Des chercheurs de l'Université technique de Munich ont mis au point un système alimenté à l'énergie solaire qui transforme le dioxyde de carbone et l'hydrogène renouvelable en acides aminés. Ce procédé modulaire, basé sur des enzymes, est actuellement au stade de la validation de principe et n'a pas encore d'application commerciale. Il démontre néanmoins que la production d'électricité renouvelable, la capture du carbone et la production biochimique peuvent fonctionner de manière intégrée.
Comment fonctionne le système enzymatique
Le processus se déroule par étapes. L'électricité renouvelable produit d'abord de l'hydrogène par électrolyse. Cet hydrogène se combine ensuite au dioxyde de carbone pour former du méthanol. Des enzymes spécialisées transforment alors le méthanol en acides aminés, les éléments constitutifs de base des protéines, grâce à une série de réactions.
L'équipe décrit le dispositif comme étant « prêt à l'emploi ». Les modules enzymatiques peuvent être interchangés ou ajustés en fonction du composé cible. La dernière version produit sept acides aminés. Des travaux antérieurs avaient démontré l'efficacité de la méthode pour la L-alanine uniquement. La nouvelle étude, publiée dans Nature Communications, ajoute la glycine, la sérine, l'acide L-aspartique, la L-valine, l'acide L-glutamique et la L-proline.
Viktoria Lehmann, doctorante à la chaire de chimie des ressources biogéniques de l'Université technique de Munich (TUM), a déclaré que les acides aminés sont largement utilisés dans l'alimentation animale pour compléter les besoins en protéines, notamment dans la production laitière. Elle a ajouté que les méthodes de production actuelles consomment trop de ressources.
L'équipe de l'Université technique de Munich (TUM) inscrit ses recherches dans le contexte d'un problème agricole urgent. Selon les projections des Nations Unies, la demande alimentaire mondiale pourrait augmenter d'environ 60 % d'ici 2050. Or, la superficie des terres agricoles disponibles ne devrait croître que marginalement au cours de la même période.
Le contexte de la sécurité alimentaire
Ce manque de ressources suscite un intérêt croissant pour les filières d'approvisionnement en protéines moins dépendantes des terres, de l'eau et des cultures énergivores. La production conventionnelle d'acides aminés consomme des quantités importantes de ces ressources. Une filière alimentée par l'énergie solaire et utilisant le CO₂ permettrait, en théorie du moins, de réduire cette dépendance.
Volker Sieber, professeur de chimie des ressources biogéniques et recteur du campus Straubing de l'Université technique de Munich (TUM), a expliqué que le projet consiste à canaliser la lumière solaire en vecteurs d'énergie chimique avant de les convertir en éléments constitutifs de protéines. Il a ajouté que cette approche pourrait, à terme, améliorer la productivité des terres disponibles et favoriser une production d'acides aminés plus durable.
Ces affirmations restent à vérifier à grande échelle. Les chercheurs reconnaissent que la production actuelle est bien trop faible pour permettre un déploiement commercial.
L'équipe de l'Université technique de Munich (TUM) identifie des applications allant au-delà de la nutrition animale. Les sept acides aminés actuellement produits par le système sont également des ingrédients clés des milieux de culture pour la production de viande cultivée. Cette application relie la technologie à un effort distinct, mais connexe, visant à réduire l'empreinte foncière de l'approvisionnement en protéines.
Applications potentielles au-delà de l'alimentation animale
Les chercheurs estiment que la même plateforme pourrait éventuellement soutenir d'autres chaînes de valeur basées sur le CO₂, bien qu'ils ne précisent pas lesquelles dans les documents publiés.
La priorité technique immédiate est l'amélioration des performances enzymatiques. Le rendement demeure la contrainte majeure. L'écart entre la démonstration en laboratoire et le procédé industriel est considérable, et l'équipe en est pleinement consciente.
Ce que la recherche montre et ne montre pas
Il s'agit d'une démonstration de biologie synthétique. Elle prouve la viabilité de la voie chimique, mais ne démontre pas que le procédé permette de produire des acides aminés en quantités compétitives en termes de coûts.
L'article paru dans Nature Communications constitue la principale source vérifiée. L'université TUM n'a annoncé ni partenaire commercial ni usine pilote. Aucun calendrier de mise à l'échelle n'a été publié.
Pour les investisseurs et les décideurs politiques qui suivent le secteur des protéines alternatives, cette recherche mérite une attention particulière. Elle relie trois domaines technologiques distincts – les énergies renouvelables, la capture directe du carbone atmosphérique et la biochimie de précision liée à la fermentation – en une seule et même séquence de production. Chacun de ces domaines attire déjà des capitaux importants. Un système intégrant ces trois technologies pourrait, si les rendements s'améliorent sensiblement, transformer en profondeur l'approvisionnement en acides aminés pour les fabricants d'aliments et d'aliments pour animaux.
Les chercheurs eux-mêmes restent mesurés dans leurs affirmations. Leurs travaux suggèrent une méthode de production de matières premières moins dépendante des terres, essentielle aux systèmes alimentaires modernes. L'existence d'une version industrielle de ce procédé dépendra des progrès de l'ingénierie enzymatique, qui restent encore à l'avance sur les connaissances scientifiques actuelles.
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