Biotechnologie marine pour la production de bioplastiques – SeaBioP

L'utilisation croissante de matières plastiques a soulevé ces dernières années des difficultés environnementales et écologiques en raison, d’une part, de la dépendance vis à vis des ressources pétrolières et d’autre part de l'accumulation de ces matières plastiques liées à leur faible vitesse de dégradation. Ces problèmes motivent la recherche actuelle pour développer de nouveaux matériaux plus "respectueux de l'environnement" qui soient à la fois biosourcés et biodégradables. Parmi ceux-ci, les poly (hydroxyalcanoates) (PHA) sont des biopolyesters naturels obtenus par biotechnologie à partir de substrats naturels et de bactéries. Ils présentent l’avantage d’être totalement biodégradables en raison de l'existence de systèmes enzymatiques présents dans les microorganismes capables de les transformer en dérivés bioassimilables. Cependant, peu de PHA sont actuellement produits en grande quantité parce que leur coût est encore élevé en raison de la complexité des processus de production bactérienne qui nécessitent une stérilisation, une croissance non continue et une forte consommation d'eau douce. Dans ce contexte, le projet SeaBioP, d’une durée de 42 mois, réunira pour la première fois l'Institut de Chimie et des Matériaux de Paris-Est (ICMPE, CNRS-UPEC) et le Centre de Systèmes et Biologie des Systèmes de l'Université de Tsinghua (Beijing) avec pour objectif commun la synthèse de biopolyesters renouvelables et fonctionnels. Il s'agit d'utiliser de nouvelles technologies pour surmonter les défis actuels, c'est à dire la réduction de la consommation d'énergie, d'eau douce et la complexité du processus de fermentation. La biotechnologie à base d'eau de mer permet à la fermentation de fonctionner dans un processus continu en économisant l'eau douce. Une autre innovation est de proposer de nouveaux substrats pour les bactéries marines de type Halomonas pour produire des matières plastiques à partir de substrats peu coûteux disponibles en grandes quantités et non valorisés par le secteur agricole ou des substrats provenant de déchets ménagers. En plus de réduire les coûts de production de PHA pour les applications à grande échelle, il est également important de cibler, parallèlement, des applications à plus forte valeur ajoutée pour ces matériaux. Nous proposons de fonctionnaliser la surface de ces polymères pour les rendre pH ou thermo-sensibles afin de développer des membranes ou des matériaux à propriétés commutables. Le laboratoire de Tsinghua développera la biotechnologie à base d'eau de mer pour fournir des PHAs fonctionnels à l'ICMPE. L'ICMPE effectuera alors des traitements de modifications chimiques pour viser des applications à forte valeur ajoutée, comme des matériaux à hydrophilie contrôlée par absorption d'eau à partir de l'humidité de l'air et des surfaces commutables par un stimulus extérieur pour obtenir le contrôle de la dureté du revêtement par cristallisation contrôlée des copolymères séquencés. Cela serait utile pour obtenir des revêtements auto-cicatrisants, encore difficiles à obtenir, ou pour contrôler la planéité de la surface - de plate à rugueuse en fonction des changements de température. Le succès de ce projet sera évalué en fonction de l'efficacité du processus de production ainsi que de l'effet de la modification chimique des PHAs pour le développement de nouvelles applications à haute valeur ajoutée qui n’auraient pu être obtenues directement par bioconversion ou par simple synthèse chimique.
Ce nouveau consortium apportera des compétences complémentaires en biotechnologie et chimie des polymères pour faire aboutir le projet SeaBioP concernant la conception de matériaux innovants biosourcés, respectueux de l’environnement répondant aux exigences technologiques, environnementales et sociétales actuelles.