Compte tenu du coût de la construction de nouvelles infrastructures et de l’adaptation à des sources d’énergie inconnues, il est peu probable que nous arrêtions bientôt d’utiliser des combustibles fossiles. Quelle est la prochaine meilleure solution? Rendre les carburants existants plus écologiques et renouvelables.
C'est l'idée qui sous-tend les nouveaux travaux de scientifiques de l'Imperial College London et de l'Université de Turku en Finlande, qui visent à convaincre les bactéries photosynthétiques de transformer la lumière du soleil en gaz propane. La technologie a encore beaucoup de chemin à parcourir avant d'être commercialement viable. Mais dans un premier temps, l'équipe a réussi à tromper E. coli, une bactérie présente dans notre système digestif, en créant de petites quantités de propane prêt à l'emploi.
Traditionnellement, le propane est créé en tant que sous-produit du traitement du gaz naturel et du pétrole. Il est extrait du gaz naturel pour rendre le transport sur des pipelines sous pression plus sûr, et les raffineries de pétrole le produisent lorsqu'il décompose le pétrole en essence ou en mazout.
Dans un processus en trois étapes, les scientifiques ont utilisé des enzymes pour libérer d’abord les acides gras de E. coli qui sont normalement utilisés dans la création des membranes cellulaires. L'un d'entre eux, l'acide butyrique, a ensuite été converti avec une autre enzyme en butyraldéhyde, un dérivé du butane. Enfin, l’équipe a transformé le butyraldéhyde en propane. L'équipe a constaté que la stimulation de l'enzyme de conversion avec des électrons améliore le processus.
Récemment décrit dans la revue Nature Communications, le projet en est à ses débuts. Mais Patrik R. Jones, l'un des auteurs de l'article, affirme que la méthode est plus simple que des tentatives similaires de créer du carburant avec des organismes vivants. La levure ou les bactéries jouent un rôle dans la production d'éthanol à partir de sucre ou de maïs, et les bactéries photosynthétiques modifiées génèrent également du diesel à partir de cultures. Aux États-Unis, on ajoute couramment de l’éthanol à l’essence, principalement grâce aux subventions et aux incitations gouvernementales. Toutefois, l'utilisation de biodiesel dérivé de bactéries n'a pas encore été généralisée, en raison principalement de problèmes persistants de coûts et d'efficacité.
"Dans le cas du biodiesel [photosynthétique], le processus comporte de nombreuses étapes et chacune de ces étapes est pénalisée en termes d'efficacité, " déclare Jones. "Si nous pouvions réduire le nombre d'étapes, au moins théoriquement, nous pourrions alors avoir un processus plus efficace."
L'accent mis sur le propane, par opposition à d'autres combustibles, simplifie également le processus, car le propane se sépare facilement des cellules de l'organisme en raison de sa structure chimique compacte. L'éthanol, qui peut être créé à partir de maïs, de sucre et d'autres cultures, doit être séparé physiquement de l'eau selon un processus énergivore. Les méthodes actuelles de collecte de carburant diesel à partir d'algues consistent à briser leurs cellules et, ce faisant, à tuer les organismes qui fabriquent le carburant. Avec le propane, le carburant peut être séparé sans détruire E. coli .
Le propane est simple à collecter sous forme de gaz, mais néanmoins plus facile à stocker en toute sécurité que l'hydrogène, qui est très dangereux sous forme de gaz, en particulier lorsqu'il est mélangé à l'air. Elle a également été choisie, dit Jones, car il est facile de se liquéfier pour le transport et est compatible avec l'infrastructure existante. Aux États-Unis, le propane est principalement associé aux grils d'extérieur, mais il est également utilisé pour alimenter les chariots élévateurs et les moteurs de bateaux. Les voitures peuvent même être converties pour fonctionner au propane; le processus est assez courant au Royaume-Uni, où les prix du gaz sont beaucoup plus élevés qu'aux États-Unis.
L’équipe utilise E. coli à ce stade car c’est simple de travailler avec elle, explique Jones. Mais, à terme, les chercheurs espèrent transplanter le processus d' E. Coli dans des bactéries photosynthétiques afin que la lumière du soleil fournisse l'énergie nécessaire au fonctionnement des cellules plutôt que le régime alimentaire en nutriments requis par E. coli . Cela réduira à nouveau le nombre d'étapes dans le processus, mais il reste encore beaucoup à faire avant que les scientifiques atteignent ce stade.
«Seuls les systèmes théoriquement parfaits ou quasi théoriquement parfaits auront jamais une chance d'être commercialisés», déclare M. Jones. «C’est pourquoi il est important d’essayer d’atteindre un processus qui fonctionne le mieux possible.» Pour le moment, Jones estime qu’ils devront produire 1 000 à 5 000 fois plus de carburant à partir de leur processus avant que l’industrie ne montre un intérêt. Et à partir de ce moment-là, il faudrait plus d'ingénierie et de raffinement avant de pouvoir être commercialement viable comme alternative aux combustibles fossiles existants.
«Certains problèmes résident dans les enzymes que nous utilisons», déclare Jones. «Il faudra donc rechercher d’autres enzymes ou améliorer les enzymes que nous avons, et ce seront de grands projets en soi.»
Il est clair que nous n'allons pas conduire des voitures ou griller des hamburgers avec du propane produit par les bactéries et le soleil de si tôt. Mais dans un article du Imperial College de Londres, Jones a déclaré qu'il espérait que le processus deviendrait commercialement viable dans les 5 à 10 prochaines années.
Même si cette estimation est généreuse, la production de propane à énergie solaire pourrait être prête à temps pour accélérer le passage des combustibles usés à des alternatives plus respectueuses de l'environnement.
