– Dans le numéro 317 de Spectra Analyse –

puce Innovations


ANALYSEURS

UVISEL Plus, un ellipsomètre spectroscopique de mesure des couches minces

La nouvelle génération d’ellipsomètre spectroscopique modulaire UVISEL Plus d’HORIBA Scientific destiné aux mesures d’épaisseur de couches minces et de constantes optiques est doté d’une nouvelle technologie électronique d’acquisition des données : FastAcq™. Basée sur une double modulation de phase et un monochromateur plus rapide que ceux des précédents ellipsomètres spectroscopiques UVISEL de ce fournisseur, la technologie FastAcq™ permet de réaliser une mesure spectroscopique dans la gamme de 190 à 2 100 nm « en moins de 3 minutes, à très haute résolution ». Il est cependant possible d’ajuster la résolution spectrale sur des plages distinctes, avec un gain de temps dans la mesure ellispométrique.
Cette technologie conçue sans éléments tournants ni composants supplémentaires sur le trajet optique « est reconnue pour fournir la modulation de polarisation la plus pure et la plus performante ». En outre, l’efficacité du modulateur photoélastique permet un gain de précision dans la mesure, précieux par exemple dans le cas de couches transparentes déposées sur un substrat de verre.
La conception modulaire et évolutive de l’UVISEL Plus offre en outre plusieurs tailles de microspot dédié aux échantillons à motif jusqu’à 50 μm, un angle d’incidence variable de 40 à 90°, une cartographie et une variété d’accessoires. La gamme spectrale évoquée ci-dessus est couverte par deux configurations : 190-920 nm et une extension NIR jusqu’à 2 100 nm. Enfin, l’UVISEL Plus est piloté par le logiciel DeltaPsi2.



ANALYSEURS

ISQTM EC Single Quadrupole ou la SM en continu avec l’IC et la LC

Le dernier spectromètre de masse de Thermo Scientific™ ISQ™ EC Single Quadrupole permet de réaliser des analyses par chromatographie ionique (IC) – modèle ISQEC000IC – ou par chromatographie liquide (LC) – modèle ISQEC000LC -. L’un comme l’autre assurent des mesures de masse dans la gamme 10 – 1 250 m/z, avec une vitesse de scan pouvant aller jusqu’à 20 000 Da/s, un switch de polarité de 25 ms, une sensibilité en mode HESI positif – 10 pg de Réserpine, 400 : 1 RMS, HESI-II à 400 μl/min, en mode m/z 609/3 – et en mode HESI négatif – 20 pg de Nitrophénol, 500 : 1 RMS, HESI-II à 400 μl/min, en mode SIM m/z 138/1 -. Leur dimension est de 52 H x 42 L cm, et d’un poids de 71 kg.
Le SM ISQ™ EC Single Quadrupole est adapté à l’analyse de matrices complexes et permet la résolution des pics co-élués. Son pilotage est assuré par le logiciel propriétaire Chromeleon. Cette nouveauté a été présentée au salon HPLC 2017, le 46e symposium international sur les techniques de séparations en phase liquide de haute résolution, qui se tenait fin juin au centre des Congrès de Prague.



ANALYSEURS

RISE, un système combinant imagerie Raman et microscopie à balayage

Combiner l’imagerie Raman à la microscopie à balayage est désormais possible avec le microscope à balayage Sigma 300 de ZEISS. Né de la coopération entre les sociétés WITec et ZEISS, le système RISE (Raman Imaging and Scanning Electron microscopy) intègre un spectromètre et microscope confocal Raman de WITec. Il permet d’étudier l’échantillon en localisant rapidement les zones d’intérêt.
Le transfert des positions de mapping Raman et microscopie à balayage se fait suivant un protocole software établi et calibré automatiquement par le Sigma 300. Comportant une optique Gemini, incluant un détecteur d’électrons secondaires Inlens pour l’obtention d’images de surface en haute résolution, celui-ci est flexible et précis. La technologie modulaire Raman permet quant à elle la caractérisation chimique en 3D ainsi que la mise en évidence de stress et de défauts cristallins par combinaison d’un microscope confocal à haute-résolution avec un spectromètre Raman.
La corrélation des données et des mesures de contrôle Raman s’opère par le logiciel WITec Suite FIVE, qui facilite aussi la transformation des données spectroscopiques Raman en une image qui peut alors être superposée à l’image obtenue par microscopie à balayage pour produire une image RISE.

ÉQUIPEMENT DE LABORATOIRE

PEROXCAP® HPP272, une sonde de mesure de bio-décontamination

Pratiquée depuis de nombreuses années, la décontamination des chambres d’isolation ou des salles de bio-décontamination par peroxyde d’hydrogène (H2O2) gazeux suppose une maîtrise de la mesure du process. Pour ce faire, Vaisala a développé la sonde PEROXCAP® HPP272 destinée à la mesure précise, stable et répétée de la demande en H2O2. Basée sur la technologie de capteur de H2O2 PEROXCAP®, elle en permet la mesure de concentration dans l’air décontaminé jusqu’à 2 000 ppm dans la gamme de température de 5 à 50 °C, avec une précision de ± 10 ppm. Pour estimer l’influence de l’H2O2 sur le niveau d’humidité de l’air décontaminé et éviter que celui-ci ne condense, la sonde en mesure la saturation relative dans la gamme 0 à 100 % RS, avec une précision de ± 2 % RS à 0 ppm et de ± 6 % RS à 500 ppm de H2O2, et l’humidité relative dans la gamme 0 à 100 % RH, avec une précision de ± 1 ou 2 % RH (selon la température) à 0 ppm et de ± 2 % RH à 500 ppm de H2O2. Cette sonde est aussi dotée d’un capteur de température Pt-1000 RTD Class F0.1 d’une précision de ± 0,2°C.
En acier inoxydable, elle certifie une traçabilité de la calibration en 2 points pour l’H2O2, en 3 pour l’humidité et en 1 pour la température. Elle est en outre équipée de sorties digitales (Modbus RTU sur RS-485) et analogiques (deux), et compatible avec la série des transmetteurs de la série Indigo 200 de Vaisala.

puce Actualités

 


HISTOIRE

La langue française s’enrichit

Au début de l’été, 19 nouveaux termes de la chimie et des matériaux et les quatre nouveaux éléments du tableau de Mendeleïev sont parus au Journal Officiel.

Azophile, carbophile, oxophile, carbomère, nœud de réticulation, thiocarbonyle, thionation, vitrimère, vitrisoudage, isolation hydrique, dômage, fabrication additive, frittage par laser, fusion sur lit de poudre, impression tridimensionnelle, jonction triple, monocristal, polycristal, intrication quantique. Tels sont les termes de la chimie et des matériaux et leurs définitions parus au Journal Officiel du 1er juillet, auxquels s’ajoutent ceux relatifs au phénomène physique d’intrication quantique.
Peu avant, dans le J.O. du 27 juin, paraissait la dénomination française des quatre nouveaux éléments chimiques venus compléter le tableau périodique des éléments depuis leur authentification par l’IUPAC (The International Union of Pure and Applied Chemistry, l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée) fin novembre 2016 : le Nihonium (symbole Nh, numéro atomique 113), le Moscovium (Mc, 115), Tennessine (Ts, 117) et l’Oganesson (Og, 118).
Leurs noms ont été choisis en corrélation avec le contexte de leurs découvertes. Le Nihonium, un transactinide, fut synthétisé pour la première fois en juillet 2004 au RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science au Japon. Premier élément du Tableau de Mendeleïev à avoir été découvert en Asie, il tire son nom de Nihon signifiant Japon en japonais et littéralement « le pays du soleil levant ». Le transactinide Moscovium et l’halogène Tennessine rendent hommage à la région géographique de leur découverte, par tradition. Le premier a été synthétisé pour la première fois en 2003 au Joint Institute for Nuclear Research (JINR) à Dubna, relevant de l’unité administratice russe de Moscou, sur le séparateur à gaz (Dubna gas-filled recoil separator, DGFRS) en combinaison avec l’accélérateur à ions lourds du laboratoire de réactions nucléaires Flerov, par une équipe américano-russe intégrant des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) situé en Californie aux États-Unis. Tandis que le second, synthétisé pour la première fois en 2010, reconnaît la contribution à la recherche sur les éléments super-lourds de l’État du Tennessee aux États-Unis, incluant Oak Ridge National Laboratory,Vanderbilt University, et l’université du Tennessee à Knoxville. Enfin, dans la tradition d’honorer un scientifique, l’Oganesson synthétisé pour la première fois en 2002 rend hommage de son vivant au physicien nucléaire russe Yuri Tsolakovich Oganessian, âgé de 84 ans, en reconnaissance de ses contributions pionnières à la recherche sur les transactinides.
Les dénominations de ces nouveaux éléments chimiques se trouvent aussi sur le site FranceTerme, parmi 461 termes du domaine de la chimie. Ce site recense également au total 120 termes dans le domaine des matériaux, 29 dans celui de la physique mais aussi 613 dans celui de la biologie et six seulement dans le domaine de la recherche.
Si vous aussi souhaitez faire avancer la langue française, suggérez de nouveaux termes à la « boîte à idées » de FranceTerme. S’ils sont retenus, ils seront étudiés par la Commission d’enrichissement de la langue française des termes nouveaux et des définitions puis, une fois validés par l’Académie française, paraîtront au Journal Officiel avant d’être à leur tour rendus accessibles à tous sur le site FranceTerme.

SOCIÉTÉS

La ville de Lille candidate de la France pour accueillir l’Agence Européenne des Médicaments

Tandis que les négociations sur le Brexit pâtinent sur les modalités financières, elles se poursuivent sur la relocalisation des institutions de l’Union européenne implantées au Royaume-Uni. Pour l’AEM, la candidature de la France en la ville de Lille est validée par la Commission européenne.

La candidature de la France pour accueillir l’Agence Européenne du Médicament (AEM) aurait pu être Paris-Sud Villejuif sur le site du Campus Grand Parc et par conséquent sur le territoire du Grand Paris. Le président de la République et les ministres de l’Europe et de la Santé en ont décidé autrement, préférant le centre-ville de Lille, entre Lille Grand Palais et l’Hôtel de la Région Hauts-de-France, à proximité directe des gares Lille Flandres et Lille Europe. « La candidature lilloise présente en effet toutes les qualités pour assurer un fonctionnement continu et efficace, dans un environnement attractif et connecté, de cette agence si importante pour l’Europe. », déclare le président de la République Emmanuel Macron en préambule du dossier de candidature. Avant de poursuivre : « Afin de répondre au mieux aux besoins de l’Agence dans cette période de transition, opérationnellement et budgétairement, l’Etat mettra tout en œuvre pour qu’un accord de siège soit conclu avant la date du retrait du Royaume-Uni et apportera un soutien financier aux frais ponctuels liés à l’installation et à l’aménagement de nouveaux locaux, à hauteur de 3 millions d’euros. ».

L’AEM sera-t-elle la 65e organisation internationale implantée sur le territoire français, comme l’espère le ministre de l’Europe et des Affaires étrangères Jean-Yves Le Drian ? Si Londres n’avait pas été retenue en 1995 lors de la création de l’AEM, cela aurait été Lille. Dans le cadre du Brexit, la candidature française joue la carte de la continuité et de la proximité avec Londres, pour « que son fonctionnement ne soit pas altéré par le processus de retrait du Royaume-Uni de l’Union Européenne », précise quant à elle Agnès Buzyn, ministre des Solidarités et de la Santé chargée par le Premier ministre de diriger la taskforce française afin de coordonner l’ensemble des acteurs et de promouvoir les atouts de la France. Pour l’y aider, elle a nommé en juin dernier le Professeur Jean-Luc Harousseau comme ambassadeur de la candidature française. Cancérologue, il fut chef de service au CHU de Nantes et deux ans président du Conseil de la Région Pays-de-la-Loire. Il a occupé la fonction de président de la Haute Autorité de santé (HAS) de 2011 à l’an dernier ; une instance non sans lien avec l’AEM.

Installée dans un bâtiment imaginé par Henning Larsen Architects et Keurk Architects et construit par Bouygues Construction via sa filiale de développement immobilier Linkcity, l’AEM placerait ses agents et ses visiteurs jusqu’à moins de 35’ de Bruxelles et 80’ de Londres en TGV, avec une desserte vers l’aéroport Paris Roissy Charles-de-Gaulle en 50’ et un accès direct à l’autoroute A1. Si dans un rapport du 30 septembre la Commission européenne estime que la candidature française remplit les 5 critères garantissant un fonctionnement efficace et continue, dix-huit autres candidatures sont concurrentes, parmi lesquelles de nombreuses villes capitales.

 

 

MANIFESTATIONS

Une conférence internationale à l’occasion des 20 ans de la Convention internationale d’Oviedo

La Convention internationale d’Oviedo est reconnue comme étant le seul instrument juridique contraignant international en matière de Droits de l’Homme et de biomédecine. Considérée comme Le traité européen sur les droits des patients, la convention traite également de manières spécifiques de la recherche biomédicale, de la génétique et de la transplantation d’organes et de tissus.
Titrée « Convention pour la protection des Droits de l’Homme et de la dignité de l’être humain à l’égard des applications de la biologie et de la médecine : Convention sur les Droits de l’Homme et la biomédecine », ses 20 ans seront fêtés lors d’une conférence internationale les 24 et 25 octobre au Conseil de l’Europe. Selon le communiqué, la conférence permettra d’analyser la pertinence des principes énoncés dans la Convention et de définir les contours d’un « plan d’action » du Conseil de l’Europe pour 2018-2019.
Comment protéger les droits de l’homme face aux développements scientifiques et technologiques dans le domaine
biomédical ? Le Comité de bioéthique du Conseil de l’Europe se penchera sur les défis à relever.
Parmi les sujets prévus à l’ordre du jour figurent :
• la jurisprudence de la CEDH (Cour Européenne des Droits de l’Homme) ;
• les enjeux de l’évolution des pratiques pour les droits des enfants et des personnes âgées, et l’accès équitable aux soins de santé ;
• les développements dans le domaine de la génétique et de la génomique, des technologies du cerveau, des technologies de l’information, des NBIC (Nanotechnologies, Biotechnologies, Informatique et sciences Cognitives) et du Big Data.

 

 

 

SOCIÉTÉS

En réponse à la menace de changement climatique, des politiques publiques visent à bannir les véhicules à carburants fossiles. Pendant ce temps, la R&D évolue vers la mise sur le marché de carburants alternatifs aux carburants fossiles. L’histoire de Global Bioenergies dont nous donnons ici un aperçu en est un exemple. Né en France, soutenu par un développement à l’échelle de l’Europe, le groupe prend aujourd’hui une dimension mondiale.
Le démonstrateur industriel de Global Bioenergies produit sa 1ère bouteille d’isobutène

Voici une grande étape franchit pour le groupe Global Bioenergies : ce 27 septembre, une première bouteille conditionnée contenant de l’isobutène renouvelable est sortie de son démonstrateur industriel situé sur le site chimique de Leuna, à une trentaine de kilomètres au nord ouest de Leipzig en Allemagne. Huit mois après la fin de la construction de ce démonstrateur, le test de la chaîne technique complète (fermentation, purification, conditionnement) s’est donc avéré positif.
« Construire ce démonstrateur, un projet à 11 M€, a été une aventure industrielle intense, mais restée sous contrôle, a déclaré Ales Bulc, directeur général de la filiale allemande Global Bioenergies GmbH. Nous sommes fiers aujourd’hui de voir ce démonstrateur en opérations, et serons très prochainement en mesure de livrer nos premiers clients ». La capacité de cette unité de démonstration est de 100 tonnes/an. Gerd Unkelbach, directeur de l’opérateur de cette unité, le Fraunhofer Center for Chemical Biotechnological Processes (CBP, de l’Institut Fraunhofer de Stuttgart for interfacial Engineering and Biotechnology), a lui aussi réagi avec enthousiasme et encouragement : « Le projet de construire et mettre en opération ce démonstrateur industriel unique au monde est officiellement un succès. L’équipe du Fraunhofer est mobilisée pour exploiter cet outil industriel le plus efficacement possible. »
Outre la livraison de lots à l’échelle de la tonne pour soutenir le développement commercial, le projet sur cette unité de démonstration est aussi de tester des matières premières de deuxième génération pour ne pas empiéter sur l’usage alimentaire notamment. Tandis qu’au laboratoire, la recherche sur le procédé se poursuit.

Progressivité de la maturité commerciale du procédé
Cette étape franchie est la troisième du processus de maturité commerciale du procédé de production d’isobutène non plus par la pétrochimie mais à partir de matières premières de 1ère génération riches en sucres : du glucose extrait du maïs et du blé ou encore du saccharose issu de la betterave. L’étape précédente fut celle du pilote industriel (d’une capacité de 10 tonnes/an), installé en 2014 sur le site de la bioraffinerie de Pomacle-Bazancourt dans la Marne, exploitée entre autres par le producteur français de sucre et d’éthanol Cristal Union. Construit en 2014, ce pilote industriel permettait à Global Bioenergies, fin mai 2015, de livrer au constructeur automobile allemand Audi un premier lot de carburant alternatif produit à partir de matières premières végétales : de l’essence isooctane issue de l’isobutène par alkylation et présentant l’intérêt d’être miscible à l’essence fossile sans limite de proportion. Il s’agissait alors de glucose issu d’amidon de maïs converti par fermentation en isobutène gazeux, puis purifié et liquéfié avant d’être transformé et conditionné dans un cylindre pressurisé pour le transporter.
L’étape précédente fut celle du pilote de laboratoire, franchie en 2014 dans les locaux de Global Bioenergies sur le site de Genopole à Évry (Essonne). Laquelle succédait à la preuve du concept et à l’élaboration d’un prototype en laboratoire, acquis en 2012 après trois ans de R&D (cf. article ci-contre). Dix ans après l’implantation de la première société du groupe à Genopole, autour de l’invention du procédé par Philippe Marlière, l’un des pionniers de la biologie synthétique en France et co-fondateur de Global Bioenergies, celui-ci atteint donc l’échelle de l’exploitation commerciale. Réagissant à ce premier conditionnement sorti du démonstrateur industriel de Leuna, le co-fondateur et directeur général du groupe Marc Delcourt1 a conclu : « Cette étape franchie, Global Bioenergies regarde maintenant vers l’avant. Il s’agit d’approcher progressivement des performances commerciales du procédé, préalable à la mise en construction d’IBN-One, le premier projet d’usine commerciale que nous portons avec Cristal Union, n°2 français du sucre. Dans un contexte macro-économique en très nette amélioration (prix du pétrole en forte hausse, transition énergétique maintenant au coeur des préoccupations mondiales…), nous avons l’ambition de faire émerger de nombreux projets d’usines dans différentes géographies. »

Un potentiel de développement considérable
IBN-One, cette première usine de la série IBN-n, sera implantée en France, en Champagne, sur l’un des sites de Cristal Union. D’un coût d’investissement estimé à 115 M€, sa mise en service est envisagée pour 2020 avec une capacité de production d’isobutène de 50 000 t/an. Si ce coût est supporté par une joint-venture entre Cristal Union et Global Bioenergies, ce dernier se voit constitué avec un avenir financier plutôt serein. Global Bioenergies, cotée en bourse sur Euronext Paris depuis 2011, était en effet en juin dernier à même d’annoncer avoir levé 54 M€ depuis sa création, répartis en : 19,6 % de fonds propres, 28,4 % de fonds d’investissement (Seventure Partners (18,4 %) et CM-CIC groupe Crédit Mutuel-CM11 (10 %)), 21,6 % de financements institutionnels (français dans le cadre du Programme Investissements d’Avenir et de l’Ademe, et germaniques provenant du Bundesministerium für bildung und Forschung – le ministère allemand de la Recherche), 7,5 % dans le cadre de partenariats industriels sans oublier les milliers d’actionnaires individuels (22,9 %). Mi-juin 2017, sa capitalisation boursière était estimée à environ 75 M€. « Après les gros efforts sur les années qui suivirent la preuve du concept en laboratoire, en 2015 notre chiffre d’affaires était négatif de 10,5 M€, a précisé Marc Delcourt. Avec l’appui des capitaux-risque, des investisseurs institutionnels et des actionnaires individuels, nous avons pu investir jusqu’à 10,25 M€. Cela nous a permis de passer à l’échelle industrielle. »
Aujourd’hui, le procédé n’est plus très loin de la performance commerciale et continue d’augmenter en capacité incrémentale. « Notre ambition est de produire 1 litre d’essence à partir de 4 kg de sucre – et non pas 5 comme aujourd’hui -, c’est-à-dire d’atteindre un rendement sucre/essence sur l’ensemble du procédé de 70 %, expliquait Marc Delcourt en février dernier, en présence d’élus du Conseil régional d’Île-de-France à Genopole, parmi lesquels l’ancienne ministre de l’environnement Chantal Jouanno. En comparaison à la pétrochimie, les émissions de CO2 dûes à la production d’isobutène renouvelable de première génération sont divisées par deux. Elles sont divisées par cinq lors de la production d’isobutène renouvelable de seconde génération.»

Et déjà, la démarche convainc. Ce 3 octobre, Global Bioenergies annonçait ainsi renforcer son équipe actuellement composée de près de soixante-dix salariés pour adapter sa configuration managériale aux enjeux à venir avec la promotion de Karlheinz Segebrecht à la direction de l’ingénierie de la filiale allemande : « Nous sommes les seuls à promouvoir concrètement la fermentation directe d’hydrocarbures gazeux, qui revient à articuler des activités de fermentation et des modules pétrochimiques. Piloter un tel procédé innovant nécessite une organisation sans faille, dans un contexte où prime la sécurité humaine et matérielle ». Arrivé en 2013 de la direction financière de grands groupes des secteurs de l’environnement et de l’énergie (Suez, Total), Samuel Dubruque passe de responsable administratif et financier à directeur administratif et financier chargé de l’exécution du business plan. Venu de Minneapolis aux États-Unis où il était DG de Calyxt, une société agro-industrielle récemment cotée au Nasdaq, Luc Mathis fait son retour en France pour occuper la fonction de Chief Business Officer du groupe, ce qui réjouit Marc Delcourt : « Attirer à Global Bioenergies un profil du calibre de Luc Mathis, avec son historique en agrochimie et en business development, est un évènement marquant dans l’histoire de Global Bioenergies. Les succès obtenus sur notre démonstrateur nous ont propulsés dans une nouvelle phase, et un nombre croissant d’accords commerciaux sont en discussion avec des leaders industriels. Luc va nous aider à intégrer ces partenariats dans notre stratégie commerciale et industrielle. »

 

Perspective de production d’isobutène renouvelable de deuxième génération

Utiliser la matière première secondaire que sont les déchets forestiers et les déchets agricoles pour fabriquer de l’isobutène, tel est l’enjeu déjà bien avancé de Global Bioenergies.

Depuis plusieurs années Global Bioenergies est engagé dans l’exploration d’une chaîne de valeur de transformation de déchets d’exploitation forestière en biocarburants. L’an dernier, il annonçait un partenariat avec le leader de l’exploitation forestière suédois SVEASKOG, avec le leader suédois de l’extraction de sucres à partir de copeaux de bois SEKAB et avec la principale compagnie pétrolière en Suède PREEM. Début mai, Global Bioenergies annonçait la signature d’un accord portant sur la démonstration industrielle d’une nouvelle chaîne de valeur articulant autour de son procédé d’isobutène alternatif les technologies de deux des plus grands groupes de chimie d’Europe : le suisse Clariant et Ineos dont le siège se trouve à Londres au Royaume-Uni. Ce projet de recherche dénommé OPTISOCHEM vise à convertir la paille de blé résiduelle, actuellement mal valorisée, en isobutène renouvelable de seconde génération.

D’un coût total de 16,4 M€, il bénéficie dans le cadre du programme HORIZON 2020 d’un financement européen du Bio-Based Industries Joint Undertaking (BBI-JU), d’un montant global de 9,8 M€, le reste étant à la charge des participants. Sur ces 9,8 M€, Global Bioenergies s’en voit confier 4,4 M€ au titre de coordonateur de ce projet de R&D qui, outre Clariant et INEOS, réunit la société française IPSB (Ingénierie de Procédés pour la Sucrerie et les Biotechnologies), la société britannique d’ingénierie et de services dans le domaine de la production et de la transformation du pétrole et du gaz TechnipFMC et l’Université de Linz en Autriche.

Ce projet de recherche a démarré le 1er juin pour une durée de 4 ans. Selon le contrat signé entre le BBI-JU et les partenaires du projet, la démonstration industrielle de cette nouvelle chaîne de valeur repose sur : la transformation de la paille de blé en hydrolysats riches en glucose et en xylose grâce à la technologie Sunliquid®, par Clariant (Allemagne) ; la fermentation des hydrolysats de paille en isobutène, par Global Bioenergies (France et Allemagne) ; la conversion de l’isobutène en oligomères, par INEOS (France et Belgique) ; l’ingénierie préliminaire d’une future usine convertissant les hydrolysats en isobutène et intégrée à une usine convertissant la paille en hydrolysats, par TECHNIP et IPSB (France) ; et enfin, l’évaluation de la durabilité et du respect de l’environnement par l’Université de Linz (Autriche).

« Ce projet va démontrer une chaîne de valeur clé au sein de la bio-économie : les bio-raffineries avancées basées sur les résidus agricoles, a déclaré Markus Rarbach, Directeur Biocarburants et Dérivés de Clariant. Depuis notre site de Straubing (Allemagne), nous allons livrer des sucres de seconde génération aux différents sites de Global Bioenergies, pour qu’ils y soient transformés en isobutène, après avoir déjà démontré en 2016 l’adéquation parfaite de notre plateforme Sunliquid® avec le procédé Isobutène de Global Bioenergies. Cette démonstration à plus grande échelle va maintenant prouver la faisabilité technique et économique pour une future production commerciale ». Au minimum sur l’aire géographique de l’Europe, si l’on en croit la répartition géographique des partenaires de ce projet, et à partir de déchets agricoles végétaux tels que la paille de blé, mais aussi les copeaux de bois, les tiges de maïs,… voire de canne à sucre, ce qui élargit de fait cette répartition géographique.

 

R&D amont sur la production d’isobutène renouvelable de troisième génération

En février dernier, Global Bioenergies a annoncé avoir finalisé l’acquisition de la start-up néerlandaise Syngip B.V. pour un montant de 875 k€. Cette dernière a inventé un microorganisme capable d’utiliser le CO2 pour le transformer en composés d’utilités (carburants et matériaux). En laboratoire, elle parvient ainsi à convertir des effluents industriels gazeux émis par les aciéries. Pour Global Bioenergies, cela ouvre la perspective de produire de l’isobutène renouvelable de troisième génération. Et au-delà, cela rejoint son projet de produire de l’isobutène renouvelable à partir de matières premières secondaires non agricoles tels que les déchets organiques ou les effluents de toute usine émettrice de CO2, également riches en carbone et en oxygène, ce sur quoi elle travaille depuis 5 ans avec LanzaTech, un groupe aujourd’hui leader mondial de la fermentation de gaz chargés en carbone, qui n’en était encore qu’au stade du laboratoire en 2008.

 

Poursuite de l’amélioration du procédé de production d’isobutène alternatif en laboratoire

Au sein du bioparc Genopole, le laboratoire de Global Bioenergies occupe des salles en enfilade séparées des bureaux par un long couloir. La recherche appliquée s’y organise de manière progressive, motivée par l’amélioration du procédé de synthèse d’isobutène renouvelable à partir de sucres,
par fermentation bactérienne.

Dans le laboratoire d’évolution d’enzymes, on pratique des méthodes classiques de biologie moléculaire et de micro-biologie. Tout repose ici sur le principe d’un micro-organisme génétiquement modifié – en l’occurrence la bactérie Escherichia coli dont le métabolisme est connu et le processus de division rapide -. Dans cette bactérie sont introduits des gènes codants pour des enzymes inexistantes chez E. coli et qui font qu’elle produit de l’isobutène à partir de sucres (glucose ou saccharose). « En d’autres termes donc, on ajoute une chaîne de réactions au métabolisme bactérien, rendant ainsi la bactérie capable de transformer les sucres en isobutène », explique Macha Anissimova1, directrice scientifique. Pour ce faire, Global Bioenergies construit une souchothèque de bactéries mutantes sélectionnées afin d’obtenir une meilleure performance du procédé, dans le but d’optimiser l’étape de transformation par réaction enzymatique et, de fait, de sélectionner les gènes les plus performants. L’efficacité de chaque étape de la transformation catalysée par les enzymes est ici considérée.
Les bactéries mutantes à l’étude sont ensuite isolées dans des puits et mises en culture dans quelques millilitres. La plaque est placée dans une étuve vibrante favorisant la mise en mélange et où règne une température et une aération identifiées comme optimales au processus de transformation. L’analyse par chromtographie en phase gazeuse permet ensuite de déterminer la concentration en molécules d’isobutène du mélange gazeux directement extrait du milieu. « Des bases de données LIMS nous permettent d’associer aux quantités d’isobutène produites des données biologiques, c’est-à-dire d’identifier le type de mutant bactérien à l’origine de cette production, permettant encore d’améliorer le procédé », explique Macha Anissimova.

Construction des souches bactériennes
« Notre démarche vise à favoriser la voie métabolique de synthèse d’isobutène chez la bactérie, qui est une voie artificielle et contre-naturelle comme nous venons de le voir. Il s’agit ici d’intervenir sur son métabolisme naturel afin d’alléger l’activité bactérienne standard et de l’orienter vers le processus de production d’isobutène », poursuit Macha Anissimova. Ce sont alors les différentes fonctions métaboliques bactériennes qui sont étudiées au cas par cas (par exemple, la respiration avec production de CO2). Des gènes sont délités, d’autres sont désactivés. Puis les bactéries sont mises en culture dans un bioréacteur expérimental de 10 litres installé dans la dernière salle du laboratoire, qui permet le contrôle de la production d’isobutène (par analyse GC de la phase gazeuse récupérée dans des tubes de 20 μl à 1 ml).
Les cultures bactériennes font alors l’objet d’analyses bio-cellulaires autour, par exemple, des questions suivantes : la fonction vitale bactérienne est-elle maintenue ? Le gène que l’on voulait désactiver l’est-il en effet ? La fonction bactérienne que l’on voulait arrêter l’est-elle effectivement ?
« Reste ensuite à prouver l’efficacité de la voie métabolique de la synthèse d’isobutène, à travers le dosage et la quantification des produits intermédiaires », précise Macha Anissimova. L’analyse des produits métabolites secondaires présents dans le milieu de culture se fait directement par HPLC. Quant à celle de ceux présents dans le milieu intracellulaire, cela suppose une étape préalable d’extraction cellulaire.
La recherche des conditions de fonctionnement du bioréacteur assurant une production moindre de produits métabolites secondaires s’opère dans la dernière salle du laboratoire dite « de fermentation » et équipée de trois bioréacteurs de 10 l et d’un de 42 l. Et ce, par ajustement des conditions de pH et de température, suivi là encore d’un prélèvement de la phase gazeuse et du milieu de culture pour analyse. « Plus généralement, c’est à cette étape que se déroule la mise au point du procédé à l’échelle du laboratoire : en ajustant les paramètres de pression et d’alimentation du bioréacteur en O2, etc., on procède à la mise à l’échelle du procédé de production d’isobutène sur le bioréacteur de 42 litres, sachant que celui de l’unité pilote de Pomacle-Bazancourt a une capacité de 500 litres », précise-t-elle.

La performance du procédé établie en laboratoire
Ces recherches initiées avec la création du laboratoire en octobre 2008 ont conduit voilà deux ans à un procédé de synthèse bactérienne d’isobutène d’un rendement de 70 %, soit 3 kg de sucre pour produire 1 kg d’isobutène. En combien de temps ? La productivité relève de données confidentielles. Sur une base de saccharose (paille, par exemple), le rendement est de 60 %. Sur une base d’effluents gazeux d’aciéries (riches en dioxyde et monoxyde de carbone et en dihydrogène et donc en carbone, élément constitutif des sucres), la recherche commence. « On continue de progresser et avec la mélasse, le procédé n’est pas très loin de la performance commerciale, précise Marc Delcourt, DG de Global Bioenergies. L’usine IBN-One ne démarrera qu’à cette condition ».

 

 

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          Arsia AMIR-ASLANI

        • TECHNIQUE INSTRUMENTALE

          Recherche et Confirmation de Traces d’Explosifs Post-Explosion par Chromatographie Liquide
          et Spectrométrie de Masse Haute Résolution après Extraction en Phase Solide
          Bertrand FRERE, Xavier ARCHER, Sabrina LACPATIA et Patrick ARPINO

        • MÉTHODOLOGIE

          Analyse de Stupéfiants dans la Salive des Conducteurs
          Nathalie MILAN, Claire MARTIN-MOLINS, Pauline DESENLIS, Amandine MARCHARD

        • MÉTHODOLOGIE

          Développement d’une Méthode d’Analyse de Terrain en Routine par Spectrométrie de Fluorescence X (SFX) Portative ;
          Performances et Valeur Ajoutée pour l’Évaluation du Risque
          Lauriane DEVAUX, Aline KRECZMAN, Sandrine PEREIRA-RODRIGUES

        • MÉTHODOLOGIE

          Évaluation des Avantages et Limitations de l’Utilisation d’un Standard Interne en Analyse de Débris d’Incendie
          Julie TOUPIN, Catherine DICAIRE, René FOURNIER, André LAJEUNESSE

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