Biotechnologies et environnement. Newsletter N° 7: Réchauffement climatique, microbes synthétiques, fôrets, algues biocarburant
Ce bulletin relate des informations relatives aux: 1/ réchauffement climatique, 2/ la transformation du génôme pour la création de microbes synthétiques capables de produire des biocarburants, 3/ les dangers menaçant les forêts et algues biocarburant
QUE DOIT-ON FAIRE POUR ARRETER LE RECHAUFFEMENT CLIMATIQUE ?
Rapporté par plusieurs journaux, L'Agence internationale de l'énergie (AIE) appelle à une révolution technologique" pour arrêter le réchauffement climatique. La planète devra investir 45 000 milliards de dollars (28850 milliards d'euros) pour enrayer le réchauffement climatique, selon le dernier rapport de l'Agence internationale de l'énergie. En mobilisant l'équivalent de 1,1 % de son PIB en plus de ce qui est déjà dépensé chaque année, le monde devrait pouvoir réduire de moitié les émissions de CO2 d'ici à 2050. Faute de quoi, les émissions de dioxyde de carbone, un des principaux gaz à effet de serre, augmenteront de 130 % d'ici à 2050 tandis que la demande de étrole augmentera de 70 %, prédit l'AIE. Afin d'atteindre l'objectif de 50 % de réduction d'émissions (formidable défi), les pays doivent adopter une nouvelle politique énergétique.
La
réduction de 50 % des émissions mondiales de CO2 d'ici à 2050 est le scénario le plus ambitieux envisagé par le Groupe intergouvernemental d'experts sur le climat (GIEC) des Nations unies pour empêcher la temérature moyenne mondiale d'augmenter de plus de 2,4 °C.
L'argent investi servirait à faire évoluer les politiques
gouvernementales pour une transition technologique d'une ampleur sans
précédent. Cela requerrait une nouvelle révolution
technologique qui transformerait complètement la façon
dont nous produisons et utilisons l'énergie.
L'agence propose de généraliser le développement des énergies
renouvelables et du nucléaire, et de développer
les moyens de transport n'émettant pas de carbone. Pour atteindre
cet objectif, l'AIE recommande que trente-cinq centrales thermiques
au charbon et vingt centrales au gaz soient équiées
chaque année de technologies pour capter et stocker le
CO2 qu'elles émettent. Trente-deux centrales nucléaires
et 17 500 éoliennes sont en outre à construire
chaque année. Des évolutions sont donc à prévoir
pour chaque type d'énergie car pour l'AIE aucune forme d'énergie
ne pourrait à elle seule résoudre le problème.
L'AIE s'inquiète également de la rapide croissance des pays
émergents comme la Chine et l'Inde, ainsi que de la flambée
des prix du étrole et du gaz qui sont en train de miner les
efforts mondiaux pour réduire la consommation de charbon, une
source d'énergie hautement polluante. En Chine et en Inde,
"d'énormes réductions doivent être réalisées
dans la consommation de charbon. Ce ne sera pas facile, car leurs
marchés ne vont pas adopter facilement ce type de technologies
onéreuses pour capter et stocker le CO2, et leurs consommateurs
n'accepteront pas sans protestation à la hausse du prix de
l'électricité provenant de sources propres.
LES MICROBES SYNTHETIQUES POUR SAUVER L'ENVIRONNEMENT ?
Après
quelques essais de remplacement de génôme bactérien
par un autre, les scientifiques sont capables de créer des
microbes synthétiques en introduisant le DNA de synthèse dans le cytoplasme de bactéries dépourvues
de cette molécule. Le but est de fabriquer des microorganismes programmés pour effectuer une tache complexe comme la production de biocarburants par fermentation ou la dépollution des sols.
Ces recherches ne sont ni un rêve ni un cauchemar, mais un programme scientifique conduit par l'auteur principal du travail publié dans la revue Science, l'Américain Craig Venter, et soutenu par une subvention du département américain de l'Energie (Doe) se montant à la bagatelle de 3 millions de dollars.
Craig Venter est célèbre pour avoir réalisé en 2001 le séquençage du genome de l'homme
à une vitesse jugée impossible encore quelques années
auparavant. Il a aussi pris le pari, avec Hamilton Smith, de créer
dans son institut de Rockville (Maryland) des micro-organismes capables
de résoudre les problèmes énergétiques
et environnementaux du XXIe siècle: fabriquer de l'hydrogène
en fermenteur, dégrader le CO2, dépolluer les sols.
Folie ?. Les chercheurs ont implanté le genome d'une
espèce de bactérie (Mycoplasma capricolum) dans le cytoplasme d'une autre espèce (Mycoplasma mycoïdes) qu'ils avaient vidé de son propre génôme. La bactérie
receveuse s'est divisée et a généré
des bactéries de l'espèce Capricolum. Cette
réussite permet d'envisager l'étape suivante
: greffer dans une bactérie un génôme créé
par synthèse, conçu pour réaliser une oération
particulière. Encore faut-il répondre à une nouvelle
question : quels sont les gènes nécessaires et suffisants
pour qu'une bactérie vive ?.
Une science est née; la Biologie synthetique. Elle consiste
à transferer un génome d'un organisme à un autre
(ici bacteries). Avant, il n'était pas possible d'effectuer
le transfert complet du génome d'une bactérie à une autre; car, les mécanismes biologiques de conjugaison, de transduction ou de transformation ne permettent de transférer qu'une partie de ce matériel génétique. Plus de detail dans: Carole Lartigue , John I. Glass , Nina Alperovich , Rembert Pieper , Prashanth P. Parmar , Clyde A. Hutchison III , Hamilton O. Smith , J. Craig Venter. Genome Transplantation in Bacteria : Changing One Species to Another. Science Express. Published Online June 28, 2007. DOI : 10.1126/science.1144622
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LES FORETS, POUMONS DE LA NATURE, ACTUELLEMENT EN DANGER
Les
forêts constituent 30% de la superficie des terres, soit 4 milliards d'hectares ou encore 40 millions de Km2. C'est le poumon de notre planète car les arbres ont un cycle de vie exactement inverse de celui des hommes et des animaux. Ils absorbent du gaz carbonique, CO2 et rejettent de l'Oxygène alors que nous, absorbons de l'oxygène et rejetons du CO2. Comme quoi la nature est bien faite ! Ces forêts contiennent ainsi 283 gigatonnes de CO2, environ une fois et demi la quantité de CO2 présente dans l'atmosphère terrestre.
Malheureusement, les forêts de la planète se dépeuplent tous les jours un peu plus. Elles perdent tous les ans 7.3 millions d'hectares. L'équivalent de la surface du Portugal qui disparait
tous les ans c'est à dire qu'à ce rythme, il n'y aura plus de forêt vierge dans 15 ans et plus de forêt tropicale du tout en 2050. Or ce sont les forêts tropicales,
en Afrique centrale, en Amazonie ou encore en Indonésie.Toutes
forêts en danger et en voie de cannibalisation pour les transformer
en terres cultivables.
L'Amazonie est un exemple parmi d'autres de déforestation accélérée pour transformer la foret en terres arables. De nos jours il est très facile de mesurer l'évolution de la forêt par surveillance satellitaire.
Pour 2007, ce seront environ 7000 Km2 qui auront disparus pour être remplacés par des terres cultivables pour produire du soja,de la canne à sucre pour fabriquer de l'éthanol et élever du bétail. L'activité agricole y attire des populations nouvelles qui s'y installent et amplifient le phénomène.
En Indonésie, vous avez pu voir également à la télévision l'étendue des atteintes faites à la foret par les cultures.
Enfin en Afrique centrale, plus discrètement, c'est l'exploitation extensive du bois exporté en masse par le port de Douala (dont beaucoup à destination de la Chine premier producteur
de meubles mondial) et non replanté qui petit à petit épuise la forêt.
Heureusement, par l'intermédiaire des Nations Unies, une action forte de reforestation a été mise en place. C'est le programme Pour un milliard d'arbres du Programme des Nations Unies pour l'environnement (PNUE) qui en est maitre d'ouvre impulsé par une militante écologique kenyane Wangari Maathai. On en est déjà à 1,5 milliards d'arbres plantés en éthiopie, Mexique, Turquie , Kenya, Cuba etc mais très peu pour l'instant au Brésil et en Indonésie.Pour mettre en perspective le surfaces en km2 et les quantités d'arbres, sachez que pour compenser la forêt perdu depuis 10 ans il faudrait
replanter l'équivalent de la surface du érou ou encore
que l'on peut replanter 8000 arbres sur une surface de 1.7 hectare
comme HEC est en train de le faire au Brésil pour compenser
la consommation annuelle de l'école.
Il y a des idées et des volontaires comme les 250 000 indiens qui ont battu le record de plantation d'arbres avec 800 000 arbres plantés en un jour. La difficulté reste de mobiliser sur un sujet considéré lointain et peu médiatique comme la forêt vierge, celle dans lequel l'homme n'a pas encore énétré.
La prise de conscience que la forêt est un élement essentiel du cycle du carbone progresse mais pour l'instant la déforestation est sans commune mesure avec les éfforts de reforestation, aussi méritoires soient ils.
DES ALGUES BIOCARBURANT UN CHAMPS DE RECHERCHES BIEN FERTILE
On les oublie souvent, les algues pourraient devenir une source importante de biocarburant. Un regain d'intérêt s'est manifesté auprès de plusieurs pays pour expoiter cette
sessource maritime pour la production d'énergie durable.
Les algues n'ont besoin que de lumière du soleil, de CO2 et d'eau avec des oligo-éléments, du phosphate et
de l'azote, pour se développer. Les variétés
d'algues les plus adaptées pour la production de biocarburant
sont les algues vertes unicellulaires, micro-organismes
primitifs situés en dessous des plantes. Les microalgues
riches en lipides,
sont en effet capables de faire tourner un moteur. En dehors du
fait d'être non polluant et renouvelable, ce biocarburant présente de nombreux avantages :
La production de ces cellules offre un rendement à l'hectare trente fois suérieur aux oléagineux terrestres tels
que le colza ou le tournesol. Contrairement aux biocarburants d'origine céréalière, la culture des microalgues n'entraine aucun désagrément pour l'environnement, les éléments
nutritifs étant systématiquement recyclés et le gain de place est important par rapport aux cultures oléagineuses
terrestres. La culture des algues a l'avantage de produire de l'énergie durable sans concurrencer l'agriculture. En effet, les bassins ou les réacteurs sont placés en mer ou dans les villes.
Les premières recherches sur les algues riches en huiles débutent en 1978, aux Etats-Unis. Les lipides d'algues sont faciles à extraires soit par simple pression ou par utilisation de solvants organiques. La transesterification permet l'obtention du biodiesel à partir d'huile d'algue. Les triglycerides
des huiles peuvent être transformés en monoésters
méthyliques et en glycerol par reaction de transesterification
avec le methanol. Comme les plantes superieurs, les microalgues
utilisent la photosynthèse pour fabriquer leur matière carbonée réduite, au niveau des chloroplastes. Elles fixent le CO2 en carbohydrates grâce au pouvoir réducteur accumulé et à une enzyme ; la RUBISCO (Ribulose 1,5 biphosphate carboxylase). Le pool de glycérate 3 P ainsi constitué peut être utilisé dans la cellule algale pour biosynthétiser des sucres
(saccharose, cellulose, ...) ou des lipides (voie de synthèse des triglycérides).
La stimulation de la biosynthèse des flavonoïdes dans certains fruits serait une voie prometteuse pour concentrer ces composés dans les denrées alimentaires.
En manipulant les gènes gouvernant la voie de biosynthèse des flavonoïdes chez la tomate, plusieurs lignées ont été obtenues montrant des taux très différents en flavonoïdes. Une augmentation de plus de 78 fois a été
enregistrée pour les flavonols du fruit suite à la modification de l'expression d'une seule enzyme la chalcone isomérase. Plus de détails dans: Verhoeyen et al., 2002. j.exp.Bot. 53,
2099-2106.
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