ARF14 - Biocarburant obtenu à partir de la dégradation de la cellulose et de la chitine

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Chercheur :

Dr Anthony Clarke, département de biologie moléculaire et cellulaire, Université de Guelph

Objectifs :

À long terme :

Accéder à une compréhension fondamentale des mécanismes connexes au développement de la dépolymérisation de la cellulose. Produire de nouveaux enzymes grâce à l'amélioration du rendement de la dépolymérisation et de la sélectivité pour les différents substrats de biomasse.

À court terme :

1. Utiliser le génie génétique pour produire des enzymes inactifs d'un point de vue catalytique, en reliant des chaînes polypeptidiques de longueur variée à des domaines de liaison à la cellulose.
   

2. Mettre en œuvre des techniques de surface spécifiques, telles que la microscopie à force atomique, la microscopie à effet tunnel et la spectrophotométrie d'absorption et de réflexion atomique à infrarouge, pour accéder à une compréhension du mécanisme de liaison des enzymes inactifs à une fibre de cellulose au niveau moléculaire.
   

3. Utiliser la détection par résonance plasmonique de surface et les techniques de microbalance à cristal de quartz pour étudier la cinétique de la découverte d'enzymes inactifs liés à des fibres de cellulose, ainsi que de leur digestion, par l'entremise de leurs homologues actifs sur le plan catalytique, pour déterminer l'étape cinétiquement déterminante de la réaction de la dépolymérisation.
   

4. Produire l'enzyme le plus efficace pour la dépolymérisation de la cellulose Étudier cette même enzyme sous des températures variables pour déterminer les différentes structures des fibres de cellulose.
   

5. Évaluer la performance des meilleurs enzymes lors d'une expérience à plus grande échelle effectuée dans un bioréacteur et travailler avec Iogen à la commercialisation de ces enzymes.

Avantages escomptés :

Le développement de nouvelles stratégies pour créer des enzymes plus efficaces destinés à la dépolymérisation de la cellulose.

Sommaire des résultats de recherche :

Pour obtenir de l'éthanol cellulosique, on traite des fibres avec des enzymes pour produire des sucres qui sont ensuite fermentés : l'éthanol ainsi obtenu peut alors servir de carburant. Cependant, il est plus laborieux de produire de l'éthanol à partir de la cellulose des matières végétales qu'à partir de l'amidon de maïs. Mettre au point un processus plus efficace est devenu la quête du Saint Graal de l'agriculture.

C'est la densité avec laquelle sont arrangées les fibres de cellulose qui procure aux plantes leur robustesse, qui permet à un arbre d'atteindre plusieurs centaines de pieds de hauteur sans tomber. Bien que la robustesse de la cellulose la rende difficile à casser, il existe des enzymes naturels qui peuvent dégrader la structure végétale. Les vaches, par exemple, peuvent digérer le fourrage parce que leur estomac contient des micro-organismes spécialement adaptés pour ronger la cellulose.

Les chercheurs espèrent pouvoir copier cette dégradation naturelle et l'appliquer au niveau moléculaire en combinant une variété d'expertises et d'outils, depuis des enzymes microbiens manipulés génétiquement jusqu'à la microscopie et l'imagerie à l'échelle nanoscopique.

En déterminant la façon dont la nature dégrade la cellulose en biomasse et en améliorant ce processus, les chercheurs espèrent aider l'industrie des biocarburants à fabriquer un produit plus respectueux de l'environnement et plus rentable économiquement.

" Nous concentrons nos efforts sur l'efficacité du processus. Si nous pouvons mieux observer ce processus, nous pouvons mieux étudier son efficacité ".