Le Carnot 3BCAR finance sept projets de recherche pour préparer de futures valorisations de la biomasse

Le Carnot 3BCAR finance sept projets de recherche pour préparer de futures valorisations de la biomasse

Afin de proposer des solutions innovantes aux acteurs de la bioéconomie, le Carnot 3BCAR finance chaque année des projets internes de ressourcement, dont les résultats ont pour vocation d’être exploités à moyen terme par des entreprises. Les projets, sélectionnés pour leur qualité scientifique et leur potentiel innovant, débuteront en 2020 et apporteront des solutions dans les trois grands domaines du Carnot 3BCAR : les bioénergies, les biomolécules et les matériaux biosourcés.

Développement de nouveaux lipides polaires – projet POLARLIPID – 12 mois

Les phospholipides sont des structures amphiphiles qui en fonction de leur nature chimique peuvent s’assembler spécifiquement en solution, permettant ainsi de créer des structures plus ou moins complexes et fonctionnelles : micelles, micelles inverses, bicouches.

L’objectif de ce projet est de valider la faisabilité technique de la synthèse de dérivés bi-caténaires amphiphiles et d’étudier les propriétés tensioactives de ces molécules comparativement à des phospholipides naturels. Il est proposé de développer une voie de synthèse rapide et efficiente basée sur la synthèse d’un intermédiaire réactionnel 100% biosourcé à base d’alcools gras et d’acide itaconique.

La stratégie de synthèse proposée pour accéder à ces molécules a été sélectionnée pour sa simplicité de mise en œuvre. Cette stratégie devrait intéresser de nombreux industriels dans les secteurs de la détergence, des agents de surface, de la cosmétique mais également des phytosanitaires, des peintures, du textile…

Modulation de la production de Protéines d’Organismes Unicellulaires par une approche de génie nutritionnel – projet OPTIPOU – 18 mois

La recherche de nouvelles sources de protéines constitue une préoccupation majeure des politiques alimentaires. En effet, les besoins d’une population mondiale en pleine croissance risquent d’entrainer un déficit prononcé en protéines. Parmi les perspectives ouvertes par les biotechnologies, la production de Protéines d’Organismes Unicellulaires “POU” (SCP : Single Cell Protein en anglais) représente une voie potentiellement intéressante de valorisation des co-produits

Le projet OPTIPOU a pour but de lever un verrou qui limite fortement l’utilisation de ces protéines (composition en acides animés : présence d’acides nucléiques) en pilotant de façon fine les procédés de fermentation et d’extraction / fractionnement pour la production de POU par des levures. Il s’agira d’une optimisation itérative à la fois des stratégies de fermentation et d’extraction en fonction des finalités recherchées (alimentation humaine / animale, chimie verte).

Ce projet constitue une première étape pour le développement d’une filière de spécialité « protéines » basée sur un procédé de valorisation de déchets en source de protéines à vocation alimentaire ou matériaux.

Protection du bois par des formulations à base de latex / Wood protection by latex formulations – projet WOODPROTEX – 18 mois

Le bois est un éco-matériau dont l’usage ne cesse de s’intensifier, notamment dans des secteurs où sa stabilité dimensionnelle et son vieillissement doivent être contrôlées afin de garantir des performances et des durées de vie en adéquation avec les ouvrages dans lesquels il est mis en œuvre.

Le projet WoodProTex se propose d’associer au bois un autre matériau biosourcé, le latex, afin de réduire l’instabilité dimensionnelle du bois en limitant ses interactions avec l’eau, et de fixer un composé biologiquement actif pour éviter les attaques fongiques. Cette combinaison devrait permettre d’obtenir un « bois-polymère » plus stable, protégé des agressions biologiques, avec une plasticité accrue et dont les propriétés mécaniques tout comme l’aspect esthétique (couleur notamment) demeureront inchangées dans le temps.

Le potentiel économique du projet WoodProTex est multiple :

– valoriser des essences de bois à faible valeur ajoutée, peu utilisées pour la construction,

– créer de nouveaux usages du bois pour créer de nouveaux produits

– mettre au point un procédé transférable à d’autres matériaux bio-sourcés, dont la stabilité dimensionnelle et/ou la durabilité constituent également des verrous. Par exemple, le traitement des fibres végétales par imprégnation pourrait être intéressant pour le domaine de l’isolation des bâtiments.

Obtention de Matériaux Biosourcés à Changement de Phase (MBCP) à partir d’émulsions sèches – projet MBCP –  16 mois

Les matériaux à changement de phase (MCP) sont des composés capables d’absorber et de restituer une certaine quantité d’énergie sous forme de chaleur latente. Dans le cas d’une transition solide/liquide, une augmentation de la température entraîne la fusion du composé et une quantité précise d’énergie est absorbée. Cette dernière peut être restituée sous forme de chaleur quand le composé cristallise. Cette propriété peut avantageusement être exploitée dans différents secteurs applicatifs : le stockage d’énergie (batteries thermiques solaires), l’isolation thermique des bâtiments, la climatisation passive, ou encore les textiles techniques.

Pour la plupart des applications, l’enjeu est de confiner la phase liquide, d’une part pour qu’elle recristallise aisément, et d’autre part pour qu’elle ne pollue pas le matériau environnant. Parmi les différentes solutions, la microencapsulation est l’une des plus souvent proposée car elle offre une grande surface d’échange et permet une mise en forme facile : incorporation dans des tissus, sacs ou panneaux d’isolation. Elle est cependant souvent couteuse, difficile à transposer à l’échelle industrielle et implique quasi systématiquement l’utilisation de solvants organiques.

Le projet MBCP propose d’étudier la faisabilité d’obtention d’un matériau à transition de phase microencapsulé et biosourcé par séchage d’émulsions. Le projet a pour ambition de proposer un procédé moins couteux et plus respectueux de l’environnement que les solutions actuellement proposées.

Suremballages barrières issus de ressources renouvelables – projet SURBAR –  24 mois

Le projet SURBAR s’inscrit dans le cadre de nouveaux circuits de distribution alternatifs, pour les produits conditionnés en vrac. Aujourd’hui ce mode de distribution ne s’applique qu’aux produits secs, pour lesquels le conditionnement vrac est facile, mais surtout pour lesquels la vente via des équipements de dosage distribution ne pose aucun problème de maîtrise de risque microbiologique, et peu de problèmes de qualité produit.

Pour élargir ce mode de distribution aux produits périssables, une solution consiste à distribuer en « vrac secondaire » des produits conditionnés en emballages primaires : par exemple, grand carton assurant plusieurs fonctions de protection (mécanique, microbiologique, barrière aux gaz, etc …) à des petits sachets contenant les produits à consommer.

Le projet SURBAR, mené en collaboration avec la Carnot Qualiment, étudiera plus particulièrement des technologies de suremballages papier carton, apportant des fonctionnalités barrières à l’oxygène grâce à des polymères biosourcés. Ceci permettra d’illustrer le potentiel de rupture technologique, qu’ouvre le concept de distribution/conservation en emballages combinés. Un outil de modélisation de ce concept sera développé, sur la base de deux « démonstrateurs » (produit de boulangerie à haute teneur en matières grasses, plat cuisiné appertisé).

Utilisation de lipides issus de microalgues cultivées sur des effluents pour la production d’esters éthyliques d’acides gras – projet FERMALIP – 24 mois

Pour que la bioéconomie soit circulaire, il est nécessaire que les biodéchets puissent être recyclés en produits utiles via des procédés de bioraffinerie environnementale. Certaines microalgues sont adaptées pour ce type de procédés en raison de leur capacité à se développer sur des effluents organiques et à accumuler des lipides et des sucres qui peuvent être valorisés. Pour que ce principe soit économiquement rentable, il faut toutefois obtenir des molécules qui ont des propriétés particulières qui leur donnent une valeur ajoutée. Ces molécules n’étant en général pas directement synthétisées par les microalgues, il faut fonctionnaliser les métabolites produits tout en conservant un coût de procédé raisonnable.

L’objectif du projet FERMALIP est d’une part d’établir le procédé de fermentation optimal de production de lipides par des microalgues en utilisant comme substrat des effluents, et d’autre part d’optimiser l’extraction et la fonctionnalisation des lipides sous forme d’esters éthyliques d’acides gras via l’utilisation d’enzymes agissant directement sur la biomasse humide dans un procédé particulier. Le procédé développé permettra d’obtenir des produits qui pourront être utilisés pour différentes applications, en fonction de la chaîne acyle grasse disponible.

Production microbienne d’acide érucique – projet PERUBIO – 12 mois

L’acide érucique est une molécule plate-forme d’intérêt dont l’insaturation peut être fonctionnalisée par voie chimique ou enzymatique. Les composés ainsi obtenus peuvent alors être utilisés en tant que monomères pour la synthèse de divers polymères. Aujourd’hui en France cet acide est produit à partir d’huile de colza érucique dont la production est très limitée ou à partir d’huile de ricin importée.

L’objectif du projet PERUBIO est de convertir, par une voie microbienne mettant en œuvre des élongases, des substrats riches en acide oléique (huiles usagées, co-produits issus du raffinage tels que des condensats de désodorisation et huiles acides…) en lipides riches en acide érucique et dépourvus d’acides gras poly-insaturés.

Ce nouveau procédé permettra notamment de limiter la dépendance de l’industrie vis-à-vis à l’huile de ricin pour produire des molécules plateformes.

 

Vous pouvez retrouver les projets financés les années précédentes ici