Remplacer la chimie par la biotechnologie

Article du 25 septembre 2020 

Production biotechnologique

Qu’il s’agisse de médicaments, d’aliments ou de produits courants tels que les détergents et les produits d’entretien : la biotechnologie est devenue une partie intégrante des processus de production industrielle. Cela est dû au fait que le processus de production est plus respectueux de l’environnement. Les micro-organismes, tels que les bactéries, les algues ou les champignons, gèrent des transformations complexes de substances avec des rendements élevés à température ambiante et sous pression normale. En revanche, les processus chimiques nécessitent souvent des températures et des pressions élevées. En outre, des déchets sont produits qui polluent l’environnement.

Dans le cas des tensioactifs, par exemple, la production biotechnologique se déroule comme suit : dans un récipient, les micro-organismes sont alimentés avec des extraits de résidus de production de sucre, mais aussi avec des extraits de bois, d’insectes, etc. De l’air est également ajouté. Les micro-organismes produisent alors les tensioactifs souhaités. Ce sont des substances actives importantes pour le nettoyage, car elles dissolvent et lient les graisses.

Pour obtenir la quantité optimale de tensioactifs, il est important de cultiver suffisamment de micro-organismes, également appelés biomasse. À cette fin, il faut ajouter de l’air et un certain type et une certaine quantité de sucres et réajuster la température et la valeur du pH. La manière dont les conditions de base sont ajustées est décidée en fonction du taux de croissance de la biomasse : Par exemple, s’il y a trop peu de biomasse, il peut être utile d’ajouter plus de nutriments que prévu initialement afin que la biomasse puisse croître plus rapidement.

En gros, l’alimentation en sucres et en oxygène conduit à la croissance de la biomasse. Le produit métabolique de la biomasse est le CO2.
En gros, l’alimentation en sucres et en oxygène conduit à la croissance de la biomasse. Le produit métabolique de la biomasse est le CO2.

Utiliser des capteurs logiciels pour déterminer la biomasse de manière relativement précise et rentable

La mesure de la biomasse est l’un des nombreux défis à relever. Dans les processus de production industrielle sensibles aux variations de prix, elle est souvent trop imprécise ou trop coûteuse pour que la production biotechnologique de produits de masse tels que les tensioactifs soit compétitive. C’est pourquoi la production chimique reste la méthode la plus couramment utilisée dans ces cas.

Afin de réduire les coûts, Festo étudie la méthode relativement précise et rentable de la technologie des capteurs logiciels pour déterminer la biomasse, c’est-à-dire, la quantité de bactéries. Cela implique d’utiliser les données de mesure existantes et d’autres informations connues pour calculer la quantité inconnue – dans ce cas, la somme des micro-organismes, c’est-à-dire la biomasse.

Le calcul comprend l’apport en nutriments et en air ainsi que les valeurs mesurées de la température, de l’oxygène dissous, de la pression, du niveau de remplissage du réacteur, du pH et de la quantité de CO2 exhalée par les bactéries. L’enregistrement continu des données en ligne permet d’optimiser le processus et d’augmenter le rendement du produit. Grâce à cette méthode de calcul rentable, les procédés biotechnologiques deviennent de plus en plus une alternative à la chimie.

Le calcul de la biomasse comprend, entre autres, l’apport en nutriments et en air, le niveau de remplissage du réacteur et la quantité de CO2 exhalée par les bactéries.
Le calcul de la biomasse comprend, entre autres, l’apport en nutriments et en air, le niveau de remplissage du réacteur et la quantité de CO2 exhalée par les bactéries.

Des alternatives biotechnologiques aux procédés chimiques sont également disponibles pour d’autres produits. Les processus sont très similaires à ceux utilisés pour les tensioactifs. Par exemple, les moisissures sont utilisées dans l’industrie alimentaire pour produire de l’acide citrique. Les bactéries génétiquement modifiées peuvent également produire des agents médicaux tels que l’insuline humaine.