Du sucre d'algues bleues au lieu du glyphosate
Un projet de coopération développe une alternative au glyphosate respectueuse de l'environnement
Le glyphosate détruit de manière fiable les plantes indésirables, est utilisé dans le monde entier - et fait l'objet depuis des années d'une vive controverse en raison de ses effets négatifs sur l'environnement et la santé. Pendant longtemps, il a été question d'interdire cet herbicide en Allemagne et peut-être même dans toute l'UE. Heureusement, une meilleure alternative est en vue : des doctorants de la HSBI travaillent dans le cadre d'un projet de coopération avec l'université de Tübingen, financé par le BMBF, sur un herbicide écologique à base d'un sucre naturel issu d'algues bleues. Les résultats intermédiaires sont prometteurs.
Les tubes de centrifugation sont soigneusement étiquetés et alignés sur leur support dans le laboratoire de biochimie et de microbiologie de l'université de Bielefeld (HSBI). Celina Beermann enfile sa blouse de laboratoire blanche. Elle sort l'un des tubes, le secoue plusieurs fois de manière routinière et le présente à la lumière pour l'examiner : de petites capsules transparentes tourbillonnent dans un liquide. Beermann en fait rouler quelques-unes sur la paume de sa main. "On a un peu l'impression de manger des oursons en gomme".
Le sucre spécial n'a été découvert qu'en 2019 à l'université de Tübingen.
Celina Beermann a beau être chimiste alimentaire, il vaut mieux ne pas goûter à ses 'oursons en gomme' : Ils contiennent du 7-désoxy-sédoheptulose (7dSh) - un sucre spécial produit par des algues bleues, plus précisément par des cyanobactéries. "Le 7dSh a un effet herbicide, c'est-à-dire qu'il inhibe la croissance des plantes", explique Beermann. Cela semble sobre et peu spectaculaire, mais cela signifie que le 7dSh est une véritable alternative au glyphosate, le désherbant utilisé à l'échelle mondiale et sur le point d'être interdit en raison de ses effets négatifs sur l'environnement et la santé. Et surtout, le 7dSh est une alternative respectueuse de l'environnement. "Le sucre est d'origine biologique, dégradable dans la nature et, selon les tests effectués jusqu'à présent, il ne présente aucun risque toxicologique", explique Beermann. Il s'agit donc d'une substance active idéale et durable pour l'utilisation dans l'agriculture.
La manière dont la substance active 7dSh peut devenir une préparation utilisable est actuellement étudiée dans le cadre d'un projet de coopération entre la HSBI et l'université de Tübingen, où ce sucre spécial a été découvert pour la première fois en 2019. Dans le cadre de ce projet, la HSBI a notamment pour mission de développer ce que l'on appelle une formulation. Dans ce contexte, formulation signifie tout simplement la transformation d'une substance active en une forme utilisable dans la pratique.
DB : Le sucre d'algues bleues peut-il empêcher les mauvaises herbes d'envahir les voies ferrées ?
La Deutsche Bahn n'est pas tout à fait innocente dans cette collaboration : "La Deutsche Bahn avait organisé un atelier pour discuter des alternatives à l'utilisation du glyphosate dans les voies ferrées", raconte le professeur Anant Patel, vice-président de la recherche et du développement de la HSBI, qui effectue des recherches et publie depuis de nombreuses années sur les pesticides naturels. En tant qu'expert en fermentation et en formulation de substances biologiques et chimiques, Patel participait à l'atelier et a eu l'oreille attentive lorsque les chercheurs de Tübingen ont présenté la substance active 7dSh, qui est produite par des cyanobactéries. Patel : "L'effet et les propriétés environnementales ont immédiatement convaincu".
Seulement, comment la substance active parvient-elle en quantité suffisante là où elle est nécessaire, sur la plante ou dans le sol ? C'est là que Patel a pu apporter son expertise : "Avec la formulation appropriée, sous forme de granulés ou de solution à pulvériser, l'application est facilitée", explique Patel, qui ajoute avec un clin d'œil : "Certains disent aussi que c'est la formulation qui rend l'application possible". Il est vite apparu clairement que les compétences de Tübingen et de Bielefeld se complétaient parfaitement pour développer le 7dSh en une préparation commercialisable et compétitive. Un projet commun était décidé, et le ministère fédéral de l'Éducation et de la Recherche (BMBF) a donné sa bénédiction et le soutien financier nécessaire. "Le projet comble le fossé entre la recherche fondamentale et l'application", explique Patel en parlant de la contribution à la recherche.
Les échantillons sont envoyés entre Bielefeld et Tübingen.
À l'université de Tübingen, le mécanisme d'action exact du 7dSh est maintenant clarifié, les effets éco-toxicologiques sont mesurés par rapport au glyphosate et des variétés tolérantes au 7dSh sont développées. "Après tout, les plantes utiles doivent continuer à pousser", explique Celina Beermann. Elle-même travaille en tant que doctorante dans le groupe de travail du professeur Patel pour trouver la formulation optimale, ce qui implique un matériau de support approprié. Pour les granulés, Beermann a testé différents matériaux : "Il est bien sûr important qu'ils soient également d'origine biologique et qu'ils se décomposent sans problème". Les capsules transparentes, par exemple, sont composées de matières premières renouvelables. Ensuite, on s'intéresse au contenu : "Quelle quantité de sucre puis-je mettre dans une telle capsule et à quelle vitesse se dissout-elle ? Le mieux est que la substance active soit libérée en continu sur une longue période, car les agriculteurs ne peuvent pas épandre la préparation tous les jours", explique Beermann.
La jeune femme de 27 ans ouvre un appareil en hauteur, de fins tuyaux apparaissent, un support rempli de flacons d'injection, un appareil de mesure. Grâce à la HPLC - qui signifie High Pressure/Performance Liquid Chromotography - elle peut mesurer la concentration de la substance active dans le liquide. Si Beermann est satisfaite du résultat, elle envoie les échantillons correspondants à Tübingen. "Là-bas, la formulation est vérifiée sur les plantes. Car ce qui fonctionne bien en laboratoire peut se comporter très différemment dans la pratique".
Comment produire l'herbicide écologique à grande échelle ?
Cela vaut aussi pour l'échelle. Si la quantité de sucre peut encore être facilement financée pour les besoins du laboratoire, elle serait encore trop chère pour une utilisation à grande échelle. C'est là qu'intervient la partie du projet de Xenia Steurer à Bielefeld. La biotechnologue prend pour ainsi dire le relais des algues bleues et travaille à la production de 7dSh dans un bioréacteur : "La substance active doit pouvoir être produite de manière économique et en grande quantité si l'on veut l'utiliser dans la pratique". La perspective d'une application ultérieure effective est précisément ce qui motive la doctorante : "Il est important pour moi que ma recherche puisse contribuer à la protection de l'environnement et que la substance active soit éventuellement vendue par une entreprise comme un herbicide durable". Beermann est d'accord : "Le lien avec l'application est particulièrement attrayant dans notre recherche".
Et en cela, ils sont sur la bonne voie. L'échange permanent au sein du groupe de projet et l'interdépendance des différents sous-projets ont permis d'obtenir des résultats intermédiaires prometteurs. Xenia Steurer a déjà réussi à augmenter la quantité de production au-delà des attentes, et les formulations de Celina Beermann contrôlent de mieux en mieux les effets. Les spécialistes ont également été sensibilisés à la recherche de Bielefeld-Tübingen : Récemment, Xenia Steurer a été récompensée pour son exposé lors d'un symposium international sur l'environnement consacré à la biotechnologie et à l'ingénierie. Les deux doctorantes ont déjà profité de l'occasion pour présenter leurs résultats lors de conférences internationales, notamment aux congrès de la Société de génie chimique et de biotechnologie Dechema à Aix-la-Chapelle, Berlin et Grenade, au congrès allemand de protection des plantes à Göttingen et aux journées allemandes de chimie alimentaire à Hambourg. L'étape suivante mène à l'économie. Anant Patel : "L'intérêt des entreprises est grand et une collaboration est prévue une fois le projet terminé avec succès".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
Autres actualités du département science
![catalyse de la [Fe]-hydrogénase visualisée à l'aide de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire rehaussée de para-hydrogène](https://img.chemie.de/Portal/News/675fd46b9b54f_sBuG8s4sS.png?tr=w-712,h-534,cm-extract,x-0,y-16:n-xl)
Recevez les dernières actualités de l’industrie chimique
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée à l'industrie chimique, aux méthodes analytiques, aux laboratoires et à la technologie des processus vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
