Le méthane (CH4) est un gaz à effet de serre au pouvoir réchauffant 84 à 87 fois plus important que le CO2 sur une période de 20 ans. Il est produit naturellement par la décomposition de la matière organique en l’absence d’oxygène (anaérobie), mais 60 % de ses émissions mondiales résultent des activités humaines. Dans les décharges ou les stations d’épuration, par exemple, ou lors du transport et du raffinage du gaz naturel, du pétrole et du charbon.
Un gaspillage d’autant plus absurde qu’il est également un hydrocarbure gorgé d’énergie exploitable : son pouvoir calorifique supérieur (PCS) est d’environ 55 MJ/kg. Il est supérieur à celui de l’essence (47 MJ/kg), du diesel (45 MJ/kg), du pétrole brut (43 MJ/kg) ou du charbon (30 MJ/kg). Malheureusement, l’immense majorité n’est pas récupérée, car sa valorisation est un processus coûteux : la plupart du temps, il finit brûlé à la torchère, et retourne dans l’atmosphère, aggravant le réchauffement climatique.
Les bioréacteurs sont l’une des meilleures solutions pour le valoriser, mais la majorité de ceux utilisés aujourd’hui sont peu efficaces : le gaz est injecté dans une cuve remplie de liquide qui est brassée vigoureusement, où des bactéries méthanotrophes (qui se nourrissent de méthane) le convertissent. Le problème, c’est que le méthane se dissout très difficilement dans l’eau, ce qui rend le processus gourmand en énergie et rarement rentable. Des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), en Californie, proposent une approche radicalement différente dans une étude publiée le 22 juillet dans la revue Scientific Reports. Ils ont réussi à créer un bioréacteur à l’état solide qui présente un rendement dix fois supérieur à celui des bioréacteurs conventionnels.
Une conversion nette et sans gaspillage
« Plutôt que d’avoir cette grande cuve remplie d’un “bouillon” dans lequel on injecte du gaz, nous avons produit ces structures très fines que nous appelons des scaffolds [NDLR : photo en tête d’article] », explique Nathan Ellebracht, chercheur au LLNL et coauteur de l’étude. Les bactéries méthanotrophes sont encapsulées dans un hydrogel et déposées dessus ; comme les parois des « scaffolds » sont très poreuses, leur surface de contact est très élevée.
Le méthane s’écoule à travers les scaffolds sous forme gazeuse, pénètre leurs parois poreuses et rejoint les bactéries emprisonnées dans l’hydrogel sans jamais passer par une phase liquide. L’étape de dissolution est supprimée, ce qui évite les pertes d’énergie liées au brassage et décuple le rendement.
Le gaz est ainsi transformé en succinate, un sel dérivé de l’acide succinique utilisé dans la fabrication de polymères, dans la stabilisation de certains principes actifs médicamenteux ou dans l’industrie agroalimentaire.
Pour l’instant, le bioréacteur est à l’état de prototype : son volume est seulement d’un litre, bien plus petit que les bioréacteurs industriels qui brassent parfois plusieurs centaines de milliers de litres. Mais c’est un passage obligatoire pour valider son fonctionnement à petite échelle, et éventuellement, en développer des versions plus grandes à l’avenir.
Théoriquement, l’intérêt d’un tel dispositif pour limiter les effets du méthane sur le climat est indéniable, puisqu’il soustrait le gaz au cycle atmosphérique en le transformant en produit exploitable. Cela dit, ce n’est pas ce qui a motivé ces travaux, comme l’explique Ellebracht : « Sur les petites installations, décharges ou stations d’épuration, il n’existe pas de solution chimique viable à cette échelle », reconnaît-il. « Notre approche pourrait leur permettre de tirer de la valeur d’un gaz qu’elles gaspillent aujourd’hui. » L’équipe travaille désormais à augmenter la taille de son bioréacteur ainsi qu’à étendre ce même concept à d’autres bioprocédés (la fermentation aérobie du sucre, notamment), confrontés aux mêmes problèmes que la conversion du méthane. Des travaux qui s’étendront certainement sur de longues années avant de montrer leurs résultats, et dont la viabilité à grande échelle reste encore à prouver.
- Des chercheurs californiens ont développé un bioréacteur 3D qui convertit le méthane en énergie de manière efficace, surpassant les méthodes traditionnelles.
- Cette innovation permet de transformer le méthane, un puissant gaz à effet de serre, en succinate, un produit exploitable dans diverses industries.
- Le prototype actuel est petit, mais des efforts sont en cours pour l’agrandir et l’adapter à d’autres bioprocédés à l’avenir.
📍 Pour ne manquer aucune actualité de Presse-citron, suivez-nous sur Google Actualités et WhatsApp.
