ARCHIVÉ - Des fibres naturelles pour une économie verte

Le 07 octobre 2009 — Ottawa (Ontario)

On ne peut faire d'une buse un épervier, paraît-il. Mais qu'en est-il de transformer des résidus agricoles en matériaux pour les avions, les trains et les automobiles? Le CNRC a accompli les premiers pas dans cette direction grâce à des technologies de transformation aussi novatrices qu'écologiques. 

Les chercheurs de plusieurs instituts du CNRC collaborent à une initiative nationale qui vise à mettre au point des biocomposites verts provenant de la biomasse, notamment les tiges de chanvre et de lin. Ces scientifiques participent au Programme national sur les bioproduits d'Agriculture et Agroalimentaire Canada, de Ressources naturelles Canada et du CNRC ainsi qu'au Réseau sur les fibres naturel

les pour une économie verte (RFNEV) du Programme d'innovation pour les bioproduits agricoles. Leurs travaux permettront d'accélérer la commercialisation des bioproduits et des bioprocédés tout en aidant les agriculteurs canadiens à obtenir plus d'argent sur le marché pour leurs déchets de culture ayant peu de valeur. 

En quête de solutions non polluantes 

Le premier enjeu consistera à mettre au point une méthode fiable, économique et écologique pour récupérer les fibres naturelles de la paille, ce qu'on appelle le « rouissage ». 

On rouit depuis longtemps les tiges ligneuses du chanvre et du lin dans les champs ou dans l'eau pour dissocier ces tiges et récupérer les fibres à l'intérieur. Dans les champs, le rouissage se résume à abandonner la paille sur le sol et à laisser les microorganismes faire leur travail. On peut aussi immerger des bottes de tiges dans l'eau durant 30 à 40 jours, jusqu'à ce que les tiges gonflent et éclatent. Ces procédés ancestraux sont lents, ne peuvent être contrôlés et suscitent des préoccupations d'ordre environnemental. 

Peter Lau et Denis Rho, de l'Institut de recherche en biotechnologie du CNRC (IRB-CNRC), à Montréal, travaillent de concert à créer des procédés qui offrent un bon rendement énergétique, sont non dommageables pour l'environnement et permettront de transformer le chanvre et le lin en fibres de qualité. En amont, M. Lau s'intéresse aux procédés enzymatiques; en aval, M. Rho étudie la biotransformation. Leur objectif commun est d'obtenir des fibres biologiques de qualité supérieure aux propriétés variables, susceptibles de remplacer la fibre de verre, par exemple, dans les plastiques renforcés. 

« La plupart des plastiques sont renforcés avec de la fibre de verre, des fibres de carbone ou des fibres synthétiques, le polymère employé étant de l'époxyde ou du polyester, explique M. Lau. Fabriquer ces matériaux demande énormément d'énergie, d'eau et de produits chimiques. De plus, ces plastiques sont peu biodégradables - voire pas du tout. Le fait d'incorporer du lin ou du chanvre aux matériaux industriels présenterait un net avantage pour l'environnement. » 

Des enzymes génétiquement modifiés 

« Les enzymes existent à l'état naturel, sont actifs à la température ambiante et sont biodégradables. Ils constituent donc des catalyseurs écologiques », poursuit M. Lau. Ce chercheur souhaite créer un « cocktail » d'enzymes pour rouir le lin ou le chanvre dans le cadre d'un bioprocédé qui aboutira à des fibres naturelles de qualité dans des conditions facilement contrôlables. 

Chaque enzyme agit à sa manière, c'est pourquoi M. Lau et les membres de son équipe en caractériseront plusieurs pour trouver le mélange idéal. Leurs travaux les ont amenés à modifier les gènes codant certains enzymes comme les pectinases en remplaçant quelques-uns de leurs acides aminés. L'industrie utilise déjà les pectinases (pour les fruits, le papier, les détergents et les textiles), qui sont l'une des principales substances intervenant dans le rouissage des fibres naturelles.

Coupe transversale d’une tige de lin

Ainsi, M. Lau a découvert qu'en remplaçant certains acides aminés, on modifie sensiblement la stabilité thermique ou l'activité catalytique de la pectate lyase. Remplacer un seul acide aminé permet notamment d'augmenter de 6 °C la température de fusion de l'enzyme- une prouesse assez rare en génie protéique. Les enzymes qui gardent leur stabilité à une plus haute température durent plus longtemps, ce qui - pour le rouissage - signifie un meilleur rendement à moindre coût. 

« En changeant un acide aminé, nous avons multiplié la demi-vie de l'enzyme par un facteur de 23, sans que son effet catalyseur en souffre, explique M. Lau. Étant donné que l'enzyme dure plus longtemps, il en faut moins. » 

À présent, le chercheur s'intéresse à un deuxième enzyme qui améliorera les propriétés de surface des fibres, pour mieux les adapter à la fabrication de biocomposites. « Si l'on arrive à créer un enzyme qui retirera plus facilement la cuticule (la « peau ») de la plante sans attaquer les fibres en dessous, on favorisera non seulement une plus grande pénétration du deuxième enzyme pour obtenir des fibres de qualité, mais on obtiendra aussi des fibres possédant de meilleures propriétés en surface. » 

Le CNRC a déjà déposé une demande de brevet pour sa pectate lyase génétiquement modifiée et pense breveter d'autres enzymes dans les années à venir. Le but ultime est de céder l'exploitation de ces enzymes sous licence à des entreprises canadiennes pour que la biotransformation gagne du terrain dans la production industrielle de fibres. 

[Le mois prochain, lisez notre article sur les découvertes de M. Rho concernant la biotransformation du lin et du chanvre.]

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