Une équipe de scientifiques de KAUST a mis au point une méthode pour extraire des produits chimiques utiles des microalgues. Le système est basé sur une série de membranes, dont l'une est constituée de microfibres creuses, qui séparent le fluide contenant des microalgues du produit souhaité. Crédit :Reproduit à partir d'Overmans et al (2022) avec l'autorisation de la Royal Society of Chemistry. Oeuvre originale d'Ana Bigio
Une méthode de séparation chimique durable qui utilise des membranes, des microalgues et l'intelligence artificielle a été développée par une équipe issue de différents groupes KAUST dont les membres ont diverses spécialités en bioingénierie, membranes et réutilisation et recyclage de l'eau.
Ces processus continus de séparation et de concentration à base de membranes aideront à réaliser le plein potentiel de la production chimique microbienne pour une utilisation en médecine et dans l'industrie.
"L'avantage de notre méthode est que les produits peuvent être extraits en continu de cultures microbiennes liquides, telles que des microalgues, dans un processus connu sous le nom de" traite ", plutôt que d'être extraits laborieusement de la biomasse à la fin d'une culture par lots", explique le postdoc et le premier auteur Sebastian Overmans.
Les microalgues sont des microbes photosynthétiques unicellulaires qui produisent naturellement de nombreux produits chimiques utiles. Ils peuvent également être génétiquement modifiés pour excréter d'autres molécules spécialisées. Les algues sont de plus en plus exploitées en tant que bio-usines durables et respectueuses de l'environnement, mais séparer les précieuses molécules est un défi.
Ce projet a démontré un moyen peu énergivore et efficace de récolter et de concentrer ces produits. Ce processus est plus durable que d'autres processus de séparation car il consomme peu d'énergie, les microbes peuvent se développer sur les déchets et le processus de concentration moléculaire ne produit pas de déchets.
Le système est basé sur une membrane construite à partir de microfibres creuses qui sépare le fluide de culture contenant des microalgues d'un solvant où s'accumule le produit recherché. Le produit est ensuite séparé et concentré à l'aide d'autres membranes spécialisées sélectionnées et conçues par intelligence artificielle qui permettent le recyclage du solvant sans perte pour le système.
Illustration de la configuration à fibres creuses utilisée pour l'extraction de l'extrait souhaité (patchoulol) de la culture de microalgues. Le patchoulol est un composé précieux largement utilisé dans l'industrie du parfum. Crédit :Reproduit à partir d'Overmans et al (2022) avec l'autorisation de la Royal Society of Chemistry (CC BY 3.0)
L'équipe a démontré le potentiel de leur technique en extrayant en continu le patchoulol, un composé largement utilisé en parfumerie. Ces combinaisons de membranes pourraient également être appliquées à de nombreux autres produits chimiques spécialisés.
"Le développement du processus d'extraction était un territoire complètement nouveau", déclare Overmans.
"C'est passionnant", suggère le biotechnologue Kyle J. Lauersen, "car cela pourrait être mis en œuvre dans des bio-usines à grande échelle en utilisant une variété de microbes, pas seulement des algues, pour convertir les déchets en produits de valeur."
L'ingénieur chimiste Gyorgy Szekely ajoute que les chercheurs ont utilisé les outils d'intelligence artificielle et les capacités d'apprentissage automatique disponibles au KAUST pour guider le développement et le raffinement du processus membranaire.
L'étape suivante consiste à démontrer la mise à l'échelle jusqu'aux niveaux industriels. L'équipe prévoit également de développer des membranes avec de plus grandes surfaces et d'explorer l'utilisation de différentes souches d'algues pour produire beaucoup plus de composés d'intérêt.
La recherche a été publiée dans Green Chemistry . Utiliser des carapaces de crevettes pour construire de meilleures membranes composites
