Des scientifiques chinois ont récemment signalé une voie de novo pour la synthèse artificielle d'amidon à partir de dioxyde de carbone (CO 2 ) pour la première fois. Les résultats pertinents ont été publiés dans Science le 24 septembre.

La nouvelle voie permet de déplacer le mode de production d'amidon de la plantation agricole traditionnelle à la fabrication industrielle, et ouvre une nouvelle voie technique pour synthétiser des molécules complexes à partir de CO 2 .

L'amidon est le principal composant du grain ainsi qu'une importante matière première industrielle. Maintenant, il est principalement produit par des cultures comme le maïs en fixant le CO 2 par la photosynthèse. Ce processus implique environ 60 réactions biochimiques ainsi qu'une régulation physiologique complexe. L'efficacité de conversion énergétique théorique de ce procédé n'est que d'environ 2%.

Stratégies pour l'approvisionnement durable en amidon et l'utilisation du CO 2 sont nécessaires de toute urgence pour relever les grands défis de l'humanité, comme la crise alimentaire et le changement climatique. Concevoir de nouvelles voies autres que la photosynthèse végétale pour convertir le CO 2 à l'amidon est une mission S&T importante et innovante et sera une technologie perturbatrice significative dans le monde d'aujourd'hui.

Pour résoudre ce problème, des scientifiques de l'Institut de biotechnologie industrielle de Tianjin (TIB) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) ont conçu un système chimioenzymatique ainsi qu'une voie anabolique d'amidon artificiel consistant en seulement 11 réactions de base pour convertir le CO 2 en amidon.

Cet itinéraire a été établi par une stratégie de "bloc de construction", dans lequel les chercheurs ont intégré des modules catalytiques chimiques et biologiques pour utiliser de l'énergie à haute densité et du CO à haute concentration 2 d'une manière biotechnologiquement innovante.

Les chercheurs ont systématiquement optimisé ce système hybride en utilisant la ségrégation spatiale et temporelle en abordant des problèmes tels que la compétition des substrats, inhibition du produit, et l'adaptation thermodynamique.

La voie artificielle peut produire de l'amidon à partir de CO 2 avec une efficacité 8,5 fois supérieure à la biosynthèse de l'amidon dans le maïs, suggérant un grand pas vers le dépassement de la nature. Il fournit une nouvelle base scientifique pour la création de systèmes biologiques dotés de fonctions sans précédent.

"Selon les paramètres techniques actuels, la production annuelle d'amidon dans un bioréacteur d'un mètre cube équivaut théoriquement au rendement annuel en amidon de la culture d'1/3 d'hectare de maïs sans tenir compte de l'apport énergétique, " dit Cai Tao, auteur principal de l'étude.

Ce travail ouvrirait une fenêtre pour la fabrication industrielle d'amidon à partir de CO 2 .

« Si le coût global du processus peut être réduit à un niveau économiquement comparable à celui des plantations agricoles à l'avenir, il devrait économiser plus de 90 % des terres cultivées et des ressources en eau douce, " dit MA Yanhe, auteur correspondant de l'étude.

En outre, cela contribuerait également à éviter l'impact environnemental négatif de l'utilisation de pesticides et d'engrais, améliorer la sécurité alimentaire humaine, faciliter une bioéconomie neutre en carbone, et, à terme, promouvoir la formation d'une société biosourcée durable.

TIB s'est concentré sur la biosynthèse artificielle de l'amidon et du CO 2 utilisation depuis 2015. Pour mener à bien une telle recherche S&T axée sur la demande, toutes sortes de ressources pour l'innovation ont été rassemblées et l'intégration de « discipline, tâche et plate-forme » a été renforcée pour parvenir à une coordination efficace des efforts de recherche.