6. Rentabilité économique des procédés : un frein au déploiement des biotensioactifs ?

6.1. Les enzymes : des catalyseurs naturels

Les enzymes, ces molécules naturelles présentes dans tous les organismes vivants, sont des catalyseurs bien plus spécifiques que la majorité des catalyseurs chimiques . Elles limitent la production de molécules indésirables devant être éliminées en fin de réaction telles que les molécules générant une coloration indésirable. Un autre avantage, c’est qu’ elles peuvent être utilisées dans des conditions réactionnelles douces : température modérée, pH proche de la neutralité, pression atmosphérique.

Toutefois, les réactions enzymatiques présentent certains inconvénients qui peuvent impacter la viabilité économique du procédé.

Tout d'abord, les enzymes sont des catalyseurs de réaction plus onéreux que les catalyseurs chimiques. En effet, les enzymes sont produites par des microorganismes, purifiés et formulés ou immobilisés pour les rendre plus actives et plus stables. Afin d'éviter des coûts excessifs, le processus doit être optimisé pour trouver la dose minimale qui offrira une bonne conversion. L'enzyme devrait être recyclée et utilisée dans des réactions ultérieures. De même, le solvant de réaction devrait également être recyclé afin de réduire encore les coûts du processus et son impact sur l'environnement. A ce stade, les procédés enzymatiques doivent encore faire leurs preuves du point de vue de leur viabilité économique²⁵.

Deuxièmement, le rendement de la réaction (la quantité de sucres du son de blé qui peut être convertie en produit) doit être élevé. Les enzymes utilisées dans le projet ValBran (glycoside hydrolases, lipases) ne se contentent pas de synthétiser les alkyl glycosides ou les esters de sucre, mais elles peuvent également les hydrolyser (utiliser de l'eau pour les briser), ce qui diminue la quantité de produit final formé. Cela peut être minimisé, par exemple en capturant l'eau dans la réaction avec des tamis moléculaires, ce qui entraîne également des coûts supplémentaires pour le processus. Les substrats de la réaction (son de blé et alcool gras, ou sucres du son de blé et acides gras) ont des propriétés physiques très différentes et ne sont pas faciles à mélanger ou à dissoudre dans le même solvant. Cela rend l'action de l'enzyme difficile et ralentit la réaction (limitations du transfert de masse). C’est pourquoi le choix du milieu réactionnel joue un rôle majeur lors de la réaction. De plus, le son de blé est une matière première hétérogène qui contient non seulement de l'hémicellulose et de la cellulose, mais aussi d'autres composants (protéines, lignine). Ces composés peuvent en se solubilisant dans le milieu réactionnel impacter la purification des produits finaux.

Dans le cadre du projet, plusieurs approches ont été étudiées pour surmonter ces verrous technologiques . Ainsi, la synthèse enzymatique des esters de sucre a été développée en présence d’une enzyme immobilisée qui permet son utilisation durant plusieurs cycles de production des biotensioactifs. Dans le cas de la synthèse enzymatique des alkyl glycosides, une optimisation a consisté à récupérer l’alcool n’ayant pas réagi en fin de réaction pour l’utiliser lors d’une production ultérieure d’alkyl glycosides. Cette recirculation des réactifs permet de réduire les coûts opérationnels.

Cet obstacle lié aux coûts pourrait être surmonté par un soutien ciblé et une recherche financée en vue de nouvelles formulations de produits. L'avantage évident pour les entreprises est la flexibilité de la composition, pour autant qu'une certaine performance puisse être assurée.

6.2. Les activités antimicrobiennes des biotensioactifs

Un biotensioactif peut, outre son activité tensioactive, présenter une activité antimicrobienne. Cette activité combinée, apportée par une seule molécule, pourrait permettre de diminuer le coût global d’une formulation.

Les activités antimicrobiennes des biotensioactifs dépendent fortement de leur structure. Certains biotensioactifs (comme la mycosubtiline, produite par la bactérie Bacillus) sont reconnus pour leur activité antifongique mais ne présentent pas de propriétés antibactériennes. D’autres (comme la surfactine, un puissant biotensioactif - agent moussant ou émulsifiant - produit par Bacillus, et largement étudié), n’ont pas de propriétés antimicrobiennes clairement établies jusqu’à présent.

• Les biotensioactifs d’origine microbienne présentent une large diversité de compositions et de structures en raison de la grande variété de microorganismes aux métabolismes variés.
• En revanche, les biotensioactifs obtenus par voie enzymatique sont moins diversifiés en raison de la haute spécificité d’action des enzymes qui permet d’obtenir des molécules de composition et de structure contrôlées.

6.3. Les coûts de production : principal obstacle à la croissance du marché

« Actuellement, les biotensioactifs restent des produits de niche en raison de leur compétitivité limitée en termes de coûts par rapport aux produits conventionnels. » F. Warzée, DETIC

Les biotensioactifs sont généralement utilisés dans des formulations de produits finis où la modification d'un composant a un impact sur la composition et les performances globales. Cela entraine des coûts de développement supplémentaires.

Ces coûts de production sont identifiés comme principal obstacle à la croissance du marché des produits chimiques biosourcés car ceux-ci sont encore plus chers que leurs homologues pétrosourcés.

En outre, la production de certains produits biosourcés est encore considérée comme risquée pour un industriel en termes de ventes et d'investissements dans les infrastructures.

Selon DETIC²⁶, les deux freins majeurs sont :

1. Une rentabilité limitée par le faible prix des matières premières pétrosourcées.
2. Une rentabilité limitée de la capacité de production du biosourcé : le biosourcé ne peut pas toujours offrir la même capacité de stock en flux tendu que le pétrosourcé. Les multinationales, par exemple, doivent s’approvisionner en centaines de milliers de tonnes. Elles vont donc éprouver des difficultés à satisfaire leurs besoins, contrairement aux entreprises de petite taille.

Dans une récente étude, le JRC Science Hub²⁷ notifie que, pour stimuler ce marché, diverses interventions politiques pourraient avoir lieu²⁸ :

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