Développement d'un bio procédé continu de production de butanol directement à partir de maïs broyé – BUTABIOL

L'objectif de ce projet est de développer, à partir d'une source de carbone renouvelable, un procédé de production de butanol qui soit une alternative économiquement viable à la production de butanol à partir de carbone fossile. Les études de coûts de production que nous avons menées montrent que si les objectifs de ce projet (Amidon du maïs broyé comme substrat, [butanol]=900 g/l, un rendement carbone (sur l'amidon) de 70% et une productivité de 2.5 g/L.h) sont atteints, il est alors possible de produire le butanol par voie biologique à un coût prés de 3 fois inférieur au prix de vente actuel du butanol produit par la filière pétrochimique.
Pour la réalisation des objectifs de ce projet, nous associerons des approches de bioinformatique, de physiologie, de génétique et de génie des procédés, pour concevoir, développer et tester à l'échelle pilote des souches recombinantes de Clostridium acetobutylicum capables de convertir l'amidon du maïs broyé en butanol. Le métabolisme central de C. acetobutylicum sera modifié pour éliminer les voies de production de l'acétone, du butyrate, du lactate et de l'acétate. De plus, un procédé continu utilisant le « gas striping » pour l'élimination du butanol lors de sa production sera développé afin d'atteindre des concentrations très élevées en butanol. Enfin, comme de l'amidon broyé est utilisé comme substrat, la biomasse et les résidus non-fermentés d'amidon seront utilisés pour l'alimentation animale.RESUME PROJET – Caractere innovant / avantage concurrentiel / contexte scientifique et concurrentiel international& La première originalité de ce projet réside dans l'ingénierie d'un microorganisme ne pouvant produire que du butanol comme métabolite primaire. De ce fait, ce microorganisme doit, pour synthétiser l'ATP nécessaire à sa croissance en anaérobiose, produire du butanol et il peut donc être utilisé dans un procédé continu sans que la stabilité de la souche ne puisse être remise en cause. La seconde originalité est liée au caractère fortement amylolytique de la souche génétiquement modifiée qui permet d'utiliser le mais broyé comme source de carbone utilisé ce qui diminue très fortement le coût de la matière première et donc le coût final de production. Enfin pour lever le problème d'inhibition du microorganisme par le butanol un procédé peut coûteux d'élimination par « gas striping » sera utilisé permettant d'atteindre des concentrations très élevées en butanol (~900 g/l) dans le condensat.
Même si les articles scientifiques traitant de la production de butanol par fermentation sont très nombreux, il n'existe actuellement aucun microorganisme capable de ne produire que du butanol à partir d'amidon et cela est du à l'absence d'outils génétiques permettant la délétion successive de gènes chez C. acetobutylicum. Ces outils ayant été développés et brevetés récemment par le LBB cela donne à ce projet un avantage concurrentiel majeur.
RESUME PROJET – Partenariat (competence, complementarite)& Le consortium est composé d'une entreprise privée, Metabolic Explorer (MetEx) et d'un laboratoire universitaire, le laboratoire de Biotechnologie-Bioprocédés (LBB) de l'INSA de Toulouse. MetEx a développé le premier procédé biologique de production de méthionine à partir de glucose et a récemment breveté un procédé biologique continu de production de propylène glycol et d'acétone. Le LBB a développé et breveté les outils génétiques permettant la délétion de gène chez C. acetobutylicum sans l'utilisation de marqueur de résistance à des antibiotiques. Le LBB est aussi un des rares laboratoires publiant des travaux internationalement reconnus sur la physiologie de C. acetobutylicum. Les deux partenaires réunissent donc des compétences complémentaires, en bioinformatique, physiologie quantitative, et génie génétique pour MetEx et en biologie moléculaire, physiologie et génie biochimique de C. acetobutylicum pour le LBB.RESUME PROJET – Principales etapes, jalons, livrables, solutions alternatives&