Dans un précédent blog sur la fermentation industrielle, nous avions défini la fermentation traditionnelle et la fermentation industrielle et donné des exemples d’applications. Les êtres humains expérimentent la fermentation depuis des milliers d’années. Cependant, amener la fermentation à une échelle industrielle n’est pas si simple. Les obstacles techniques à la réglementation posent de nombreux défis aux entreprises industrielles. Dans ce blog, nous allons discuter de certains de ces défis et vous donner un aperçu de la complexité de cette technologie, en commençant par quelques obstacles techniques.
La fermentation est unprocessus biologique. Cela signifie que plusieurs paramètres du fermenteur peuvent provoquer une défaillance de la production. Discutons de certains des goulots d’étranglement du processus de fermentation
Pureté des matières premières
L’absence de pureté des matières premièresà fermenter ou la présence de produits chimiques provoquant des contraintes dans le milieu : C’est un problème courant dans la production de biocarburants. La plupart des micro-organismes seront inhibés par la présence d’alcool ou d’acides organiques, deux composants généralement impliqués dans le processus.
Concurrence dans le fermenteur
Présence de microorganismes ou de phages indésirables dans le fermenteur : Cela peut entraîner une perte partielle ou totale de la production. La fermentation industrielle nécessite un environnement de production stérile.
Inhibition du produit
L’inhibition des produits est également un obstacle technique à considérer : C’est un type d’inhibition enzymatique où le produit d’une réaction enzymatique se lie à l’enzyme et inhibe son activité. Par exemple, Newlight Technologies est une entreprise qui produit un bio-plastique appelé AirCarbon. Il leur a fallu près de 10 ans pour « développer un biocatalyseur qui ne « s’éteint pas » en fonction de la quantité de polymère produite ».
Limites intrinsèques aux micro-organismes
L’incapacité des micro-organismes à transformer des matières premières économiquement viables : Un exemple est la production de vanilline par fermentation. Divers précurseurs de la voie de biosynthèse de la vanilline dans les micro-organismes peuvent être utilisés, tels que l’eugénol ou l’acide férulique. L’acide férulique peut être récupéré à partir de déchets d’usines agricoles, qui constituent un matériau de départ bon marché pour la bioproduction. Cependant, la récupération de l’acide férulique des parois des cellules végétales semble quelque peu compliquée et coûteuse.
Les souches recombinantes de bactéries, de champignons et de levures représentent une alternative intéressante aux souches de type sauvage, et un ensemble diversifié de méthodologies a été développé pour concevoir et optimiser la bioconversion de divers précurseurs de la vanilline. BASF et Conagen font partie des organisations qui développent de tels micro-organismes de manière industrielle :
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D’autres goulots d’étranglement peuvent apparaître, tels qu’un débit métabolique inefficace, des méthodes de traitement coûteuses en aval en raison des propriétés physico-chimiques du substrat et du produit, et un métabolisme plus poussé du produit souhaité par les micro-organismes sélectionnés.
Toutes ces questions techniques peuvent avoir une incidence indirecte sur les coûts en influant sur les calendriers de production et la qualité des produits ou en impliquant des étapes supplémentaires de recherche et de développement. En tant que technologie clé de la bioéconomie, la fermentation industrielle doit également répondre aux pressions de la durabilité et de la réglementation.
Autres ressources intéressantes:
- Vous trouverez d’autres exemples d’applications de la fermentation industrielle dans ce blog: Bio-Economy And Technology: From Traditional To Industrial Fermentation
- Cette revue scientifique vous permettra de mieux comprendre la bio-production de la vanilline: Kaur, Baljinder & Chakraborty, Debkumar. (2013). Biotechnological and Molecular Approaches for Vanillin Production: a Review. Applied biochemistry and biotechnology. 169. 10.1007/s12010-012-0066-1
