Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
L’objet de cet article est d’expliciter les solutions végétales pour approvisionner la chimie verte à partir de la biodiversité des plantes. La clé d’entrée est les trois familles de molécules mobilisables : (a) les sucres, l’amidon, les lipides et les protéines, (b) la lignocellulose dans les organes de soutien et (c) les métabolites secondaires. En découle la description des principales plantes concernées des zones tempérées et tropicales : céréales, oléagineux, palmiers à huile, légumineuses, hévéa, plantes lignocellulosiques, et tubercules/racines. Jatropha, jojoba et cuphea sont en développement. Enfin les principes des systèmes de cultures pour l’implantation durable de chaque espèce sont explicités.
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Paul COLONNA : Directeur de recherche - Institut national de la recherche agronomique (INRA), Paris, France
INTRODUCTION
Le végétal fournit des applications d’usage en chimie, soit directement, soit après transformation biotechnologique et/ou chimique (hémisynthèse) des matières agricoles et forestières. Les procédés traditionnels pour les colorants, les fibres, les matériaux s’appuyaient sur des savoir-faire dont les connaissances scientifiques sous-jacentes n’ont été élucidées qu’avec l’émergence de la chimie.
La stratégie pour l’identification d’un couple plante-usage(s) est de partir de la propriété d’usage visée pour remonter l’ensemble de l’itinéraire technologique, jusqu’au choix de la plante productrice des structures d’intérêt. Deux principales approches sont mises en œuvre pour identifier les structures (fibres) et biomolécules d’intérêt dans les plantes. La première, l’approche fonctionnelle, innovante consiste à explorer les molécules existantes dans le domaine végétal et leurs dérivés pour y trouver des fonctions semblables à celles recherchées, même si ces fonctions sont portées par des molécules de structures différentes de celles actuellement utilisées. Cette approche peut nécessiter une fonctionnalisation, qui est la modification d’assemblages de macromolécules ou l’introduction de groupements chimiques (dans des molécules ou macromolécules) pour conférer des propriétés à valeur d’usage. La seconde, l’approche structurale, consiste à identifier des biomolécules identiques ou ressemblant à celles utilisées dans la chimie du carbone fossile, et à adapter le procédé de transformation de la biomasse pour opérer la substitution.
Les deux approches peuvent coexister pour une même propriété. Ainsi le matériau caoutchouc peut être produit soit à partir du polymère constitutif du latex de l’hévéa, soit polymérisé chimiquement à partir de butadiène obtenu par fermentation des oses.
L’objectif de cet article est de dépasser la simple curiosité des usages chimiques des plantes pour définir les clés de raisonnement permettant de sélectionner une plante et son système de culture dans la perspective d’élaborer une ressource biosourcée pour satisfaire une fonction d’usage. Des ressources alternatives comme les algues, microalgues et cyanobactéries sont possibles, souvent pour des marchés de niche. Le lecteur intéressé pourra se référer aux articles dédiés des Techniques de l’Ingénieur [IN 201] [CHV 4 030] [CHV 7 005].
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Conclusion
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3. Insertion des plantes d’intérêt dans des systèmes de cultures durables
Depuis quelques années, la productivité n’est plus le seul objectif, bien qu’il soit celui le mieux documenté (Eurostat, 2016). Les exigences environnementales maintiennent des rendements élevés pour les trois usages alimentaires, chimiques et énergétiques, en respectant des règles d’impacts environnementaux sur les sols, les eaux, les émissions de gaz à effets de serre, en améliorant les bilans énergétiques, et en réduisant l’utilisation de produits chimiques de protection des plantes. La complémentarité-concurrence avec des sources de carbone fossile impose une grande vigilance sur ces critères qui seront in fine à la base des choix des consommateurs.
Deux leviers d’innovation sont à combiner : la génétique abordée dans les précédentes parties et les systèmes de culture. L’objectif est d’insérer les plantes ciblées précédemment dans des systèmes de culture durables préexistants ou d’en créer de nouveaux pour les plantes émergentes.
Aucune différence majeure n’existe pour les plantes polyvalentes selon la balance des valorisations entre les sorties alimentaires, énergétiques et chimiques. Seules les plantes strictement non alimentaires (miscanthus, panic érigé, lin, chanvre, ricin, hévéa…) induisent des systèmes nouveaux en particulier quand les produits doivent être strictement exclus des voies alimentaires (toxicité du ricin, crambe par exemple).
3.1 Systèmes de cultures
La conception et l’évaluation des systèmes durables de production végétale dédiés à des usages énergétiques ou chimiques de la biomasse constituent un enjeu considérable. De nombreuses dimensions sont en effet en jeu dans ces approches qui sont par essence systémiques (figure 4).
La clé d’entrée, le système de culture, est l’ensemble des modalités techniques mises en œuvre sur des parcelles cultivées de manière identique . Chaque système se définit par :
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - COLONNA (P.) - Editor La Chimie Verte. - Ed. Lavoisier, 560 p, 18 chapitres, 56 contributeurs (2006).
-
(2) - ANASTAS (P.T.), WARNER (J.C.) - Green Chemistry : Theory and Practice, - Oxford University Press, New York (1998).
-
(3) - COLONNA (P.) - La chimie du végétal et les nouveaux synthons accessibles par les biotechnologies. - L’actualité Chimique, 375-376 : 56-64 (2013).
-
(4) - COLONNA (P.), BULEON (A.) - Thermal transitions of starches. - Pp 59-102. In Starches, characterization, properties and applications. Ed. A.C. Bertolini. Pub. CRC Press, Boca Raton, London, New York. (2010).
-
(5) - RICROCH (A.), FELLOUS (M.), DATTÉE (Y.) - Biotechnologies végétales – Environnement, alimentation, santé. - Édition Vuibert, Paris (2011).
-
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Modèle BIOMA (Biophysical Modeles Applications)
HAUT DE PAGE
Plant Based Summit (PBS)
https://www.iar-pole.com/evenements/
World Bio Markets
https://www.worldbiomarkets.com/pages/overview/
HAUT DE PAGEAnalyse du cycle de vie
ISO 14040 (2006), Management environnemental – Analyse du cycle de vie – principe et cadre, International Organization for Standardization
ISO 14044 (2006), Management environnemental – Analyse du cycle de vie – exigences et lignes directrices, International Organization for Standardization
Produit du biosourcéEuropean standard EN 16785-1:...
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