Les bactéries peuvent devenir une main-d'œuvre qui contribue à redéfinir notre secteur énergétique.

Bien que ces organismes unicellulaires soient souvent considérés comme dangereux pour la santé, ou acclamés pour leurs bienfaits probiotiques, leur utilité en tant qu'ouvriers microscopiques hautement spécialisés commence à peine à être comprise - et le travail qu'ils effectuent pourrait changer la façon dont nous produisons notre énergie.

Dans le cadre de l'initiative de recherche Future Energy Systems, Lisa Stein, chercheuse en sciences biologiques de l'Université de l'Alberta, et Dominic Sauvageau, chercheur en génie chimique, fabriquent génétiquement des bactéries non dangereuses qui consomment du méthane, l'un des gaz à effet de serre les plus puissants, et le transformer en carburant.

Émissions négligées

Le méthane est un acteur majeur du changement climatique.

"Quand nous l'appelons gaz naturel et le brûlons pour l'électricité, le méthane réduit les émissions par rapport au charbon, " explique Sauvageau. " Mais s'il pénètre dans l'atmosphère sans être brûlé, il a en fait un effet de réchauffement global plus fort que le CO2.

Le méthane est 25 fois plus puissant que le dioxyde de carbone, donc en 2016, Canada, les États-Unis et le Mexique se sont engagés à réduire leurs émissions de méthane de 45 % d'ici 2025. Étant donné que 44 % des émissions de méthane du Canada (et 70 % de celles de l'Alberta) proviennent du secteur pétrolier et gazier, atteindre ces objectifs signifie que des réglementations obligent les producteurs à capter les émissions « fugitives ».

« Pour compenser le coût de capture du méthane, vous pouvez simplement le vendre sous forme de gaz naturel, " suggère Stein. " Mais vous pourriez aussi trouver un moyen - en utilisant des bactéries naturelles - de le transformer en un carburant plus précieux, ou même un produit qui ne libère pas du tout de dioxyde de carbone."

Mise à l'échelle

Les scientifiques savent depuis des décennies que les bactéries peuvent être modifiées pour convertir le méthane en d'autres produits, mais personne n'a réussi à l'étendre complètement.

"Dans les vieux jours, un biologiste pourrait rester dans son laboratoire pour modifier des bactéries et les tester dans des conditions isolées, " explique Stein. " Mais ce qui fonctionne dans une boîte de Pétri ne fonctionne pas nécessairement à l'échelle industrielle. "

Elle compare cela à la formation d'un ouvrier pour fabriquer un certain produit, mais sans se soucier de la conception de l'usine. Quand des millions de ces travailleurs se réunissent dans une usine qui n'a pas la bonne configuration, équipements ou conditions de travail, ils peuvent être pardonnés de simplement se regarder les uns les autres avec confusion.

"Peu importe à quel point ils sont parfaitement adaptés au travail, un million d'individus sans organisation n'est généralement qu'une foule, ", dit Sauvageau.

L'astuce consiste à construire des usines adaptées aux travailleurs – des « réacteurs » dont la taille peut aller d'une baignoire à une piscine olympique.

Donc, comme le laboratoire de Stein modifie génétiquement les bactéries, L'équipe de Sauvageau mène des expériences afin d'identifier les conditions optimales pour leur travail. Les variables peuvent inclure la taille des chambres, disposition, température et nutriments, et une fois qu'ils trouvent une condition optimale, cette information est renvoyée pour personnaliser davantage les bactéries censées fonctionner en son sein.

« Les membres de notre équipe interagissent au quotidien et nos équipes se réunissent toutes les deux semaines, " dit Stein. "Une communication constante signifie que nous pouvons aller vite."

Ensemble, ils travaillent avec Mango Materials, une startup californienne en bioénergie dont les autres partenaires de recherche incluent la NASA, pour piloter un réacteur qui capture le méthane du traitement des eaux usées et utilise des bactéries pour le convertir en bioplastique.

Construire une liste

La composition du méthane capté varie selon sa source, Stein et Sauvageau créent donc une plate-forme d'une demi-douzaine de bactéries génétiquement modifiées pour fonctionner dans différentes circonstances.

"Aucun seul type de bactérie ne fera tous les travaux, " explique Sauvageau. " Nous créons une liste de différentes bactéries avec des réacteurs correspondants qui peuvent être personnalisés pour différentes applications industrielles. "

Ces bactéries utiliseront le méthane pour produire une variété de produits. L'un est le butanol, un carburant à base d'alcool qui peut soit faire fonctionner des moteurs de voiture à essence non modifiés, soit être mélangé à du carburant diesel pour réduire les émissions de suie. D'autres incluent les isoprénoïdes, produits chimiques qui proviennent généralement du pétrole, qui peut être utilisé comme biocarburant.

« En créant ces matériaux à partir de méthane, nous réduisons notre besoin d'extraire des combustibles fossiles du sol, " dit Stein. " Au lieu d'extraire du nouveau carbone de la Terre et de l'expulser dans l'atmosphère, nous recyclons ce qui est déjà là."

Le recyclage des émissions de méthane et la réduction du besoin de nouvelles extractions semblent prometteurs, mais ni Stein ni Sauvageau n'y voient une solution miracle aux changements climatiques.

"Notre plate-forme n'est qu'une partie de ce qui doit être une solution à l'échelle du système, » dit Sauvageau. « Éventuellement, notre infrastructure énergétique changera, et nous ne comptons peut-être pas autant sur les moteurs à combustion – ou les carburants à base d'hydrocarbures. »

Mais si notre système ne nécessite plus d'hydrocarbures, les bactéries se retrouveraient-elles sans emploi ? Stein en doute.

« Nous apprenons beaucoup sur la façon de travailler avec ces bactéries, " dit-elle. " Je suis presque sûre que nous pouvons les persuader de faire autre chose. "