5 nouveaux projets pour l’innovation des entreprises de la bioéconomie financés en 2021 par le Carnot 3BCAR

5 nouveaux projets pour l’innovation des entreprises de la bioéconomie financés en 2021 par le Carnot 3BCAR

Chaque année le Carnot 3BCAR finance des projets de ressourcement scientifique, afin de proposer des solutions innovantes aux acteurs de la bioéconomie. Ces projets contribuent à offrir un tremplin pour l’innovation dans les domaines des bioénergies, des biomolécules et des matériaux biosourcés et les résultats ont pour but d’être exploités par l’industrie. Les projets sélectionnés pour leurs qualités scientifiques et leur potentiel innovant débuteront en 2021.

Fonctionnalisation chimio-enzymatique de la cellulose – projet FONZY –  24 mois

La mise au point de procédés respectueux de l’environnement et économiquement viable est devenue un enjeu majeur à l’ère de la chimie verte et de la valorisation des ressources renouvelables. Le projet FONZY utilisera les enzymes fongiques « Lytic Polysaccharide Mono-Oxygenases » (LPMO) pour fonctionnaliser la cellulose qui est le premier polymère produit par la nature au monde. L’utilisation des LPMO a pour but l’introduction de groupements réactifs par oxydation enzymatique contrôlée.

Le projet FONZY se distingue de la majorité des travaux portant sur les LPMO par le fait qu’il propose des voies de fonctionnalisation originales de la cellulose. Ces travaux permettront donc de développer des polymères chargés pour des applications dans de nombreux domaines tels que la cosmétologie, de la dépollution, du traitement des eaux et des sols…

Extension de la promiscuité catalytique de métalloCAZymes artificielles et naturelles pour créer une réactivité non-naturelle – projet NEOZYM –  24 mois

Les enzymes sont de plus en plus considérées comme des catalyseurs d’une chimie verte et durable. En effet, elles fonctionnent en milieu aqueux et permettent de diminuer de façon significative le nombre d’étapes réactionnelles requises en chimie de synthèse. Néanmoins, un handicap majeur des enzymes réside dans la limitation de leur étendue catalytique aux fonctionnalités chimiques portées par les 20 acides aminés naturels.

L’incorporation, ciblée et spécifique, d’acides aminés non-canoniques est source d’innovation en catalyse enzymatique visant des réactivités non-naturelles. Par extension de leurs capacités catalytiques innées, le projet NEOZYM a pour double objectif de créer des métalloglycoenzymes artificielles et d’étendre la promiscuité catalytique de métalloenzymes naturelles. La valorisation des sucres issus de la biomasse lignocellulosique par une approche hybride de synthèse chimio-enzymatique sera étudiée dans ce projet.

Ce projet très innovant permettra à moyen-long terme de cibler des applications industrielles dans les domaines de la synthèse d’oligosaccharides et de biomatériaux, mais aussi dans le développement à façon d’enzymes artificielles.

SOLvant d’EXtraction des Oléagineux – projet SOLEXOL – 36 mois

L’enjeu du projet SOLEXOL est de proposer des solvants (ou mélanges de solvants) verts pour l’extraction dans les graines et les tourteaux oléagineux de composés naturels tels que les lipides et les métabolites secondaires. L’objectif est d’une part de substituer des solvants (éco)-toxiques et d’autre part de proposer des procédés d’extraction sélective des molécules d’intérêt, de désolvantation des tourteaux et de recyclage des solvants.

Pour écoconcevoir ces nouveaux solvants, une approche innovante de formulation inverse basée sur un outil de conception assistée par ordinateur : IBSS sera utilisée. Les performances des molécules ou mélanges sélectionnés à partir de cette approche seront évaluées et une optimisation des procédés d’extraction, de séparation/purification des extraits et de recyclage de solvants sera réalisée. De plus, les impacts environnementaux de la solution alternative seront évalués par une analyse de cycle de vie.

La démarche de formulation inverse utilisée dans ce projet est aujourd’hui peu développée et offre des perspectives intéressante pour le développement de la chimie verte / du végétal. De plus, le logiciel IBSS développé par le LGC, qui est déjà disponible auprès de la SATT TTT, sera complété par des modèles de prédiction de propriétés de mélanges et en incluant de nouvelles molécules biosourcées comme building blocks.

 

De la production optimisée à la caractérisation des potentialités nutritionnelles de protéines d’organismes unicellulaires bactériens et levuriens – projet NUTRIPOU – 24 mois

La recherche de nouvelles sources de protéines est une préoccupation majeure des politiques actuelles. Parmi les perspectives, la production de Protéines d’Organismes Unicellulaires « POU » représente une vraie voie alternative aux protéines d’origine animale et végétale. Néanmoins ces protéines n’ont pas démontré leur alimentarité, avec des biodisponibilités souvent faibles, ni leur innocuité à long terme, et ce en particulier à cause d’une très forte contamination par des acides nucléiques, source potentielle d’acide urique (goutte, calculs rénaux).

Le projet NUTRIPOU associant des équipes des Carnot Qualiment et 3BCAR propose donc d’évaluer les potentialités de cette ressource alternative de protéines pour l’alimentation humaine par une approche intégrative prenant en compte les aspects de production, de DSP (down stream processing) visant à éliminer les acides nucléiques, de caractérisation biochimique, nutritionnelle et de bénéfices et/ou risques sur la santé. Il s’appuiera sur les travaux actuellement menés sur l’optimisation de la production de POU (projet OPTIPOU) ainsi que sur l’étude des propriétés nutritionnelles et les effets à moyen terme sur le métabolisme et la physiopathologie de POU d’origine bactérienne et levurienne.

NUTRIPOU prévoit aussi d’exploiter la modularité des micro-organismes, ce qui constitue l’un des aspects novateurs de l’approche pour proposer des extraits protéiques avec des propriétés fonctionnelles, nutritives et biologiques différentes.

 

Extraction optimisée d’anthocyanes de marc de distillerie et amélioration de leur fonctionnalité en tant que colorants et anti-oxydants – projet COLORANTH – 24 mois

Les anthocyanes sont des pigments polyphénoliques présents dans de nombreux fruits et légumes. Lors de la production du vin, les entreprises viti-vinicoles génèrent des marcs de raisin riches en anthocyanes, mais leur extraction requiert actuellement l’emploi de solvants et/ou sulfites qui nécessitent une durée d’extraction de plusieurs jours. Outre ce premier verrou, les industries agroalimentaires fournisseurs d’ingrédients font également face à une problématique de stabilité chimique pour l’utilisation des anthocyanes.

Le projet COLORANTH vise à développer un procédé d’extraction enzymatique des anthocyanes de marcs de raisin et à améliorer leur stabilité par modification enzymatique permettant d’obtenir des rendements élevés tout en conciliant respect de l’environnement, aspects santé, préservation de la structure et des propriétés des anthocyanes, et viabilité économique. Il vise ainsi à répondre à une demande croissante de naturalité de la part des consommateurs et a fortiori à l’intérêt croissant des industries agroalimentaires envers les colorants naturels, qui représentent aujourd’hui entre 5% et 10% du marché global des colorants et connaissent un taux de croissance annuel moyen de 7 à 10% (Usine Nouvelle).

Ce projet met en œuvre des compétences des Carnot 3BCAR et Qualiment.