La photosynthèse artificielle pour une production alimentaire plus écologique

Garantir l’approvisionnement alimentaire d’une population mondiale en augmentation constante tout en protégeant l’environnement sont souvent des objectifs conflictuels. Des chercheurs de l’université technique de Munich (TUM), en Allemagne, ont réussi à élaborer une méthode de production synthétique d’une protéine alimentaire en faisant appel à un type de photosynthèse artificielle.

L’industrie de l’alimentation animale est le principal responsable de la forte demande de grands volumes de protéines alimentaires qui peuvent également être utilisées dans les produits de substitution à la viande.

Sous la conduite du professeur Volker Sieber, du TUM Campus Straubing pour la biotechnologie et la durabilité (TULCS), un groupe de chercheurs a réussi à produire, à partir du CO₂, un gaz nocif pour l’environnement, un acide aminé appelé L-alanine, qui est un élément essentiel des protéines. Le processus biotechnologique indirect qu’ils ont utilisé fait appel au méthanol comme intermédiaire.

Jusqu’à ce jour, les protéines destinées à l’alimentation animale étaient généralement produites dans l’hémisphère sud, avec d’importantes exigences d’espaces agricoles et avec les conséquences négatives que cela peut avoir sur la biodiversité.   

Le CO₂, qui est extrait de l’atmosphère, est d’abord transformé en méthanol en utilisant de l’électricité verte et de l’hydrogène. La nouvelle méthode transforme ce produit intermédiaire en L-alanine selon un processus à plusieurs étapes faisant appel à des enzymes synthétiques. La méthode est très efficace et a un rendement élevé. La L-alanine est un des composants les plus importants des protéines qui sont indispensables à l’alimentation des humains et des animaux.

Le professeur Sieber, de la chaire de chimie des ressources biogéniques de la TMU, explique : « Comparativement à la culture de végétaux, cette méthode a besoin de nettement moins d’espace pour créer la même quantité de L-alanine, et l’énergie utilisée est l’énergie solaire ou éolienne. Grâce à l’utilisation plus efficace de l’espace on peut utiliser une sorte de photosynthèse artificielle pour produire la même quantité de produits alimentaires sur des superficies nettement inférieures. Cela ouvre la voie à une réduction de l’empreinte écologique dans l’agriculture. »

Combinaison de la bioéconomie et de l’économie de l’hydrogène
 

Pour les chercheurs, la fabrication de la L-alanine n’est qu’un début. « Nous voulons également produire d’autres acides aminés à partir du CO₂ et de l’énergie renouvelable et améliorer l’efficacité du processus de réalisation, » déclare Vivian Willers, coauteur, qui a élaboré le processus en tant que doctorant au TUM Campus Straubing.

Les chercheurs ajoutent que le projet est un bon exemple de la façon dont la combinaison de la bioéconomie et de l’économie de l’hydrogène peut permettre d’améliorer la durabilité.

(TUM/wi)

Publication:

Vivian Pascal Willers, Manuel Döring, Barbara Beer, Volker Sieber. Cell-free enzymatic L-alanine synthesis from green methanol. Chem Catalysis, volume 3, numéro 3, 2023, 100502.

Pour en savoir plus :

Informations sur la photosynthèse