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Le substrat peut être, par exemple, du lactosérum, des effluents de papeterie, des effluents de traitement de pommes de terre, des vinasses de distillerie, des mélasses de betteraves ou de cannes à sucre, des résidus de féculerie. La rentabilité de ces unités apparaît encore très délicate à réaliser dans les pays comme la France, au cours actuel du soja ; des perspectives meilleures existent dans des pays en développement à partir de matières tropicales. Le caractère « décentralisé » de ces fabrications peut alors constituer un atout. • Les unités où la fabrication principale est constituée des protéines d'organismes unicellulaires elles-mêmes. Le substrat est généralement des paraffines ou un alcool (méthanol, éthanol). On peut alors envisager des capacités de production de 50 000 à 100 000 t/an. Jusqu'à présent, seules des unités semi-industrielles ont fonctionné, notamment celle de la Française des Pétroles BP à Lavéra (capacité : 20 000 t/an) qui fonctionnait à partir de paraffines. Celle-ci a été fermée en 1975, deux années après sa mise en route. La fabrication de protéines par fermentation sur des paraffines n'est plus envisageable économiquement aujourd'hui, sauf peut-être dans les pays producteurs de pétrole ou bien à partir de méthanol. Il faut encore mentionner au chapitre des levures : — la production de levures de récupération en distillerie ou en brasserie ; — la fabrication de levures-ferments ; — la fabrication de ferments lactiques. 2.4. L'énergie et les matières premières Les biotechnologies ont des applications dans la production d'énergie selon deux grandes filières : la fermentation alcoolique et la fermentation méthanique. On les citera ici essentiellement pour mémoire. Les microorganismes ont aussi des utilisations dans l'enrichissement de certains minerais : c'est ce qu'on appelle la biométallurgie. La fermentation alcoolique On a parlé plus haut de la production d'éthanol de fermentation dans l'optique de ses débouchés dans la chimie. L'éthanol peut aussi être utilisé comme carburant, soit pur dans des moteurs spécifiques, soit mélangé à de l'essence à hauteur de 10 % environ, dans des moteurs ordinaires. L'alcool-carburant a été utilisé par plusieurs pays à différentes époques de leur histoire ; c'est le cas
mentionner au chapitre des levures : — la production de levures de récupération en distillerie ou en brasserie ; — la fabrication de levures-ferments ; — la fabrication de ferments lactiques. 2.4. L'énergie et les matières premières Les biotechnologies ont des applications dans la production d'énergie selon deux grandes filières : la fermentation alcoolique et la fermentation méthanique. On les citera ici essentiellement pour mémoire. Les microorganismes ont aussi des utilisations dans l'enrichissement de certains minerais : c'est ce qu'on appelle la biométallurgie. La fermentation alcoolique On a parlé plus haut de la production d'éthanol de fermentation dans l'optique de ses débouchés dans la chimie. L'éthanol peut aussi être utilisé comme carburant, soit pur dans des moteurs spécifiques, soit mélangé à de l'essence à hauteur de 10 % environ, dans des moteurs ordinaires. L'alcool-carburant a été utilisé par plusieurs pays à différentes époques de leur histoire ; c'est le cas par exemple de la France pendant la seconde guerre mondiale. Le Brésil s'est lancé récemment dans un très grand programme de production d'alcool de fermentation, avec l'objectif de 10 milliards de litres en 1985. La matière première est la canne à sucre. Aux Etats-Unis, le mélange binaire alcool-essence, appelé gasohol, est depuis peu l'objet d'une commercialisation dans plusieurs Etats, favorisé par le mouvement de l'opinion en faveur du solaire en général. La fermentation méthanique De nombreuses installations de production de « biogaz » (c'est-à-dire méthane de fermentation) fonctionnent dans le monde. Elles sont souvent assez « primitives » car la fermentation méthanique est un phénomène très facile à susciter. Ainsi, en Chine, il y aurait 7 millions d'installations produisant du biogaz à partir de déjections animales. Un autre exemple est la fermentation méthanique de boues de stations d'épuration ; ainsi la station d'Achères, qui reçoit les effluents de la ville de Paris, a mis en œuvre un tel procédé. De nombreux autres exemples existent... La biométallurgie Le phénomène de biolixiviation des minerais sulfurés est connu empiriquement d'assez longue date et même utilisé industriellement. On comprend aujourd'hui très clairement ce phénomène et l'on sait le rôle qu'y jouent des microorganismes appelés
est depuis peu l'objet d'une commercialisation dans plusieurs Etats, favorisé par le mouvement de l'opinion en faveur du solaire en général. La fermentation méthanique De nombreuses installations de production de « biogaz » (c'est-à-dire méthane de fermentation) fonctionnent dans le monde. Elles sont souvent assez « primitives » car la fermentation méthanique est un phénomène très facile à susciter. Ainsi, en Chine, il y aurait 7 millions d'installations produisant du biogaz à partir de déjections animales. Un autre exemple est la fermentation méthanique de boues de stations d'épuration ; ainsi la station d'Achères, qui reçoit les effluents de la ville de Paris, a mis en œuvre un tel procédé. De nombreux autres exemples existent... La biométallurgie Le phénomène de biolixiviation des minerais sulfurés est connu empiriquement d'assez longue date et même utilisé industriellement. On comprend aujourd'hui très clairement ce phénomène et l'on sait le rôle qu'y jouent des microorganismes appelés « thiobacilles » ; par contre on en contrôle encore mal les paramètres, ce qui lui donne un rendement assez faible et fait que, dans les conditions économiques actuelles, on ne l'utilise que dans le cas de certains minerais pauvres ou sur des terrils ou déblais d'exploitation minière. Le procédé s'applique aux minerais sulfurés, principalement de cuivre, mais aussi d'autres métaux (zinc, uranium, ...). Avec un apport d'eau, et au contact de l'air, les thiobacilles, qui sont le plus souvent naturellement présents dans le sol, oxydent les sulfures en sulfates et dans l'acide sulfurique ainsi obtenu, le minerai se dissout. On recueille donc le métal dans le lessivat. Aux États-Unis, 15 à 20 % de la production de cuivre est obtenue par lixiviation bactérienne (sur une dizaine de sites). Il semble que l'on connaisse maintenant au stade des laboratoires d'autres phénomènes biométallurgiques, qui pourraient concerner d'autres minerais. Il n'a pas encore été possible de les appliquer à des exploitations de taille réelle : les difficultés sont dans le contrôle des microorganismes dans le milieu naturel (où des souches « naturelles » tendent toujours à s'imposer). 2.5. L'environnement L'épuration biologique des eaux est un procédé connu et expérimenté de longue date
s'applique aux minerais sulfurés, principalement de cuivre, mais aussi d'autres métaux (zinc, uranium, ...). Avec un apport d'eau, et au contact de l'air, les thiobacilles, qui sont le plus souvent naturellement présents dans le sol, oxydent les sulfures en sulfates et dans l'acide sulfurique ainsi obtenu, le minerai se dissout. On recueille donc le métal dans le lessivat. Aux États-Unis, 15 à 20 % de la production de cuivre est obtenue par lixiviation bactérienne (sur une dizaine de sites). Il semble que l'on connaisse maintenant au stade des laboratoires d'autres phénomènes biométallurgiques, qui pourraient concerner d'autres minerais. Il n'a pas encore été possible de les appliquer à des exploitations de taille réelle : les difficultés sont dans le contrôle des microorganismes dans le milieu naturel (où des souches « naturelles » tendent toujours à s'imposer). 2.5. L'environnement L'épuration biologique des eaux est un procédé connu et expérimenté de longue date : actuellement pratiquement toutes les stations d'épuration des eaux urbaines relèvent d'un procédé biologique. Il en est de même pour de nombreuses stations d'épuration industrielles. Des usines de traitement d'eau potable utilisent aussi un procédé biologique. Il faut signaler que la construction et l'ingénierie de l'épuration des eaux en France sont très fortement exportatrices et se classent parmi les leaders mondiaux au plan de la technologie (les sociétés du groupe de la Générale des Eaux et de la Lyonnaise sont les principaux intervenants). 2.6. Autres domaines On citera ici deux domaines d'applications potentielles à très long terme (10 à 20 ans), qui n'en sont encore qu'au stade de la recherche fondamentale, mais qui pourront avoir dans l'avenir des répercussions sur l'industrie : — la fixation de l'azote par les plantes, qui rendrait inutile toute consommation d'engrais ; — la production d'hydrogène par les plantes, par décomposition des mécanismes de la photosynthèse. 3. LES ACTEURS DE LA BIO-INDUSTRIE EN FRANCE La situation actuelle de la bio-industrie et de la recherche biotechnologique en France peut être schématisée par les éléments suivants : 3.1. Pas de position forte sur les grandes fabrications bio-industrielles actuelles Contrairement au Japon et aux États-Unis, notre industrie n'a
sont très fortement exportatrices et se classent parmi les leaders mondiaux au plan de la technologie (les sociétés du groupe de la Générale des Eaux et de la Lyonnaise sont les principaux intervenants). 2.6. Autres domaines On citera ici deux domaines d'applications potentielles à très long terme (10 à 20 ans), qui n'en sont encore qu'au stade de la recherche fondamentale, mais qui pourront avoir dans l'avenir des répercussions sur l'industrie : — la fixation de l'azote par les plantes, qui rendrait inutile toute consommation d'engrais ; — la production d'hydrogène par les plantes, par décomposition des mécanismes de la photosynthèse. 3. LES ACTEURS DE LA BIO-INDUSTRIE EN FRANCE La situation actuelle de la bio-industrie et de la recherche biotechnologique en France peut être schématisée par les éléments suivants : 3.1. Pas de position forte sur les grandes fabrications bio-industrielles actuelles Contrairement au Japon et aux États-Unis, notre industrie n'a pas de position forte sur les grandes fabrications industrielles biotechnologiques que sont les antibiotiques d'une part, les acides aminés d'autre part. Pour les acides aminés, il existe pratiquement un monopole mondial du savoir-faire au Japon. La France a seulement une production de lysine et d'acide glutamique, effectuée sous licence japonaise ; cette production est pourtant très largement exportée. Pour les antibiotiques, la situation mondiale est aujourd'hui pratiquement celle d'un duopole au niveau des plus grands brevets (États-Unis, Japon). Les groupes Rhône-Poulenc et Roussel-Uclaf possèdent bien quelques brevets pour des antibiotiques, mais ceux-ci sont relativement mineurs ; les autres productions en France sont faites sous licence américaine ou bien il s'agit de brevets tombés dans le domaine public. La position de l'industrie pharmaceutique française sur la fabrication des antibiotiques reflète en fait la situation difficile de la recherche pharmaceutique française face à la concurrence des géants mondiaux. 3.2. Des grands groupes industriels intéressés mais encore peu impliqués La bio-industrie suscite un grand intérêt au sein des états-majors des grands groupes industriels. Il s'agit d'une nouvelle industrie dont le développement sera peut-être considérable (certains la comparent déjà à l'électronique) et il ne faut pas manquer le train qui démarre... Ces groupes, qui
; cette production est pourtant très largement exportée. Pour les antibiotiques, la situation mondiale est aujourd'hui pratiquement celle d'un duopole au niveau des plus grands brevets (États-Unis, Japon). Les groupes Rhône-Poulenc et Roussel-Uclaf possèdent bien quelques brevets pour des antibiotiques, mais ceux-ci sont relativement mineurs ; les autres productions en France sont faites sous licence américaine ou bien il s'agit de brevets tombés dans le domaine public. La position de l'industrie pharmaceutique française sur la fabrication des antibiotiques reflète en fait la situation difficile de la recherche pharmaceutique française face à la concurrence des géants mondiaux. 3.2. Des grands groupes industriels intéressés mais encore peu impliqués La bio-industrie suscite un grand intérêt au sein des états-majors des grands groupes industriels. Il s'agit d'une nouvelle industrie dont le développement sera peut-être considérable (certains la comparent déjà à l'électronique) et il ne faut pas manquer le train qui démarre... Ces groupes, qui ont été, pour la plupart, absents de l'activité biotechnologique menée en France jusqu'ici, procèdent actuellement, de plus ou moins loin, à un tour d'horizon des « filières » bioindustrielles actuelles et recherchent le créneau porteur qui présente le minimum de risques. 3.3. Une poignée de réalisations industrielles intéressantes — Rhône-Poulenc En plus des fabrications d'antibiotiques et de vitamines, Rhône-Poulenc a quelques autres activités de fermentation. La plus importante est la production du xanthane, biopolymère obtenu à partir de sucres ; Rhône-Poulenc en fabrique environ 1 200 t/an dans son usine de Melle (Deux-Sèvres). Les autres fabrications portent sur de petites quantités : acides organiques (itaconique, lactique), biopesticide (Bacillus thuringiensis). Mais Rhône-Poulenc a une expérience plus large des fermentations : le groupe a fabriqué, entre 1960 et 1965, la lysine par fermentation jusqu'au niveau de 2 000 t/an puis a cessé à cause de la concurrence du soja dont les prix évoluaient à la baisse. Et à une époque plus ancienne encore (première guerre mondiale), les sociétés qui constituent les ancêtres du groupe ont produit de l'éthanol, de l'acétone et du butanol par fermentation. Rhône-Poulenc étudie à nouveau la rentabilité des productions de lysine, et d'alcool de fermentation (comme technologie de
En plus des fabrications d'antibiotiques et de vitamines, Rhône-Poulenc a quelques autres activités de fermentation. La plus importante est la production du xanthane, biopolymère obtenu à partir de sucres ; Rhône-Poulenc en fabrique environ 1 200 t/an dans son usine de Melle (Deux-Sèvres). Les autres fabrications portent sur de petites quantités : acides organiques (itaconique, lactique), biopesticide (Bacillus thuringiensis). Mais Rhône-Poulenc a une expérience plus large des fermentations : le groupe a fabriqué, entre 1960 et 1965, la lysine par fermentation jusqu'au niveau de 2 000 t/an puis a cessé à cause de la concurrence du soja dont les prix évoluaient à la baisse. Et à une époque plus ancienne encore (première guerre mondiale), les sociétés qui constituent les ancêtres du groupe ont produit de l'éthanol, de l'acétone et du butanol par fermentation. Rhône-Poulenc étudie à nouveau la rentabilité des productions de lysine, et d'alcool de fermentation (comme technologie de rechange pour le long terme). Rhône-Poulenc possède une puissance de recherche très importante et probablement quelques bonnes équipes orientées vers les biotechnologies, mais la séparation avec les chimistes est difficile à faire. — Roussel-Uclaf Le groupe dispose de quelques belles fabrications bio-industrielles classiques dans la pharmacie : production de quelques antibiotiques, de vitamine B12, et surtout d'hormones stéroïdes par hémisynthèse, domaine dans lequel Roussel-Uclaf est un des leaders mondiaux. Le groupe continue ses recherches dans ces domaines et commence aussi à s'intéresser aux enzymes à usage non pharmaceutique ainsi qu'aux manipulations génétiques. — Roquette La société Roquette frères (société familiale dans laquelle Rhône-Poulenc a maintenant une participation minoritaire de 25 %) est spécialisée dans les produits issus de l'amidon et possède actuellement un excellent savoir-faire dans les technologies enzymatiques qui leur sont associées. Elle traite actuellement (dans cinq usines dont trois en France) 1 300 000 t/an d'amidon (essentiellement provenant de maïs, mais aussi de pommes de terre et de blé) qu'elle transforme en glucose par hydrolyse enzymatique. A partir du glucose, elle fabrique environ 300 dérivés sucrés, en utilisant différents enzymes et en recourant à des fermentations. Les principaux sont le dextrose (qui rentre dans des sirops), le sorbitol
antibiotiques, de vitamine B12, et surtout d'hormones stéroïdes par hémisynthèse, domaine dans lequel Roussel-Uclaf est un des leaders mondiaux. Le groupe continue ses recherches dans ces domaines et commence aussi à s'intéresser aux enzymes à usage non pharmaceutique ainsi qu'aux manipulations génétiques. — Roquette La société Roquette frères (société familiale dans laquelle Rhône-Poulenc a maintenant une participation minoritaire de 25 %) est spécialisée dans les produits issus de l'amidon et possède actuellement un excellent savoir-faire dans les technologies enzymatiques qui leur sont associées. Elle traite actuellement (dans cinq usines dont trois en France) 1 300 000 t/an d'amidon (essentiellement provenant de maïs, mais aussi de pommes de terre et de blé) qu'elle transforme en glucose par hydrolyse enzymatique. A partir du glucose, elle fabrique environ 300 dérivés sucrés, en utilisant différents enzymes et en recourant à des fermentations. Les principaux sont le dextrose (qui rentre dans des sirops), le sorbitol (Roquette en est le premier producteur mondial avec 100 000 t/an), l'acide gluconique, l'acide isoascorbique. Elle commence aussi à fabriquer des enzymes. La société réalise actuellement deux tiers de son chiffre d'affaires à l'exportation mais son développement sur les marchés étrangers est limité par le prix très élevé du maïs à l'intérieur de la Communauté européenne. En France, deux autres sociétés sont actives dans la fabrication de sucres à partir de l'amidon : le féculier Doitteau et la Société des produits du maïs (filiale de Corn Product Co). Elles se limitent à une gamme de produits plus étroite et à des fabrications de moindre valeur ajoutée. — Orsan-Eurolysine La société Orsan (récemment rachetée par Lafarge) fabrique à Nesles, en Picardie, 27 000 t/an d'acide glutamique (acide aminé utilisé dans l'alimentaire), selon un brevet japonais (Asahi) par fermentation sur mélasses de betteraves. L'usine assure environ 10 % de la production mondiale et travaille pour 80 % à l'exportation. Eurolysine qui est une joint venture entre Orsan et le Japonais Ajinomoto (qui a apporté son savoir-faire) fabrique 7 000 t/an de lysine (acide aminé utilisé pour l'alimentation animale) à Amiens. Eurolysine est ainsi l'un des trois grands fabricants de lysine au monde
à l'intérieur de la Communauté européenne. En France, deux autres sociétés sont actives dans la fabrication de sucres à partir de l'amidon : le féculier Doitteau et la Société des produits du maïs (filiale de Corn Product Co). Elles se limitent à une gamme de produits plus étroite et à des fabrications de moindre valeur ajoutée. — Orsan-Eurolysine La société Orsan (récemment rachetée par Lafarge) fabrique à Nesles, en Picardie, 27 000 t/an d'acide glutamique (acide aminé utilisé dans l'alimentaire), selon un brevet japonais (Asahi) par fermentation sur mélasses de betteraves. L'usine assure environ 10 % de la production mondiale et travaille pour 80 % à l'exportation. Eurolysine qui est une joint venture entre Orsan et le Japonais Ajinomoto (qui a apporté son savoir-faire) fabrique 7 000 t/an de lysine (acide aminé utilisé pour l'alimentation animale) à Amiens. Eurolysine est ainsi l'un des trois grands fabricants de lysine au monde ; elle exporte 70 % de sa production et envisage une augmentation de capacité de 50 %. La lysine est aussi produite par fermentation sur mélasses. Orsan poursuit ses recherches dans le domaine des acides aminés, et plus généralement des produits de fermentation (notamment biopesticides). Elle teste actuellement, au niveau d'un pilote, la fabrication de l'acide aspartique, dont les débouchés, comme édulcorant dans les produits pharmaceutiques, pourraient croître très rapidement. Orsan est une société qui a acheté des licences au Japon pour démarrer sur ces technologies, elle a aujourd'hui acquis une équipe de recherches qui vole de ses propres ailes. — Bel Les fromageries Bel ont développé il y a une vingtaine d'années un procédé de fermentation de levures sur lactosérum (petit-lait qui constituait un résidu dans les laiteries). Les levures fabriquées sont destinées à l'alimentation animale (en remplacement du soja) et humaine. Bel possède actuellement trois unités de fabrication avec une capacité totale de 7 000 t/an environ. La rentabilité de la fabrication est extrêmement précaire. La société a pourtant acquis une expérience qui la place au tout premier rang mondial sur ce créneau. Elle vient de licencier son procédé à une levurerie canadienne ; elle continue ses recherches
d'un pilote, la fabrication de l'acide aspartique, dont les débouchés, comme édulcorant dans les produits pharmaceutiques, pourraient croître très rapidement. Orsan est une société qui a acheté des licences au Japon pour démarrer sur ces technologies, elle a aujourd'hui acquis une équipe de recherches qui vole de ses propres ailes. — Bel Les fromageries Bel ont développé il y a une vingtaine d'années un procédé de fermentation de levures sur lactosérum (petit-lait qui constituait un résidu dans les laiteries). Les levures fabriquées sont destinées à l'alimentation animale (en remplacement du soja) et humaine. Bel possède actuellement trois unités de fabrication avec une capacité totale de 7 000 t/an environ. La rentabilité de la fabrication est extrêmement précaire. La société a pourtant acquis une expérience qui la place au tout premier rang mondial sur ce créneau. Elle vient de licencier son procédé à une levurerie canadienne ; elle continue ses recherches pour l'amélioration des procédés et pour la fabrication, par les mêmes techniques, et toujours à partir du lactosérum, de produits à plus haute valeur ajoutée, destinés non plus seulement à l'alimentaire mais aussi à la pharmacie. La liste des principales fabrications bio-industrielles en France doit être complétée par la mention de la fabrication d'enzymes. Un groupe étranger fabrique en France, au niveau industriel, des enzymes. Il s'agit du groupe néerlandais Gist Brocades qui a racheté récemment la société française Rapidase qui était spécialisée sur ces produits. Deux groupes, Lesaffre et Fould Springer, se partagent en France la fabrication de levures-ferments, c'est-à-dire de levures de boulangerie. L'essentiel des ferments lactiques vendu en France (pour la fabrication des fromages) est le fait de deux sociétés danoises (Boll et Ansen). Une petite société française, Equilait, réalise toutefois une petite production. Bel, enfin, fabrique un produit à base de ferments lactiques pour l'alimentation du veau (3 000 t/an). 3.4. Une recherche industrielle et technologique de qualité, mais très peu étoffée Les groupes qui ont été cités pour avoir déjà une fabrication bio-industrielle ont tous une activité de recherche dans les biotechnologies. Elle vise à améliorer les procédés actuels, à étendre la gamme des produits