Nanocellulose issue d'algues bleu-vert : une voie durable vers des biomatériaux de haute pureté

Nanocellulose issue d'algues bleu-vert

Des percées récentes ont démontré que les cyanobactéries — communément appelées algues bleu-vert — peuvent être modifiées pour produire de la nanocellulose, un biomatériau polyvalent et de haute pureté avec des applications allant des bioplastiques aux biocarburants.

Cellulose : le polymère le plus abondant sur Terre

La cellulose est un polysaccharide linéaire composé de centaines à des dizaines de milliers d'unités D-glucose liées en β(1→4). Elle forme l'épine dorsale structurelle des parois cellulaires des plantes, de nombreuses espèces d'algues et de certains biofilms bactériens. Parmi les exemples clés de sa prévalence : les fibres de coton (≈90 % cellulose), le bois (40-50 %) et le chanvre (≈45 %). Seuls quelques organismes peuvent synthétiser la cellulose dans sa nanostructure native — les microfibrilles — directement.

Qu'est-ce que la nanocellulose ?

La nanocellulose désigne des fibrilles de cellulose avec des dimensions latérales de 5 à 20 nm et des longueurs allant de quelques dizaines de nanomètres à plusieurs microns. Elle peut être produite par hydrolyse acide de fibres natives, produisant des nanofils hautement cristallins, ou par fermentation bactérienne, qui produit de la nanocellulose bactérienne (BNC) connue pour sa pureté exceptionnelle et son comportement gélatineux pseudo-plastique.

Modification des cyanobactéries pour produire de la nanocellulose

S'appuyant sur des travaux précoces qui ont séquencé les gènes producteurs de nanocellulose dans Acetobacter xylinum, des chercheurs de l'Université du Texas à Austin ont génétiquement modifié des cyanobactéries pour synthétiser de la nanocellulose cristalline à chaîne longue. Ces souches modifiées exploitent la lumière du soleil et l'eau, convertissant le CO₂ en nanocellulose et pouvant potentiellement mettre la production à l'échelle industrielle.

Pourquoi la nanocellulose issue de cyanobactéries est importante

Contrairement aux sources conventionnelles, la nanocellulose cyanobactérienne peut être cultivée en milieu aqueux non agricole, réduisant l'utilisation des terres et la concurrence avec les cultures alimentaires. De plus, le processus offre une matière première à bilan carbone négatif qui pourrait sous-tendre des biocarburants durables et une large gamme de composites haute performance.

Des défis clés subsistent — notamment l'optimisation du rendement, la purification en aval et la mise à l'échelle rentable — mais la science est solide et les avantages économiques et environnementaux potentiels sont substantiels.