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Protéus joue la carte de la biocatalyse

De Nîmes, Nicolas Viudez

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Protéus joue la carte de la biocatalyse

Les industriels de la chimie s'associent de plus en plus à des spécialistes de la biocatalyse, comme Protéus.

© Protéus

L'utilisation d'enzymes pour réaliser des réactions complexes est en plein développement. Avec des économies conséquentes et une technologie annoncée comme propre, la biocatalyse et ses acteurs intéressent de plus en plus le monde de la chimie. En France, le spécialiste du sujet, Protéus, fêtait récemment ses 20 ans.

Remplacer des synthèses longues et coûteuses par une solution moins chère, plus rapide et plus propre, c'est la promesse faite par la biocatalyse. Désormais, de nombreux industriels sautent le pas ou projettent d'avoir recours à ce type de technologie. Car les avantages de la biocatalyse sont nombreux : éviter le recours à des catalyseurs à base de métaux lourds ou précieux, favoriser le recours à des produits biodégradables, sans danger et disponibles en abondance. Autre avantage, les réactions de biocatalyse se font en milieu aqueux ou organique dans des conditions de température et de pression qui allègent la facture énergétique pour l'industriel. Voilà pour la note d'intention mais concrètement comment se développe la biocatalyse ? Parmi les acteurs de référence en France sur la biocatalyse, le Nîmois Protéus, créé à la fin des années 90, qui fêtait cette année ses 20 ans. Protéus dispose d'une ressource précieuse : une collection unique biodiverse de plus de 8 000 micro-organismes qui lui offre une très importante bibliothèque d'enzymes à développer. Dans ses fermenteurs de laboratoire, l'entreprise développe les process qui connaîtront ensuite une montée en échelle chez ses clients industriels. Pour promouvoir l'utilisation de la biocatalyse, des exemples nombreux et diversifiés ont été présentés, le 6 septembre dernier, à l'occasion de l'anniversaire de Protéus, dans le flambant neuf musée de la romanité de Nîmes. Parmi ceux-ci, le géant français de la chimie de spécialités, Arkema, était venu présenter comment il avait intégré la biocatalyse dans sa production.

De nombreuses applications industrielles

Georges Fremy, ingénieur de recherche et expert chez Arkema, a présenté un projet lancé, il y a déjà plusieurs années. Un process développé pour un produit destiné à l'alimentation animale : la méthionine. « La nutrition animale a été l'occasion de travailler avec la biotechnologie. Le procédé traditionnel comporte de nombreuses étapes et se fait à partir de composés toxiques », a souligné Georges Fremy. L'ingénieur a rappelé l'historique de ce projet de rupture pour le groupe français. « En 2008, nous avons été contactés par un nouveau partenaire, le Coréen CJ CheilJedang, avec lequel nous avons créé une joint-venture pour commencer la production de L-méthionine, à partir d'un bioprocédé ». La réaction développée est un mélange de chimie traditionnelle, de biocatalyse et de fermentation, comme le détaille Georges Fremy : « La première étape est chimique avec la production de méthyl mercaptan, la seconde étape est une fermentation, pour produire un intermédiaire. Enfin, la troisième étape consiste en une réaction enzymatique entre le méthyl mercaptan et le composé intermédiaire pour produire de la L-méthionine. » À la clef, une production avec 100 % de sélectivité. Depuis sa conception en laboratoire, le procédé a fait du chemin, avec une montée en échelle des plus parlantes. « Nous avons démarré avec des volumes de 2 ml, puis 250 ml, 30 litres, et en 2013, nous avons démarré la construction d'une usine, en Malaisie, capable de produire plusieurs milliers de mètres cubes », se félicite Georges Fremy. Le réacteur industriel de 400 m3 installé en Malaisie devrait ainsi être capable de produire 160 000 tonnes par an de produit à l'horizon 2020. Conscient de l'intérêt de la biocatalyse, Arkema a créé un groupe de recherche dédié au sujet, qui a noué des partenariats avec l'université d'Aix-Marseille et de Monash en Malaisie et travaille également avec Protéus. Un exemple de l'intérêt des industriels qui multiplient désormais les partenariats ou la création en interne d'unités dédiées à la biocatalyse. Autre exemple avec le spécialiste des parfums et arômes, Givaudan. Le fabricant suisse a développé avec Protéus, une enzyme pour améliorer la production d'Ambrofix, un composé utilisé pour ses propriétés olfactives rappelant celles de l'ambre gris. Un process de biocatalyse a été ainsi mis au point à partir de cellules d'E.Coli qui permettent désormais de convertir de 125 grammes à 190 grammes par litre d'(E,E)-Homofarnesol en Ambrofix, avec un taux de conversion qui atteint 95 % en moins de 72 heures. Eric Eichhorn, qui est venu présenter ces travaux pour Givaudan, a souligné les challenges restants pour la biocatalyse, notamment celui de parvenir à rendre accessibles certaines réactions à des échelles industrielles, comme par exemple les oxydations ou la formation de liaisons carbone-carbone.

Projet de biocatalyse, mode d'emploi

Mais au-delà de ces exemples et des perspectives dans la recherche, comment se déroule concrètement un projet de biocatalyse pour un industriel ? Cas pratique que nous détaille Protéus. L'entreprise, qui compte 30 employés, est détenue par le groupe PCAS depuis 2010 et a donc intégré la galaxie Novacap, lorsque ce dernier a racheté PCAS, en 2017. « Le modèle de travail avec PCAS est relativement simple. Les commerciaux du groupe font remonter vers nous les demandes de leurs clients sur la biocatalyse. Il peut s'agir de deux types de demandes : soit les clients ont un procédé déjà en place, qu'ils souhaitent optimiser, soit ils attendent des solutions qui conduisent à des mises au point de nouvelles voies de synthèse », souligne Juliette Martin, directrice générale de Protéus. PCAS garde la main sur la relation des clients, pendant que Protéus se déploie sur le développement, en partenariat avec le centre R&D de PCAS, basé à Porcheville. « Face à une demande client, nous faisons l'état de l'art en deux semaines pour faire rapidement une offre, ce qui permet, entre autres, d'élaborer une stratégie de programme rendue nécessaire par l'immense diversité des enzymes existantes, puis cela peut prend de quelques mois à un an pour effectuer le développement selon la complexité du sujet », résume Didier Schneider, président de Protéus. Une fois le procédé mis au point en laboratoire, reste l'étape de montée en échelle qui peut prendre du temps, mais ne constitue généralement pas un point de blocage. « Sur la partie fermentation/extraction, les technologies sont maintenant plutôt matures, les futurs leviers d'amélioration se concentreront sur les procédés en continu et sur l'amélioration de l'expression des systèmes biologiques et leurs performances », estime Didier Schneider. Protéus poursuit son chemin en s'appuyant également sur des partenariats académiques - la France jouit d'une bonne réputation dans la recherche en biocatalyse - et en diversifiant son offre sur plusieurs secteurs. La pharmacie, l'agroalimentaire, le secteur des lessives et détergents sont ainsi d'autres marchés porteurs pour la technologie enzymatique. De quoi, pour Protéus, voir venir sereinement les vingt prochaines années.

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