Des chercheurs ont réussi pour la première fois au monde à fabriquer du sucre par synthèse chimique
La biofabrication à partir de sucres synthétisés chimiquement permet un approvisionnement durable en sucre sans entrer en concurrence avec les denrées alimentaires
La biofabrication à partir de sucres de biomasse tels que le maïs obtenu par l'agriculture attire l'attention en tant que technologie respectueuse de l'environnement. Toutefois, l'offre de ces sucres de biomasse conventionnels est limitée par rapport à l'énorme demande de production de carburants et de produits chimiques, ce qui suscite des inquiétudes quant à la concurrence avec les denrées alimentaires en raison de l'expansion de l'utilisation industrielle.
Dans une étude récemment publiée dans ChemBioChem, des chercheurs de l'université d'Osaka et des partenaires collaborateurs ont mis au point une technologie innovante de biofabrication utilisant des sucres non naturels synthétisés chimiquement comme matière première pour résoudre le problème susmentionné. En utilisant des bactéries(Corynebacterium glutamicum, C. glutamicum), ils ont réussi à produire du lactate par fermentation en utilisant des solutions de sucre synthétisé comme seul substrat. Il s'agit du premier cas au monde où la biofabrication a été réalisée en utilisant du sucre synthétisé comme matière première. Cette réalisation permettra d'obtenir du sucre brut durable qui n'entre pas en concurrence avec les denrées alimentaires et devrait favoriser le développement de la biofabrication.
Depuis la révolution industrielle, le changement climatique causé par l'utilisation excessive de combustibles fossiles et les émissions de gaz à effet de serre (GES) qui en résultent est un défi mondial du 21e siècle. La biofabrication est considérée comme un moyen efficace de résoudre ces problèmes, et sa mise en œuvre est activement encouragée. La production de la principale matière première (biomasse de première génération) dans la biofabrication actuelle repose sur des processus agricoles tels que la culture du maïs. Cependant, on craint que l'offre de biomasse de première génération ne concurrence l'alimentation, car elle ne peut satisfaire l'énorme demande de production de carburants et de produits chimiques. En outre, la production de sucre par l'agriculture à grande échelle présente des aspects négatifs tels que l'utilisation des terres, la consommation massive de ressources épuisables telles que l'eau douce, l'azote et le phosphore, la pollution de l'eau due à l'eutrophisation et la perte de biodiversité.
Le groupe de recherche a mené des recherches sur le sucre synthétisé chimiquement qui ne dépend pas de l'agriculture et sur l'application du sucre obtenu aux bioprocédés. La synthèse chimique du sucre présente de nombreux avantages tels que (1) un taux de synthèse extrêmement élevé (au moins plusieurs centaines de fois plus rapide que les processus agricoles), (2) une utilisation moindre d'eau (environ 1/1300 des processus agricoles), (3) une utilisation moindre de terres (environ 1/600 des processus agricoles), et (4) aucun besoin de nutriments tels que le phosphore et l'azote. Cependant, les sucres synthétisés chimiquement sont des mélanges qui contiennent de nombreux composés dont les structures n'existent pas dans la nature. Par conséquent, l'utilisation de solutions de sucre synthétisé non naturel pour les bioprocédés a posé des problèmes, tels que la présence de facteurs qui inhibent la croissance des bactéries.
Dans cette étude, le groupe de recherche a établi une méthode de culture stable utilisant du sucre synthétisé chimiquement comme substrat, en utilisant C. glutamicum comme bactérie modèle. Ils ont également identifié des facteurs inhibiteurs de croissance dans la solution de sucre synthétisé et ont montré qu'ils pouvaient être éliminés par un traitement catalytique secondaire. En outre, en conduisant la fermentation dans des conditions limitées en oxygène, ils ont réussi à produire du lactate par fermentation en utilisant une solution de sucre synthétisé comme seul substrat, malgré leur absence dans la nature. Il s'agit du premier cas au monde où la bioproduction a été réalisée en utilisant du sucre synthétisé indépendant de l'agriculture comme substrat. Le lactate est produit par le pyruvate, qui se trouve à la fin de la voie métabolique appelée glycolyse. Cela signifie que cette méthode peut être largement et généralement appliquée à la biofabrication via la glycolyse.
Les résultats de cette recherche ont démontré que le sucre synthétisé chimiquement peut être utilisé comme nouvelle matière première pour la biofabrication. L'utilisation du sucre synthétisé chimiquement, qui peut être produit à grande vitesse et sur site, devrait résoudre les problèmes d'approvisionnement en matières premières dans la biofabrication, tels que la concurrence avec les denrées alimentaires, la dépendance régionale et l'utilisation à grande échelle de ressources épuisables, et devrait changer la donne dans ce domaine.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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