Une grande petite révolution est en cours dans le monde de la chimie, et son épicentre est un laboratoire de l'Université du Wisconsin-Madison. Ici, une équipe de scientifiques a fait une découverte qui pourrait changer à jamais la façon dont nous produisons des analgésiques (et bien plus encore), des carburants et une foule d’autres produits essentiels. Leur intuition ? Utiliser le bois des arbres, notamment des peupliers, comme matière première pour fabriquer des substances très précieuses comme le paracétamol.
Ce n'est pas tout : leur procédé chimique innovant permet également d'obtenir des colorants, des adhésifs, des plastiques biodégradables et bien plus encore à partir du bois. Une avancée qui promet de rendre ces produits moins chers, plus écologiques et moins dépendants du pétrole. Et qui pourrait redonner un nouveau souffle à la production de biocarburants, les rendant enfin compétitifs par rapport aux énergies fossiles.
De l'huile au peuplier : une nouvelle source de paracétamol
Le paracétamol, également connu sous le nom d’acétaminophène, est l’un des médicaments les plus utilisés au monde. Sa valeur marchande mondiale est d'environ 130 millions de dollars par an. C'est l'ingrédient actif à la base de médicaments répandus tels que Tachipirina, Efferalgan, Tachiflu, Zerinol, Neoborocillina et, à l'étranger, Tylenol.
Depuis son introduction (au début des années 900), ce médicament est traditionnellement produit à partir de goudron de houille ou de dérivés du pétrole. en 2019, le premier signal : Steven Karlen e Jean-Ralph, respectivement chercheur et professeur de biochimie à l'université du Wisconsin-Madison, ont montré comment le paracétamol pouvait être obtenu à partir d'un composé présent dans les peupliers, avec une réaction chimique connue.
Aujourd'hui, l'équipe de Karlen a amélioré le processus de production de paracétamol et d'autres analgésiques, pigments, tissus et plastiques biodégradables, d'une valeur marchande cumulée de plus de 1,5 milliard d'euros. Je vais lier la recherche ici.
Un portefeuille de produits qui, selon Karlen, pourrait soutenir des dizaines de petites bioraffineries qui se dirigent vers des hubs plus grands, sans saturer le marché.
Une fois de plus, la lignine est la protagoniste : une mine de composés précieux
La clé de cette innovation réside dans la lignine, la partie de la paroi cellulaire qui lie les sucres végétaux entre eux et fournit leur structure. La lignine, déjà étudiée pour la production de batteries révolutionnaires, est riche en composés aromatiques précieux qui pourraient remplacer de nombreux produits pétrochimiques et fournir aux bioraffineries des sources de revenus supplémentaires pour rendre les carburants d'origine végétale compétitifs.
Le défi? Décomposez la chaîne complexe et irrégulière de molécules en composants utiles. Et maintenant nous avons découvert que le p-hydroxybenzoate (pHB), un composé semblable au paracétamol présent dans la lignine du peuplier, est relativement facile à obtenir par traitement chimique.
D'un arbre analgésiques et possibilités
Si la découverte initiale a montré qu’il était chimiquement possible de transformer le pHB en paracétamol, il est également vrai que le procédé ne transformait pas suffisamment de matière première en produit final.
Maintenant, le chercheur Vitali Tymokhin ont découvert que le traitement de la biomasse du peuplier avec une méthode différente (et moins coûteuse) convertit la quasi-totalité du pHB en un autre produit chimique qui peut ensuite être transformé en acétaminophène ou en une molécule moins précieuse avec d'autres applications.
Vous pouvez fabriquer des analgésiques, des colorants comme l'encre noire, des polymères qui peuvent être utilisés dans des tissus ou des matériaux, les convertir en adhésifs ou des choses du genre. Il s’agit d’un marché énorme et d’une grande valeur.
En recyclant le produit n'ayant pas réagi dans un réacteur continu, les scientifiques ils ont réussi à convertir 90% de la matière première en paracétamol, qu'ils ont extrait en utilisant une méthode plus économique que les techniques de purification traditionnelles. Karlen dit qu'il devrait être possible d'obtenir un rendement de 99 %.
Le procédé d’obtention d’analgésiques et plus à partir des peupliers : vert et industrialisable
Le processus est principalement à base d'eau, repose sur des solvants verts et est continu plutôt que discontinu, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles. Pour cette raison, il est déjà en train d'être breveté par la Wisconsin Alumni Research Foundation, l'organisation à but non lucratif qui commercialise les découvertes universitaires pour soutenir la recherche en cours.
Qu'est-ce que ça veut dire? Cela signifie que nous pourrions bientôt voir naître une nouvelle génération de petites bioraffineries capables de transformer le bois en une myriade de produits de valeur, créant ainsi de nouveaux emplois et opportunités économiques, notamment dans les zones rurales et forestières.
Les analgésiques au centre d’un nouvel équilibre vert délicat
Le peuplier est un arbre aux caractéristiques particulières qui le placent au centre de nombreux usages. Des fibres textiles aux meubles, de la pâte de bois à la séquestration du CO2. Il pousse d'un mètre par an, il peut avoir une rotation rapide et on ne risque pas d'accélérer la déforestation en l'utilisant aussi comme analgésique.
Bien entendu, le chemin est encore long et semé d’embûches. Des investissements, des politiques visionnaires et une collaboration entre la recherche, l’industrie et le gouvernement seront nécessaires pour transformer cette découverte prometteuse en une réalité largement répandue et accessible à tous.
La démarche entreprise par les chercheurs de l’université du Wisconsin-Madison semble aller dans la bonne direction : celle d’un monde dans lequel la chimie verte ne serait plus l’exception, mais la règle. Et il y aura de la douleur pour le pétrole.
