Les biotechnologies blanches, avancées et perspectives - Rencontre d'experts franco-allemande Berlin, 29 septembre 2006
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Dossier d’information du Service pour la Science et la Technologie de l’Ambassade de France en Allemagne – Mai 2007
Les biotechnologies blanches,
avancées et perspectives
Rencontre d'experts franco-allemande
Berlin, 29 septembre 2006
Directeur de publication : Dr. Ing. Jean-François Dupuis Directrice de rédaction : Marie de Chalup Assistante de rédaction: Aurélie Jablonski Traduction : Jana Ulbricht Photo de couverture : Marie de Chalup Publication gratuite de l'Ambassade de France en Allemagne. Tout ou partie de ce numéro ne peut être diffusé sans autorisation expresse du Service pour la Science et la Technologie de l'Ambassade de France en Allemagne. Rédaction. Ambassade de France en Allemagne - Service pour la Science et la Technologie Adresse postale : Pariser Platz 5, D-10117 BERLIN Tél:+49 30 590 039 000, Fax:+49 30 590 039 265, Internet: www.wissenschaft-frankreich.de, Mél: sciencetech@botschaft-frankreich.de
Contenu
Avant-propos .................................................................................................5
Les biotechnologies blanches ...........................................................................7
Les bioproduits pharmaceutiques (1) ...............................................................9
Les bioproduits pharmaceutiques (2) ..............................................................11
De la biomasse à l’énergie (1)........................................................................12
De la biomasse à l’énergie (2)........................................................................14
Les biomatériaux (1) ....................................................................................17
Les biomatériaux (2) ....................................................................................19
Réseaux de recherche et transfert technologique (1) ........................................21
Réseaux de recherche et transfert technologique (2) ........................................23
Résumé des interventions : Perspectives pour les différents domaines de recherche
..................................................................................................................25
Glossaire................................................................................................……27
Contacts.....................................................................................................28
Science Allemagne – Biotechnologies blanches - Avancées et perspectives 04/2007 3
4 Science Allemagne – Biotechnologies blanches – Avancées et perspectives 09/2006
Préface
Perspectives pour les biotechnologies blanches en Allemagne et en France
Alors que les biotechnologies vertes et rouges, utilisées respectivement dans l'agroali-
mentaire et la médecine, sont perçues par l'opinion publique comme un enjeu important,
les biotechnologies blanches ont longtemps existé dans l'ombre. Pourtant, l'utilisation in-
dustrielle des procédés biologiques que nous appelons "biotechnologies blan-
ches"connaît des progrès technologiques considérables et son essor en termes écono-
miques ne sont pas à sous-estimer.
Dans un compte-rendu de McKinsey, un groupe d' experts prévoit que, d'ici à 2010, 20%
des substances chimiques en circulation proviendront de processus de production biolo-
giques. Ce qui correspondrait à un chiffre d'affaires annuel d'environ 300 milliards de dol-
lars.
Nous observons une "biotechnologisation" croissante de l'industrie chimique qui va non
seulement augmenter son efficacité grâce à de nouveau procédés, mais qui suit aussi un
agenda qui, à long terme mènera au remplacement du pétrole par des matières premi-
ères renouvelables. Voici une définition établie par EuropaBio: "Les biotechnologies
blanches consistent à appliquer des procédés naturels à la production industrielle" (Eu-
ropaBio, 2003)
En ce qui concerne le secteur de l'énergie, l'influence de cette nouvelle manière de tra-
vailler est également considérable. Entre-temps, au vue de l'étendue croissante des
champs d'application on parle déjà d'une "bioéconomie"
Durant ce forum franco-allemand sur les biotechnologies blanches, des experts des deux
pays se sont rencontrés pour échanger connaissances et programmes en cours dans ce
domaine technologique important ainsi que pour développer un point de départ à des
projets en commun.
Dr. Günter Peine
BioTop,
Management, Sciences and Technologies
BioTOP Berlin-Brandenburg,
Fasanenstraße 85, D-10623 Berlin
Tel.: (030) 3186-220,
Fax: (030) 3186-2222,
E-Mail: biotop@biotop.de
www.biotop.de
.
Science Allemagne – Biotechnologies blanches - Avancées et perspectives 04/2007 5
6 Science Allemagne – Biotechnologies blanches – Avancées et perspectives 09/2006
Les biotechnologies blanches
Les biotechnologies blanches représentent la troi- de protection de l’environnement plus stricte pour
sième vague d’expansion des biotechnologies suc- répondre aux contraintes économiques de l’industrie
cédant aux biotechnologies vertes et rouges. Elles se et aux attentes de la société.
sont développées sous l’effet d’une réglementation
Définition et applications
Les biotechnologies blanches se caractérisent par ruction (isolation, couleurs etc.), du papier, du textile,
l’emploi de systèmes biologiques (bactéries) pour la dissolvants, laques, des produits phytosanitaires, de
fabrication, la transformation ou la dégradation de l’environnement (traitement des déchets), de la
molécules grâce à des procédés enzymatiques ou de médecine, de l’industrie pharmaceutique et cosméti-
fermentation dans un but industriel. Elles sont utili- que, ainsi que de l’industrie agroalimentaire (vitami-
sées comme alternative aux procédés chimiques nes, arômes, colorants).
classiques et transforment des matières premières
renouvelables, issues de l’agriculture et de la sylvi-
culture. L’application des bioconversions englobe le
secteur des polymères, des carburants, de la const-
Les biotechnologies blanches remplissent la règle des trois P, mais doivent encore
être optimisées
Les biotechnologies blanches remplissent la règle les émissions de gaz à effet de serre et les émissions
des trois P (People, Planet and Profit), conditions toxiques dans l’air et dans l’eau.
sociales, environnementales et économiques du
L’impact économique est sensible dans la réduction
développement durable.
des coûts de production et l’augmentation des reve-
nus grâce à de nouveaux produits et procédés à
haute valeur ajoutée.
Leur impact social se concrétise par la création de
nouveaux emplois et une responsabilisation envers Cependant, il reste à optimiser les procédés de bio-
les générations futures. conversion (rendement moyen de 59%) à l’échelle
industrielle afin de pouvoir égaler l’efficience des
La réduction de l’impact environnemental est pos-
procédés chimiques (rendement moyen de 80%).
sible grâce à l’efficacité accrue des procédés et de
l’utilisation de matières renouvelables, qui réduisent
L’Allemagne est la premièrez consommatrice de resssources renouvelables en Eu-
rope et la France accroît ses efforts pour développer rapidement les biotechnologies
blanches
Allemagne : L’industrie chimique allemande utilise
majoritairement le pétrole (78%), le gaz naturel
France : La France a investi environ 175 M € depuis
(10,5%) et le charbon (1%) comme matières premi-
1994 dans les biotechnologies blanches. Cette
ères. 10,5% de ressources renouvelables sont utili-
même année le Groupement d'Intérêt Scientifique
sées en Allemagne contre seulement 3% en France.
AGRICE (Agriculture pour la Chimie et l'Energie) a vu
Les produits issus des bioconversions sont principa-
le jour, dans le but de soutenir des projets de recher-
lement le bio-éthanol, les acides organiques, les
che relatifs à la valorisation des productions végéta-
vitamines B2, B12 et certains antibiotiques. Selon les
les renouvelables dans le domaine de l'énergie, de la
estimations, les bioconversions pourraient atteindre,
chimie et des matériaux. Il s’agit d’un partenariat
d'ici 2015, 15% du chiffre d'affaires des industries
entre l’ADEME (Agence gouvernementale de
chimiques et pharmaceutiques allemandes. En tout,
l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie), des
ce sont plus de 150 M € qui sont investis par
acteurs industriels et agricoles et des scientifiques.
l’Allemagne dans les programmes des biotechnolo-
gies blanches de 2004 à 2007.
Science Allemagne – Biotechnologies blanches - Avancées et perspectives 04/2007 7
En 2010, les produits de l’industrie chimique mondiale seront issus à 20% de res-
sources renouvelables. En Europe, l’Allemagne et la France sont leaders en matière
de recherche et d’innovation dans ce domaine.
Actuellement 5% des substances de l’industrie chi-
mique mondiale sont issues de procédés biotechno-
Le projet BioMass (développement des procédés de
logiques. En 2010, cette proportion devrait s’élever à
bio-raffineries pour les biocarburants)
10 ou 20%. Les bioconversions sont particulièrement
développées aux Etats-Unis, au Canada au Japon et Le projet réseau d’excellence « Bioenergy » (déve-
au Brésil, essentiellement pour le développement loppement des bioénergies)
des Bioénergies. En Europe, l’Allemagne et la Fran-
Le projet BIOENERGY CHAIN (paramètres de pro-
ce sont leaders en matière de recherche et
duction d’espèces lignocellulosiques et impacts envi-
d’innovation dans ce domaine.
ronnementaux)
Le projet NILE (optimisation de la production du bio-
La commission européenne a créé la plate-forme éthanol)
technologique pour une chimie durable SusChem
Le projet BIORENEW (utilisation de la biomasse
dont l’une des trois thématiques technologiques prio-
ritaires est la « Biotechnologie industrielle ». De lignocellulosique en chimie verte).
même le 7ème Programme cadre européen de re- Le projet ASIATIC (production d’éthanol pour la
cherche et développement technologique de l’union Chine).
Européenne inclut pour la première fois une thémati-
que centrée sur les biotechnologies blanches :
« Knowledge-based bio-economy ». L’ERA-net In- Globalement le développement des biotechnologies
dustrial Biotechnology a été réalisé afin de créer un blanches devient une des priorités de l’industrie eu-
espace de recherche européen dans ce secteur. Un ropéenne. L’objectif principal est le développement
autre ERA-net pour les ressources renouvelables doit de bio-raffineries pour la lignocellulose destinées à
être proposé suite à une réunion en septembre 2005 fabriquer des combustibles, des produits chimiques
à Berlin. De plus, d’autres grands projets européens et des matériaux polymères.
sont à l’ordre du jour :
La France et l’Allemagne participent à un appel d’offre commun dans le cadre de
l’ERA –net Industrial Biotechnology. Le rapprochement FNR - ADEME et le pro-
gramme de coopération franco-allemand P2R laissent présager la mise en œuvre de
coopérations bilatérales multiples dans ce domaine
La France et l’Allemagne ont fait un appel d’offre L’AGRICE et son homologue allemand, la FNR (A-
commun dans le cadre de l’ERA-net Industrial gence allemande pour les matières premières renou-
Biotechnology. Sont partenaires du côté français velables), coopèrent déjà sur la base d’un échange
l’ADEME, et du côté allemand, le Ministère fédéral de bilatéral d’informations. Lors de rencontres, ils ont pu
l’éducation et la recherche BMBF, le Centre de re- définir les domaines de recherche communs entre les
cherche de Jülich et la Fondation fédérale allemande deux pays. De même, le Programme de Recherche
pour l’environnement DBU. De même, l’ERA-net pour en Réseau franco-allemand (P2R) subventionné
les ressources renouvelables rassemblera du côté par le Ministère des affaires étrangères à Paris et
français l’ADEME, et du côté allemand, la FNR et le l’agence allemande de promotion de la recherche
Ministère fédéral pour la protection des consomma- DFG est consacré aux biotechnologies blanches sur
teurs, l’alimentation et l’Agriculture BMVEL. la période 2006-2009 avec un budget commun supé-
rieur à 2 M€.
8 Science Allemagne – Biotechnologies blanches – Avancées et perspectives 09/2006
Les bioproduits pharmaceutiques (1)
Paul Baduel, expert biotechnologies pour Sanofi-Aventis, France
Mr Paul Baduel est expert en biotechnologies pour le
rouges (vaccins, protéines recombinantes, anticorps
groupe franco-allemand sanofi-aventis. Pour introdui-
monoclonaux ainsi que la thérapie génique non-
re son intervention, Mr Baduel rappelle les différents
virale).
types de biotechnologies. Les « biotechnologies
rouges » se consacrent au secteur des produits Pour Paul Baduel l'avenir des biotechnologies blan-
pharmaceutiques pour la santé humaine et animale, ches réside dans les deux champs d’application sui-
comme par exemple les vaccins, la thérapie cellulaire vants:
et génique. La dénomination « biotechnologies blan-
le remplacement de procédés de synthèse chimique
ches » est employée, selon Mr Baduel, pour fabri-
complexe par des procédés biotechnologiques
quer de manière moins coûteuse et de manière plus
écologique des produits chimiques, on peut l’associer 2 , la création de nouveaux produits et débouchés
au concept de chimie verte. Les « biotechnologies pour l’industrie
vertes » consistent en l’utilisation de la technologie
dans l’agriculture et l’agroalimentaire, il s’agit par Dans la suite de son intervention, Paul Baduel
exemple des plantes OGM ou transgéniques. présente 4 exemples d'utilisation dans l’industrie de
procédés afférents aux biotechnologies blanches.
Les biotechnologies ont, depuis ces 20 dernières
années, fortement gagné en crédibilité. Dans les DuPont produit ainsi du 1,3-propanediol, utilisé pour
années 50, il s’agissait obtenir par fermentation des la fabrication de textile, le rendant plus souple, plus
molécules de taille moyenne, pour la production par facile à repasser, plus coloré.
exemple de vitamines, d'antibiotiques et de stéro- Sanofi-aventis développe un procédé de production
ïdes. Dans les années 80, on a produit de l'insuline, d’hydrocortisone par des levures génétiquement
des interférons, des facteurs de croissance granulo- modifiées à partir de glucose, ainsi la fabrication peut
cytaires (G-CSF), des hormones de croissance être réduite à une étape,de fermentation.
(hGH), etc, à l'aide d'un gène unique introduit dans
des microorganismes on a été capable de produire Paul Baduel évoque également la travail du profes-
des protéines thérapeutiques. Dans les années 90 seur Keasling de l'université de Berkeley. Il s'agit
des progrès significatifs ont été obtenus dans le do- d’examiner la possibilité de produire de l’artemisinine
maine de la culture de cellules de mamifères, ce qui grâce à des systèmes microbiologiques. Grâce à
a permis la production de protéines thérapeutiques l’artémisinine ainsi produite, les coûts des médica-
plus complexes telles que l’EPO, le facteur VIII et les ments anti-paludéens pourraient être significative-
anticorps monoclonaux. Un exemple de développe- ment diminués, ce qui faciliterait fortement leur diffu-
ment et de production pour sanofi-aventis est Lantus sion dans les pays en voie de développement.
(une insuline améliorée). Un autre exemple est le développement de la pro-
duction par fermentation chez la bactérie E.coli, de
l'acide shikimique, une molécule naturellement
Depuis 2000, le concept de "cell factory", a permis de présente dans l’anis étoilé et jusqu’alors obtenue de
relancer les biotechnologies blanches. Pour la pre- cette seule source. Cette molécule est la matière
mière fois, il est possible de combiner des gènes première nécessaire à la fabrication du principe actif
différents pour produire des molécules complexes du Tamiflu, antiviral utilisé dans le traitement de la
par fermentation. Cela permet à par exemple à Du- grippe et commercialisé par Roche. Un accord signé
Pont, une entreprise américaines, de réaliser une entre les deux entreprises assure une partie de
première exploitation industrielle de 1,3-propanediol. l’approvisionnement en acide shikimique de Roche.
De son côté, sanofi-aventis développe, un nouveau
procédé pour la fabrication de l'hydrocortisone. La
prochaine étape pourrait être la production industriel- Question du public:
le d'Artémisinine, de Taxol et d'autres molécules
d’origine végétale. Combien de tonnes d'anis se produit-il mondialement
et quelle est la part de marché de l'entreprise dans
Dans le domaine des biotechnologies, l'intérêt de cette production?
sanofi-aventis est plus particulièrement centré sur les
biotechnologies blanches (obtention par fermentation
d'antibiotiques et de vitamines à grande échelle, bio- Réponse de Paul Baduel :
transformation, en particulier de stéroïdes, ainsi que
la production d'enzymes) et les biotechnologies La production mondiale d'anis s'élève à des milliers
de tonnes, l’application principale est pour l’industrie
Science Allemagne – Biotechnologies blanches - Avancées et perspectives 04/2007 9agroalimentaire. L’approvisionnement en acide shi- Réponse de Paul Baduel
kimique se fait à la fois à partir de l’extraction végéta-
Il n’en connaît pas la surface exacte, l’anis étoilé est
le et à partir du procédé de fermentation.
également cultivé en Chine.
Pour la fabrication d’acide shikimique, la société Ro-
che a sélectionné sanofi-aventis comme un des
fournisseurs pour la fabrication par biotechnologie. Question,du public:
Le nombre de nouveaux médicaments lancés sur le
marché est très faible. Les nouveaux produits at-
Question du public :
teignent encore difficilement le marché et par consé-
Qu’en est-il du Tamiflu et des possibles vaccins quent les patients. Pouvez-vous à ce propos prendre
contre la grippe aviaire ? position?
Réponse de Paul Baduel :
La version humaine de la grippe aviaire n’apparaitra Réponse de Paul Baduel
que si le virus H5N1 mute pour devenir contagieux
Paul Baduel répond que le développement des nou-
d’homme à homme. Il n’est donc pas possible de
veaux produits dans une entreprise s'accomplit de
mettre au point un vaccin contre un virus qui n’existe
manière cyclique et que ces derniers temps les bio-
pas encore. En cas de pandémie par un tel type de
technologies rouges (pharmaceutiques) gagnaient de
virus la stratégie consiste à utiliser pour le court ter-
nouveau en importance. Il cite comme exemple le
me des anti-viraux du type Tamiflu et de développer
cancer et les maladie auto-immunes, dans laquelle
aussi rapidement que possible un vaccin
les anticorps monoclonaux ont apporté une réponse
thérapeutique.
Question du public : Dans le même temps on assiste à peu de dévelop-
pement de produits naturels faisant appel aux bio-
Combien d'hectares sont exploités en Inde pour la
technologies blanches.
culture de l’anis pour le compte de Roche?
.
Contact
Paul Baduel
Sanofi-Aventis
174, avenue de France
75013 Paris
France
Téléphone : +33 (0) 1 58 93 37 69
Fax : +33 (0) 1 58 93 36 88
E-Mail : paul.baduel@sanofi-aventis.com
www.sanofi-aventis.com
10 Science Allemagne – Biotechnologies blanches – Avancées et perspectives 09/2006Les bioproduits pharmaceutiques (2)
Prof. Dr. Axel A. Brakhage, Directeur de l’Institut de recherche
Leibniz sur les substances naturelles et la biologie des infections,
Jena, Allemagne.
Présentation de l'institut Leibniz de recherche sur les produits na-
turels et en infectiologie, Institut Hans-Knöll de Iéna
Communication de monsieur Brakahge non disponible
Les collaborateurs de l’Institut Hans-Knöll de Iéna Alors que la recherche fondamentale prend une
s’occupent de tous les aspects de la recherche sur place de plus en plus significative, plusieurs centres
les produits naturels, principalement sur les microor- de recherche proches de l'industrie a été créée. Jus-
ganismes. Sont compris ici le criblage, la production qu'à présent, 9 spin-offs ont été créés et emploient
et l'analyse structurale des produits naturels, ainsi aujourd’hui environ 170 collaborateurs, c'est-à-dire
que l'étude de leurs propriétés pharmacologiques autant que le HKI lui-même.
potentielles. La deuxième priorité de l’institut réside
dans la recherche en infectiologie qui est consacrée
principalement aux champignons pathogènes et à
Le HKI entretient des liens de coopération très étroits
leurs interactions avec leur hôte. Les champignons
avec d’autres instituts sur le campus de Jenaer Beu-
comme Aspergillus fumigatus et Candida albicans
tenberg, en particulier avec l'université Friedrich-
provoquent de très graves mycoses invasives. La
Schiller de Iéna. Les responsables d'unité de l'institut
synergie entre ces deux domaines d‘étude – recher-
occupent des postes de professeurs d'université et
che sur les produits naturels et infectiologie – permet
ont pour tâche d'enseigner dans les filières universi-
une meilleure compréhension des infections mortel-
taires principales que sont la biologie, la biochimie et
les, la mise en avant de nouvelles approches et une
la nutrition.
recherche plus ciblée de substances thérapeutiques
efficaces. Les méthodes génomiques ainsi que les
analyses transcriptomiques, proteomiques et
L'interconnexion intensive des instituts de recherche
metabolomiques complètent les possibilités de
en microbiologie sur le site scientifique de Iéna trou-
recherche.
ve son expression dans la " International Leibniz
er Research School for Microbial and Biomolecular
Le 1 janvier 2005, le professeur Axel Brakhage
Interactions" (ILRS Iéna). Sous la direction du HKI,
prend la tête de l’institut en tant que directeur scienti-
er les futurs doctorants suivent une formation structu-
fique. Dès le 1 février 2005 il est également direc-
rée, ouverte à l'internationale, qui est marquée par un
teur du nouveau service « microbiologie moléculaire
programme d'enseignement exigeant et un accom-
et appliquée ».
pagnement socioculturel global des jeunes scientifi-
ques.
Contact
Prof. Dr. Axel A. Brakhage
Institut de recherche Leibniz sur les substances naturelles et la biologie des infections
e.V. Institut Hans-Knöll
Beutenbergstr. 11a
D-07745 Jena
Téléphone +49 (0) 3641 656-601
Fax +49 (0) 3641 656-603
E-Mail axel.brakhage@hki-jena.de
www.hki-jena.de
Science Allemagne – Biotechnologies blanches - Avancées et perspectives 04/2007 11De la biomasse à l’énergie (1)
Dr. Paul Colonna, Directeur du département „Caractérisation et
élaboration des produits issus de l’agriculture (INRA), France
Paul Colonna est directeur du service de recherche et résidus de la distillation du maïs, des pommes de terre
de développement des produits agricoles à l'Institut et des céréales, destinés à l’alimentation du bétail).
National de la Recherche Agronomique (INRA). Son
Dans un deuxième temps, M. Colonna présente la
intervention s’intitule: "De la biomasse à l'énergie-
fabrication de VOME à partir de graines de tournesol
Bioénergies, une alternative aux énergies fossiles ?".
et de colza.
Développer des molécules qui pourraient être utilisées
Le problème principal de ce procédé est le recyclage
comme biocarburant, est un des buts de l’INRA. Les
des résidus de tourteaux. Un deuxième point faible
biocarburants principalement développés en France
réside dans la faible solubilité des protéines, en raison
sont: le bioéthanol, obtenu par fermentation de sucre
de leur dénaturation au cours du processus. De
et d’amidon, et son dérivé, l’ETBE (Ethyltertiobutyle-
même, l'utilisation de lipase est prometteuse dans la
ther) ainsi que le biodiesel ou VOME (Vegetable Oil
production "in-situ" d'acide gras lors de l'extraction
Methyl Ester) à partir d’huiles végétales. Les autres
mécanique. Là encore Paul Colonna pose la question
biocarburants liquides, très peu développés en Fran-
des répercussions de la production de cette farine sur
ce, sont, entre autres, le biométhanol, obtenu à partir
le marché des aliments pour bétail.
de biomasse ou de déchets organiques ainsi que le
biodiméthyléther (bio-DME). Selon Paul Colonna,
l’objectif de la France (loi du 13 juillet 2005) est de
porter la part des biocarburants dans la consommation Par la suite, il présente les sites où, en France, sont
totale de caburants de 2,75% en 2006 à 7% d’ici produits les biocarburants. Actuellement, il existe en
tout six sites de production pour neuf projets. Il cite les
2010). Cette valeur est supérieure à l’objectif euro-
coopérations de l’INRA avec différentes entreprises.
péen (5,75% d’ici 2010). Aussi prévoit-il une augmen-
Ainsi, l'INRA collabore dans le domaine de l'ETBE
tation de la production d'environ 200% pour les deux
composés ETBE et VOME dans les prochaines an- avec des entreprises comme Cristal Union, Dislaub,
nées. Il rappelle que les ressources en pétrole dispo- BENP et BCE, avec SAIPOL, LESIEUR et Diester
Industrie dans le domaine du VOME.
nibles ne sont pas inépuisables, comme le montre une
étude de l’ASPO (Association for the Study of Peak Oil La lignocellulose constitue un nouvel enjeu. Les diffé-
and Gas). rences entre l'amidon et la cellulose sont exposées en
détails. Paul Colonna aborde ensuite la production
Paul Colonna aborde ensuite la question de la produc-
tion d’ETBE et de ses composants biochimiques. Il d'éthanol à partir de biomasse lignocellulosique (LCB).
explique les procédés d'obtention d'éthanol à partir A partir de LCB on obtient différents produits finis
comme le lignine, l'éthanol par actions de complexes
d'amidon extrait du maïs, des pommes de terre ou du
enzymatiques. Ce processus de fermentation induit
blé. Il présente aussi les problèmes qui freinent l'a-
une saccharification simultanée (SSF- Simultaneous
vancement de ces techniques. Il souligne le besoin de
Saccharification Fermentation).
développer des enzymes capables de dépolymériser
des grains natifs sans passer par une étape de gélati- L'augmentation de l'efficacité des enzymes est un
nisation couteuse en énergie. Il s’interroge également autre enjeu important selon Paul Colonna,. Les enzy-
sur la complexité des bio-raffineries :dans quelle me- mes représentent 30 à 40% du coût industriel de la
sure sera-t-il à l’avenir possible de construire des production d’éthanol. C'est pourquoi il est important de
unités de production permettant successivement de développer des nano-enzymes telles que les enzymes
fractionner puis de synthétiser, directement à partir bifonctionnelles. Ces nano-enzymes peuvent compor-
des matières végétales, une grande quantité de pro- ter par exemple des laccases, des cellulases ou des
duits, desquels on tirerait alors du biocarburant ? xylanases. Elles facilitent la désincrustation de la lig-
Dans un dernier point, le chef de département de nine , réduisant ainsi la quantité nécessaire de cellula-
l’INRA évoque les inévitables répercussions qu’aura ses lors du procédé de fermentation.
l’utilisation massive de matières végétales pour pro-
duire du bioéthanol sur le marché des aliments pour En conclusion, Paul Colonna récapitule les résultats
bétail (DDGS, Distillers Dried Grain with Solubles, ou présentés et souligne que la part d'énergie fournie par
12 Science Allemagne – Biotechnologies blanches – Avancées et perspectives 09/2006la biomasse se situe actuellement aux environs de 1% Réponse de Paul Colonna: Non, absolument pas. Ce
dans le bouquet des énergies primaires et qu'en thème a fait florès il y a une vingtaine d’année. Les
conséquence, beaucoup de progrès et d’avancées technologies sont bien au point.
restent possibles et une effort de recherche est né-
Question du public:
cessaires.
Pensez-vous que l’on puisse envisager une utilisation
Question du public:
économiquement intéressante de la lignocellulose
L'INRA fait-elle des recherches sur la production de dans d'autres domaines?
biogaz par fermentation anaérobique?
Réponse de Paul Colonna: Oui. Par exemple pour
d'autres biomatériaux, fibres, etc.
Contact
Dr. Paul Colonna
INRA
Rue de la Géraudière
BP 71 627
44 316 Nantes cedex 03
France
Téléphone +33 (0) 2 40 67 51 45
Fax +33 (0) 2 40 67 50 06
Email paul.colonna@nantes.inra.fr
www.inra.fr
Science Allemagne – Biotechnologies blanches - Avancées et perspectives 04/2007 13De la biomasse à l’énergie (2)
Dr. Steffen Daebeler, Directeur du département de Recherches sur
les bioénergies et les matières premières renouvelables, Agence
pour les matières premières renouvelables (FNR), Allemagne
Le Dr. Steffen Daebeler est directeur du département bioénergie, de levures, de sucres ou de graines oléa-
« Gestion de projets en bioénergie et matériaux re- gineuses ;
nouvelables » à l'Agence allemande pour les matières
2. dans le domaine du bois et de la biomasse ligneuse
premières renouvelables (FNR). Son exposé s'intitule
ainsi que des résidus lignocellulosiques pour la pro-
"Bioénergie - une alternative aux combustibles fossiles
duction de chaleur et d'électricité ;
? Biotechnologies blanches – Avancées et aperçu".
3. dans le domaine du biogaz, produit à partir de rési-
Les principaux défis de l'agence sont :
dus de l'agriculture, de résidus biologiques et de plan-
1. Financements de la recherche-développement tes utilisables pour la production d'énergie.
(R&D),
2. Information et conseil,
Selon M. Daebeler, les obstacles à la production de
3. Relations publiques, biocarburants résident dans les difficultés de mobilisa-
tion des ressources et dans les complications logisti-
4. Activités européennes.
ques. Leur développement dépend des innovations
Les principales activités de l'agence concernent les technologiques, de leur traitement et des coûts qui y
domaines suivants : sont liés, des réglementations politiques concernant
l’agriculture ainsi que de la forte compétitivité entre les
1. Soutien de projets de R&D et de projets pilotes. entreprises.
Ceci inclut le soutien du programme "Ressources
renouvelables". Le budget 2006 est de 27 Mio €. Au regard des ressources énergétiques disponibles en
Allemagne, comparées aux besoins énergétiques
2. Mise sur le marché. Dans ce domaine, le program-
me "Ressource renouvelables" est
introduit sur le marché allemand. Le
budget 2006 est de 26,6 Mio €.
3. Activités d'informations et de con-
seils
4. Activités dans l'Union Européenne,
(ERA NET Bioenergy, EUBIONETII,
IEA Bioenergy).
Les énergies renouvelables représen-
tent 6,7% du secteur énergétique en Wood
Allemagne. Ce budget se répartit
comme suit : 4,3% pour la bioénergie
(chauffage écologique, carburant, Energy
Total Energy
électricité) et 2,1% pour les autres Total Potential Plants,
Demand
ressources (géothermie, énergie éo- of Bioenergy* Straw
Germany
lienne et hydraulique).
M. Daebeler voit le potentiel du Ma-
nagement des Ressources Renouve- Biogas
lables (RRM) : © FNR
1. dans le domaine des biocarbu- Figure 1- Potentiel des bioénergies
rants, produits à partir du bois, de la
paille, d'autres plantes sources de allemands, M. Daebeler prévoit, pour les bioénergies,
14 Science Allemagne – Biotechnologies blanches – Avancées et perspectives 09/2006une part de 17,4% du marché de l'énergie. Il répartit BtL, sera au premier plan. Il estime qu'en Allemagne,
ces 17,4% entre le bois (34%), la paille ou les plantes 21% de la consommation d'essence seront couverts
exploitables (59%) et le biogaz (7%). par la production d'énergie à partir de végétaux
« utiles ». Sur le long terme (jusqu'en 2050), Mr Dae-
beler envisage la production d'hydrogène grâce aux
Voici les priorités des activités de recherche et déve- sources d'énergie renouvelable, ainsi que la résolution
loppement préconisées par M Daebeler : de nombreux problèmes techniques et économiques
liés à l’énergie.
1. La production de bioénergie, avant tout à partir du
bois, des céréales et de la paille, associée à une
gestion solide des ressources renouvelables (RRM) ;
Enfin , Mr Daebeler tire un bilan des deux program-
2. La fermentation sèche pour la production de biogaz mes européen ERA NET et EUBIONETII. ERA NET
; est un programme encourageant les échanges d'in-
formations, les coopérations et la formation de
3. L'évaluation de la transformation thermochimique
réseaux en vue de programmes de R&D. De plus, ce
de la biomasse par gazéification ; programme sert à identifier des modèles avancés de
4. Les carburants "Biomass-to-Liquid" (BtL) ; coopérations ou de projets pilotes, qui, à la fois, de-
mandent et apportent une aide au niveau.
5. Les carburants pour l'agriculture ;
EUBIONETII aide à l'élaboration de modèles commer-
6. La culture et l'utilisation de végétaux utiles pour la ciaux innovants pour l’approvisionnement en biodie-
production d'énergie, sel. Ceci est nécessaire pour éviter le gaspillage de
7. Information et relations publiques auprès des politi- chaleur et d'électricité et ainsi travailler en faveur du
ques et des consommateurs. « développement durable ». Les programmes prévoi-
ent l’organisation de manifestations et de visites, ainsi
Concrètement, l'agence a pour but: que la publication de documents d'information.
L'évaluation de la transformation thermochimique de
la biomasse par gazéification,
Question du public : L'Allemagne a plutôt du succès
La synthèse Fischer-Tropsch (FT) pour la production dans le domaine des biocarburants et dispose d'un
de combustibles synthétiques à partir de la biomasse, soutien politique important. L'industrie des biocarbu-
Le développement technologique et les projets pilotes rants aurait-t-elle autant de succès sans un soutien
pour la production de combustibles biomass-to-liquid politique aussi affirmé?
(BTL), Réponse de Steffan Daebeler:
La mise en place d'une plate-forme d'information pour L'industrie automobile tout comme d’autres industries
les combustibles BtL, ont, indépendam-
Biofuel prospects Short Term (2010):
ment des institutions
Le développement de carburants blending of 5 % Ethanol or 15 % ETBE with gasoline
alternatifs pour l'agriculture, politiques, un intérêt
biodiesel as pure fuel or as a 5% additive
pour la production de
L'analyse des sources de biomasse pure plant oil
common target of 5,75 % in 2010 means 3 mio. biocarburants. Elles
secondaires pour un gain d'énergie. participeraient donc
t oe biofuels:
any scenario based on biodiesel and -ethanol aussi à ce finance-
from German sources is unreal! ment.
Mr Daebeler présente ensuite les
Mid Term (2030):
perspective de développement des
synthetic gasoline and diesel from BtL-Synthesis
bioénergies à court et long terme. Question du public :
> 21 % of total German fuel consumption can be
Dans un futur proche (jusqu'en covered by energy plants Il y a une concur-
2010) il envisage le développement rence entre les végé-
Long Term (2050):
de carburants contenant 5% d'étah- hydrogen from renewable energies (option) taux destinés à l'ali-
nol ou 15% d'ETBE. Suivront l'utili- technical and economic issues have to be solved mentaire et les au-
sation d'huiles végétales pures et le tres. Comment cela
développement du biodiesel utilisé va-t-il évoluer ?
seul ou en tant qu'ajout, à hauteur Figure 2 Perspectives en matière de biocarburants
de 5%, à d'autres carburants. La Réponse de Steffan
part des bioénergies à atteindre est de 5.75% en Eu- Daebeler:
rope. Mr Daebeler considère que l’Ethanol-Biodiesel La production augmentera de manière générale. Dès
ne peut absoluemment pas être considérer comme lors, la concurrence augmentera aussi entre ces deux
seul moyen d’atteindre cet objectif en Allemagne. A types de végétaux. La capacité de culture de colza se
moyen terme (jusqu'en 2030), le développement de heurte cependant déjà à ses propres limites.
l'essence et du diesel synthétiques, sur la base du
Science Allemagne – Biotechnologies blanches - Avancées et perspectives 04/2007 15Contact Dr. Steffen Daebeler Agence pour les matières premières renouvelables (FNR) Hofplatz 1 18 276 Gülzow Téléphone +49 (0) 3843 6930 130 Email +49 (0) 3843 6930 102 E-Mail: s.daebeler@fnr.de www.fnr.de 16 Science Allemagne – Biotechnologies blanches – Avancées et perspectives 09/2006
Les biomatériaux (1)
Christophe Rupp-Dahlem, Expert en chimie végétale, directeurdu pro-
gramme BioHub®, Roquette Frères, Lestrem, France
Christophe Rupp-Dahlem est actuellement directeur 1) développement durable grâce aux matières pre-
du programme BioHub de l’entreprise Roquette mières renouvelables,
Frères avec le soutien de l'agence nationale pour les
2) santé et alimentation, par exemple à travers le
innovations industrielles. Ce programme développe
polyalcool, les protéines et les fibres,
de nouvelles initiatives dans le domaine de la bioraf-
finerie spécialisée dans le traitement de céréales 3) communication, par exemple avec les solvants
comme matière première. Christophe Rupp-Dahlem verts.
commence son intervention par la présentation de
C. Rupp-Dahlem donne l’ exemple des différents
l'entreprise Roquette qui est
procédés de
actuellement un des leaders
valeur ajoutée au
mondiaux dans la producti-
moyen de la
on de produits à base d'a-
bioraffinerie, dont
midon. Dans ce domaine,
le produit final
l'entreprise occupe la deu-
est dérivé d'une
xième place en Europe et la
part de l'énergie
quatrième au niveau mon-
fossile et d'autre
dial dans la production de
part des matiè-
Polyalcool et de gluconate.
res premières
Elle emploie 6000 person-
renouvelables.
nes dans le monde pour un
chiffre d'affaire de 2 milli- Alors que pour le
ards d' €uro. 400 personnes premier, la pro-
travaillent dans le domaine cédure complé-
de la R§D. Le budget R§D mentaire repose
s’élève à 50 millions d'€. sur des proces-
Figure 3- Les 4 concepts de base du groupe Roquette
250 contrats de R&D sont sus chimiques,
conclus chaque année en pour le second,
coopération avec des universités et des partenaires les procédés biologiques sont au premier plan. Le
privés. Le groupe de plus de 150 brevets d'invention travail entrepris par le programme BioHub débou-
à son actif. che sur de nouveaux produits chimiques et sur de
nouveaux procédés industriels pour les biotechnolo-
Diversification, intégration, innovation et coopération
gies. Ce programme part de la transformation de
sont les 4 concepts de base du groupe. Le program-
matières premières comme les céréales pour définir
me BioHub concerne la partie innovation. La ques-
un nouveaux concept économique d’obtention
tion qui se pose est de savoir dans quelle mesure
d’écoproduits (le biopolymer et le biomonomer en
une chimie à partir de végétaux peut être innovante
sont 2 exemples). C. Rupp-Dahlem indique à ce sujet
pour les entreprises On tournera ici autour de 3
que Roquette se place parmi les six premières
questions principales: Qu'est-ce qui est possible?
entreprises qui sont financièrement soutenues par l(
Concernant par exemple les biotechnologies blan-
Agence de l’ innovation industrielle au moyen du
ches, la chimie verte et les nanotechnologies. Qu'e-
PMII (Mobilizing Program for Industrial Innovation).
xige la société? En premier plan se trouvent les mati-
Dans le cadre du PMII, les buts que Roquette place
ères premières renouvelables et les principes éthi-
au premier plan sont les suivants: développer des
ques. Quelles sont les exigences des consomma-
produits chimiques à partir de céréales et démontrer
teurs et du marché ? Ceci concerne la santé l'ali-
que ceux-ci peuvent constituer un substitut renouve-
mentation, la mobilité, l'économie et la faisabilité.
lable aux produits fossiles existants. Ainsi, BioHub,
Dans le domaine de l'innovation, sur lequel Christo- pourrait produire dans de brefs délais des substituts
phe Rupp-Dahlem reviendra plus précisément par la pour leaux produits chimiques issus aujourd’ hui de
suite, trois critères sont fondamentaux: procédés pétrochimiques. Les biosolvants, les biolu-
Science Allemagne – Biotechnologies blanches - Avancées et perspectives 04/2007 17brifiants et les biopolymeres sont des produits pour lions d’emprunts. C. Rupp-Dahlem estime à 730 mil-
lesquels ont peut apporter des substituts renouvela- lions d'€ les investissements industriels qui seront fait
bles. après 2010. Le volume de culture attendu sera com-
posé de1,3 million de tonnes de maïs sur de 150
Ces nouveaux produits pourront être fabriqués grâce
000ha. C. Rupp-Dahlem cite ensuite les autres pro-
jets européens, impliqués plus spécialement sur les
procédés biotechnologiques, comme par exemple le
projet BREW (www.chem.uu.nl/nws), et le pro-
gramme Epobio ( programme dans le cadre du FP6
de la CE ). Cette orientation résulte de
l’augmentation constante du marché des matières
renouvelables. Le biocarburant est ainsi le domaine
qui connaît la croissance la plus forte et reçoit un
soutien politique des plus importants, tandis que le
développement des bioproduits est plus lent dans le
contexte global du développement durable.
En conclusion, C.Rupp-Dahlem rappelle que le po-
tentiel de l'industrie chimique se basant sur les matiè-
res premières renouvelables est aujourd’hui palpa-
ble. Mais à l'avenir, une compréhension différenciée
Figure 4- Eco-innovation, des céréales aux produits finaux devra se faire , aussi bien du côté de l'utilisation in-
dustrielle que de celui de la population.
aux développements techniques des biotechnolo- Question du public : Qu'en est-il du PLA ( PolyLactic
gies. Acid )?
C. Rupp-Dahlem aborde ensuite plus en détails le Réponse de Christophe Rupp-Dahlem :
Isosorbide qui peut être utilisé comme Diol en tant
qu’ intermédiaires de synthèse ou comonomères Jusqu'à présent, il ne fait pas partie du programme
pour polyméres comme le PET( PolyEthylène Té- BioHub.Cela nécessiterait une explication plus
réphtalate ). L’ isosorbide améliore la résistance technique que nous n’avons pas le temps de donner.
thermique des polymères. Enfin C. Rupp-Dahlem
aborde les données et les faits importants du pro-
gramme BioHub. le coût mondial de ce programme Question du public: La paille fait-elle aussi partie des
est évalué à 98 millions d'€ (sur 6 ans). L’AII à elle matières premières utilisées?
seule finance le projet à hauteur de 43 Millions d’€ , Réponse de Christophe Rupp-Dahlem : Non, princi-
22 millions proviennent de fonds publics et 21 mil- palement le mais et l'amidon.
Contact
Christophe Rupp-Dahlem
Roquette Frères SA
Rue Haute Loge
62080 Lestrem Cedex
France
Téléphone +33 (0) 3 21 63 36 00
Fax +33 (0) 3 21 63 94 63
E-mail: christophe.rupp-dahlem@roquette.com
www.roquette.fr
18 Science Allemagne – Biotechnologies blanches – Avancées et perspectives 09/2006Les biomatériaux (2)
Dr. Guido Reinhardt, Directeur du département des matiè-
res premières renouvelables, Institut de recherche pour
l’énergie et l’environnement (IFEU), Heidelberg
Le Docteur Guido Reinhardt est directeur d'unité de matériaux conventionnels concernent la production de
recherche dans le département pour les matières matériaux brut, le transport, le traitement et la manière
premières renouvelables à l'institut de recherche pour de les utiliser. Les impacts importants sur l'environ-
l'énergie et l'environnement (IFEU).Il a tout d'abord nement des produits existants sont mesurés selon la
débuté en présentant son institut. L'IFEU est une or- consommation de ressources, l'effet de serre, les
ganisation privée à but non-lucratif qui emploie envi- dommages sur la couche d'ozone, l'acidification,
ron 40 personnes. Elle effectue des recherches et l'eutrophication, les smogs (brouillard polluant) d'été,
conseille dans les domaines de l'énergie (dont les et selon les effets toxiques sur l'homme et l'environ-
énergies renouvelables), du transport, dans la gestion nement.
des déchets, les analyses de cycles de vie (LCA),
l'évaluation de l'impact environnemental, les ressour-
ces renouvelables et les formations pour la protection Par la suite, M. Reinhardt a présenté une comparai-
de l'environnement. son des LCA de produits industriels traditionnels avec
les biomatériaux conventionnels à travers certains
L'IFEU travaille essentiellement avec Umberto, un
exemples. Ainsi il existe autant d'avantages et
logiciel d’analyse de l’écoulement massique et
d’inconvénients dans l'utilisation d'huile de moteur,
s’attache également à mesurer les répercussions éco-
qu'elle soit à base d'huile de colza ou d'huile tradition-
nomiques dans le cadre de « l’analyse du cycle de
nelle, car la culture du colza cause d'énormes dom-
vie » (LCA). Depuis 1990, les recherches sont focali-
mages à la couche d'ozone. En revanche, les matiè-
sées sur les biocarburants et les biomatériaux, ainsi
res étanches à base de chanvre, matériaux conven-
que sur les énergies renouvelables et les système
tionnels, comme par exemple la fibre de verre à la-
d’écoulement massique. Dans le domaine des biocar-
quelle on ne pense pas, sont plus avantageux. Par
burants et des études sur les biomatériaux, il existe
comparaison, les emballages à base de céréales sont
des organisations ayant pouvoir de décisions, comme
entre autre la Banque Mondiale, le GTZ, l'UNEP, l'UE, nocifs à la couches d'ozone ; on a donc, dans ce do-
les ministères nationaux, WWF, Greenpeace, mais maine, nettement plus d'avantages à utiliser des pro-
aussi des entreprises comme DaimlerChrysler et duits traditionnels. Ainsi, les biomatériaux ne sont pas
Deutsche Telekom. systématiquement synonymes de respect de l'envi-
ronnement. Le respect de l'environnement est plutôt
Pour Guido Reinhardt, les biocarburants présentent
tributaire de la production agricole, de la manière d'uti-
des avantages écologiques d'importance pour plusie-
liser les biomatériaux et leurs sous-produits, ainsi que
urs raisons : ils permettent un bilan carbone nul, ils
de la manière de traiter les déchets et de leur recycla-
économisent de l'énergie, ils réduisent les déchets
ge.
organiques et ils réduisent les coûts d’acheminement.
Des points faibles existent cependant : l'important Le point suivant aborde les biomatériaux innovants,
besoin d'énergie nécessaire à la production de res- comme par exemple les composants bois-plastiques
sources végétales, l’énorme besoin en surfaces culti- (WPC). Il n'existe pas encore de LCA pour les WPC.
vables et les problèmes qui résultent de leur utilisation On peut présumer qu'ils réduisent l’utilisation des ma-
potentielle dans ce cadre (eutrophication de l'eau en tières fossiles et qu'ils dégagent moins de gaz à effet
surface et pollution des eaux par les pesticides). Il est de serre en cas de combustion du bois.
dès lors difficile, en étant conscient de cet arrière-plan,
de tirer un bilan hâtifs des avantages des biocarbu- Enfin, Guido Reinhardt a présenté de manière détail-
lée le procédé de la "Ligno-cellulosic Feedstock Biore-
rants.
finery" (LCF-Biorefinery) qui permet un gain d'énergie
Selon la définition ISO 14040-43, la LCA est l'in- et est un exemple de biotechnologies blanches, par
terprétation des paramètres "définition de l'objectif", exemple à partir d'herbe, de chaume, de bois et de
"analyse des besoins" et le cas échéant "inventaire plantes fourragères. En prenant l'exemple du chaume,
des besoins" et de "l'examen du respect de l'environ- G. Reinhardt a mis en avant le haut potentiel d'une
nement". Les caractéristiques de distinction et les
critères de comparaison entre les biomatériaux et les
Science Allemagne – Biotechnologies blanches - Avancées et perspectives 04/2007 19Vous pouvez aussi lire
