Grâce à l’impression 3D et à des bactéries, des chercheurs parviennent à convertir le méthane en énergie : une nouvelle piste pour lutter contre le changement climatique ?

Le méthane (CH4) est un gaz à effet de serre bien plus puissant que le dioxyde de carbone (CO2). Sur une période de 20 ans, son pouvoir réchauffant est 84 à 87 fois supérieur à celui du CO2. Il est produit naturellement par la décomposition de matières organiques en l’absence d’oxygène, mais 60 % de ses émissions mondiales proviennent des activités humaines. Ces émissions sont notamment liées aux décharges, aux stations d’épuration, au transport et au raffinage du gaz naturel, du pétrole et du charbon. Le méthane est aussi une source d’énergie exploitable, avec un pouvoir calorifique supérieur à celui de l’essence, du diesel ou du charbon, mais il est rarement récupéré. La majorité du méthane est simplement brûlée à la torchère, ce qui libère du CO2 dans l’atmosphère et aggrave le réchauffement climatique.

Les bioréacteurs sont des dispositifs utilisés pour transformer le méthane en produits utiles grâce à des bactéries méthanotrophes, qui se nourrissent de méthane. Les bioréacteurs classiques fonctionnent en injectant du méthane dans une cuve remplie de liquide, où les bactéries le convertissent. Cependant, cette méthode présente un inconvénient majeur : le méthane se dissout très difficilement dans l’eau, ce qui rend le processus peu efficace et très gourmand en énergie. En effet, il faut brasser vigoureusement le liquide pour favoriser le contact entre le gaz et les bactéries, ce qui consomme beaucoup d’énergie et rend souvent l’opération peu rentable sur le plan économique.

Des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), en Californie, ont développé une solution innovante pour surmonter les limites des bioréacteurs classiques. Ils ont créé un bioréacteur à l’état solide, appelé scaffold (échafaudage en français), qui présente un rendement dix fois supérieur aux bioréacteurs conventionnels. Ce dispositif utilise des structures fines et poreuses, sur lesquelles sont déposées des bactéries méthanotrophes encapsulées dans un hydrogel. Le méthane circule à travers les scaffolds sous forme gazeuse, ce qui évite l’étape de dissolution dans un liquide et supprime les pertes d’énergie liées au brassage.

Dans ce nouveau bioréacteur, le méthane est transformé en succinate, un sel dérivé de l’acide succinique. Le succinate est une molécule utilisée dans plusieurs industries, notamment pour fabriquer des polymères, stabiliser des principes actifs dans les médicaments ou encore dans l’agroalimentaire. Cette transformation permet de valoriser le méthane en un produit exploitable, plutôt que de le brûler ou de le laisser s’échapper dans l’atmosphère. Le prototype actuel a un volume d’un litre, ce qui est bien plus petit que les bioréacteurs industriels, mais cette taille réduite est nécessaire pour valider le fonctionnement du dispositif à petite échelle avant d’envisager des versions plus grandes.