Présentation du projet
Face à l’impérieuse nécessité de réduire notre dépendance au pétrole pour limiter le réchauffement climatique, les déchets végétaux résultant d’activités industrielles offrent une alternative intéressante. C’est le cas des résidus riches en lignines issue de l’industrie papetière et de la production de bioéthanol. Alors que ces deux secteurs génèrent chaque année plus de 50 millions de tonnes de lignines, la quasi-totalité de cette ressource est brûlée sur le site de production en raison de sa résistance aux procédés conventionnels de traitement de la biomasse.
Dans la perspective de mieux valoriser ce type de ressource, le projet Zelcor a cherché à développer de nouvelles solutions pour transformer en bioproduits à haute valeur ajoutée les co-produits de bioraffinerie constitués de polymères insolubles dans l’eau et la plupart des solvants organiques. Outre les lignines résultant des procédés papetiers, ce projet de recherche et innovation s’est intéressé à deux autres catégories de polymères : la lignocellulose issue de la production d’éthanol et les humines formées par la conversion des sucres. Pour parvenir à transformer ces résidus végétaux « récalcitrants » en bioproduits d’intérêt pour les cosmétiques, les emballages, ou encore la synthèse chimique, le projet Zelcor a rassemblé les savoir-faire et compétences de 17 partenaires publics et privés de 7 pays européens.
Constitué de chimistes, de spécialistes en biotechnologies, de chercheurs en science des matériaux mais aussi d’experts dans l’évaluation de la durabilité des filières, ce consortium est parvenu à transformer les lignines et les humines en molécules ou matériaux fonctionnels tout en respectant les principes de la chimie verte. Pour cela, les partenaires ont eu recours à des procédés chimiques de dépolymérisation par des liquides ioniques ou par des catalyseurs en milieu aqueux, ainsi qu’à des méthodes biologiques utilisant des enzymes ou des insectes. Ils ont également exploité les propriétés d’auto-assemblage des lignines permettant de produire des suspensions colloïdales stables dans l’eau. Le projet a permis de démontrer l’intérêt de combiner ces approches selon les préceptes de la transformation en cascade.
Parmi les principaux résultats figurent la caractérisation de 16 nouvelles enzymes dont une a pu être produite à grande échelle par un partenaire industriel de Zelcor, le façonnage d’antioxydants biosourcés candidats à la substitution d’additifs synthétiques, ainsi que la conception d’un prototype de bioréacteur à termites permettant d’envisager une diversification des sources de chitine. Une plateforme scientifique a par ailleurs été mise en place dans le but d’identifier les bioproduits d'intérêt commercial résultant de cette approche en cascade. La plateforme a en outre permis d’élucider les relations entre structure et fonction de ces bioproduits et d’améliorer la connaissance des lignines et humines.
Le projet Zelcor a donné lieu à 2 thèses, à la publication de 21 articles dans des revues scientifiques internationales et à l’édition d’un livre de connaissances électronique regroupant de façon structurée les méthodes et résultats du projet. Deux écoles d’été ayant réuni une centaine de doctorants et jeunes scientifiques ont également été organisées par les membres du consortium. Cette collaboration a aussi eu des répercussions en matière de formation universitaire via la création en 2020 du programme de master conjoint Erasmus Mundus Bioceb dans lequel sont impliqués quatre partenaires du projet.
En misant sur la transformation en cascade de déchets végétaux à partir de procédés chimiques et biologiques, le projet Zelcor est parvenu à concevoir des voies de transformation innovantes et respectueuses de l'environnement pour l’élaboration de produits biosourcés.
Infos clés
- Budget total : 6,8 millions €
- Durée : 4 ans et quatre mois
- Coordinateur: INRAE
- Versailles, Île-de-France
- Tutelles : INRAE / AgroParisTech