professeur à l’Iowa State University, dans le département d’ingénierie civile et environnementale pour un ensemble de travaux portant sur des champignons microscopiques permettant d’optimiser la production des biocarburants et pour d’autres recherches visant à améliorer la qualité de l’eau. Parmi les précédents vainqueurs de ce prix, on compte Larry Page, le co-fondateur de Google, Elon Musk, un dirigeant des sociétés suivantes, PayPal, SpaceX, Tesla Motors et SolarCity.
Van Leeuwen et son équipe de recherche de l’Iowa State University avaient déjà remporté, à deux reprises (en 2008 et 2009), une première récompense décernée par ce magazine : le "R&D 100 Award" pour des travaux réalisés sur ce même projet, visant à utiliser une espèce fongique pour nettoyer et améliorer le procédé de broyage à sec pour la production d’éthanol.
Le processus de fabrication du bioéthanol qui nous intéresse ici est un procédé biochimique qui utilise des enzymes pour l’étape de dégradation de la matière première puis une étape de fermentation. A chaque gallon de biocarburant récupéré au final par distillation, s’ajoutent 6 gallons de sous-produits plus connus sous le nom de "stillage", ou drêche de distillerie qui contient des solides et d’autres composés organiques. Une grande partie des composés solides pourra être retirée par centrifugation puis séchée donnant ce que l’on appelle des Distillers Dried Grain (DDG), bioproduits issus du processus de distillation, qui seront valorisés comme nourriture pour le bétail, essentiellement pour les bovins.
Le liquide restant, appelé "thin stillage", ou liquide de drêche de distillerie, contient encore certains solides, composés organiques provenant du maïs, de la fermentation ainsi que des enzymes. Comme ces composés et ces solides sont susceptibles d’interférer avec la production d’éthanol, seulement 50% en moyenne du "thin stillage" peut être recyclé dans le processus de production d’éthanol. Le reste est évaporé et mélangé avec des DDG pour produire des DDGS (Distillers Dried Grain with Solubles). C’est à ce niveau, dans le "thin stillage", que les chercheurs ont pu optimiser le développement d’un champignon saprophyte, Rhizopus microsporus. Rhizopus microsporus consomme environ 80% de la matière organique et tous les solides du "thin stillage", permettant ainsi le recyclage de l’eau et des enzymes qui pourront à nouveau être utilisées dans le processus de production.
Le champignon peut également avoir une autre application. En effet, c’est un organisme qui constitue un aliment de qualité, riche en protéines, en certains acides aminés essentiels et en d’autres nutriments. Il peut être séché et vendu comme supplément pour l’alimentation du bétail ou bien, être mélangé avec les DDG pour augmenter sa valeur en tant qu’aliment pour le bétail et le rendre plus approprié à l’alimentation des porcs et des poulets.
Selon Van Leeuwen, ces débouchés permettraient aux producteurs d’éthanol aux Etats-Unis de faire des gains considérables en matière d’énergie. Selon les évaluations réalisées, éliminer l’étape d’évaporation du "thin stillage" permettrait aux usines d’éthanol d’économiser près de 800 millions de dollars par an en coût énergétique. De plus, le recyclage de l’eau permettrait de réduire la consommation d’eau des industries jusqu’à 10 milliards de gallons par an. Cela permettrait aux producteurs de recycler les enzymes dans le "thin stillage", ce qui représenterait une économie d’environ 60 millions de dollars par an. Par ailleurs, le fait d’augmenter la valeur nutritionnelle de l’alimentation du bétail permettrait d’augmenter le marché dans ce secteur d’environ 400 millions par an. De plus, le procédé fongique développé par les chercheurs permettrait d’améliorer la balance énergétique de la production d’éthanol en réduisant la consommation d’énergie.
Van Leeuwen estime qu’il en coûterait 11 millions de dollars pour mettre en place ce procédé dans une entreprise produisant 100 millions de gallons de bioéthanol par an. Investissement qui, selon lui, serait rentabilisé en à peine 6 mois. Les chercheurs ont également déposé un brevet sur cette technologie et recherchent des investisseurs pour commercialiser cette invention. Bien que ce procédé nécessite encore de faire ses preuves à l’échelle de production industrielle, les chercheurs sont confiants et considèrent que son optimisation pourrait constituer un atout majeur dans l’amélioration de l’efficacité de la production de bioéthanol.
Source :
– Iowa State’s van Leeuwen named R&D Magazine’s 2009 Innovator of the Year – 02/11/2009, https://www.eurekalert.org/pub_releases/2009-11/isu-isv110209.php
– Iowa State researchers use fungus to improve corn-to-ethanol process – 27/05/08, https://www.public.iastate.edu/~nscentral/news/2008/may/fungus.shtml
Rédacteur :
Magali Muller, [email protected] ; Adèle Martial, [email protected]
