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International audience

Technical lignins produced as a by-product in biorefinery processes represent a potential source of renewable carbon. In consideration of the possibilities of the industrial transformation of this substrate into various valuable bio-based molecules, the biological deconstruction of a technical soda lignin by filamentous fungi was investigated. The ability of three basidiomycetes (Polyporus brumalis,Pycnoporus sanguineusandLeiotrametes menziesii) to modify this material, the resultant structural and chemical changes, and the secreted proteins during growth on this substrate were investigated. The three fungi could grow on the technical lignin alone, and the growth rate increased when the media were supplemented with glucose or maltose. The proteomic analysis of the culture supernatants after three days of growth revealed the secretion of numerous Carbohydrate-Active Enzymes (CAZymes). The secretomic profiles varied widely between the strains and the presence of technical lignin alone triggered the early secretion of many lignin-acting oxidoreductases. The secretomes were notably rich in glycoside hydrolases and H2O2-producing auxiliary activity enzymes with copper radical oxidases being induced on lignin for all strains. The lignin treatment by fungi modified both the soluble and insoluble lignin fractions. A significant decrease in the amount of soluble higher molar mass compounds was observed in the case ofP. sanguineus. This strain was also responsible for the modification of the lower molar mass compounds of the lignin insoluble fraction and a 40% decrease in the thioacidolysis yield. The similarity in the activities ofP. sanguineusandP. brumalisin modifying the functional groups of the technical lignin were observed, the results suggest that the lignin has undergone structural changes, or at least changes in its composition, and pave the route for the utilization of filamentous fungi to functionalize technical lignins and produce the enzymes of interest for biorefinery applications.

International audience; The objective of this communication is to present and discuss different strategies for the recovery of lignin-based antioxidants. Lignins are phenolic polymers constitutive of plant cell-walls. Their multi-functionality confers them with a key role in plant mechanical support, water transport and resistance to biological attacks. During most lignocellulose biorefinery processes, native lignins are converted into heterogenous by products, technical lignins, more or less depolymerized and contaminated by carbohydrates. Whatever their origin, technical lignins show antioxidant properties along with other properties of interest, such as antimicrobial, anti-UV, cross-linking and flame-retardant properties, which make them potential valuable ingredients for plastics, building materials, or cosmetics. In order to develop markets for lignin-biobased ingredients, an integrated value-chain approach from plant to end-product is necessary. Indeed, the composition and properties of technical lignins can be controlled both by selection of both the plant feedstock and the lignocellulose processing parameters. Grass lignins recovered by soda delignification process are good candidate to substitute commercial synthetic antioxidant. With a radical scavenging power of the same order as that of BHT, they might be used as additive in polyolefins or bio-based plastics such as poly (lactic acid). Higher-value applications could be targeted by applying solvent extraction combined with mild selective depolymerization yielding fractions with increased functionalities.

International audience; Aujourd’hui, l’un des principaux enjeux de l’industrie et de l’économie consiste à répondre aux besoins d’une population mondiale croissante tout en préservant l’environnement. En effet, l’utilisation depuis plusieurs décennies des ressources énergétiques fossiles a généré, outre la diminution des réserves de ces ressources, un phénomène de réchauffement climatique dû à la libération dans l’atmosphère de gaz à effet de serre. De plus en plus de secteurs industriels, dont la chimie, s’inscrivent dans une substitution du carbone fossile par le carbone renouvelable ; ainsi se développe la bioéconomie, fondée sur la chimie verte et les biotechnologies, comme levier pour réduire l’empreinte écologique des activités humaines.L’objectif de Chimie verte et industries agroalimentaires est de présenter une utilisation raisonnée des matières premières renouvelables qui exploite la complémentarité entre filières alimentaires et non alimentaires, sans les opposer. Parmi ces matières premières figurent les ressources agricoles et forestières et les déchets issus de leurs transformations et usages.L’ouvrage comporte un ensemble de 21 chapitres articulés autour de 6 parties, chacune correspondant à un concept identifié comme clé de voûte de l’interface chimie verte-IAA :• De la chimie verte aux biotechnologies• Ressources agricoles et coproduits des IAA : sources de polymères, carburants et molécules pour la chimie• Chimie verte et matériaux polymères : vers de nouveaux emballages alimentaires• Vers des systèmes intégrés de bioraffinerie : lien avec le territoire et les autres filières de production• Apport des biotechnologies végétales à l’élaboration de la qualité de la biomasse• Les scénarios pour 2050 : comment concilier les différentes filières

Aujourd'hui, l'un des principaux enjeux de l'industrie et de l'économie consiste à répondre aux besoins d'une population mondiale croissante tout en préservant l'environnement. En effet, l'utilisation depuis plusieurs décennies des ressources énergétiques fossiles a généré, outre la diminution des réserves de ces ressources, un phénomène de réchauffement climatique dû à la libération dans l'atmosphère de gaz à effet de serre.De plus en plus de secteurs industriels, dont la chimie, s'inscrivent dans une substitution du carbone fossile par le carbone renouvelable ; ainsi se développe la bioéconomie, fondée sur la chimie verte et les biotechnologies, comme levier pour réduire l'empreinte écologique des activités humaines. L'objectif de Chimie verte et industries agroalimentaires est de présenter une utilisation raisonnée des matières premières renouvelables qui exploite la complémentarité entre filières alimentaires et non alimentaires, sans les opposer.Parmi ces matières premières figurent les ressources agricoles et forestières et les déchets issus de leurs transformations et usages. L'ouvrage comporte un ensemble de 21 chapitres articulés autour de 6 parties, chacune correspondant à un concept identifié comme clé de voûte de l'interface chimie verte-IAA : - De la chimie verte aux biotechnologies - Ressources agricoles et coproduits des IAA : sources de polymères, carburants et molécules pour la chimie - Chimie verte et matériaux polymères : vers de nouveaux emballages alimentaires - Vers des systèmes intégrés de bioraffinerie : lien avec le territoire et les autres filières de production - Apport des biotechnologies végétales à l'élaboration de la qualité de la biomasse - Les scénarios pour 2050 : comment concilier les différentes filières.

International audience; Lignins are versatile phenolic polymers occurring naturally in the cell-wall of vascular plants supporting tissues. Their multifunctionality, together with the necessity to valorize their industrial derivatives in order to improve biorefineries sustainability, currently stimulates intensive research and innovation at international level. Whereas using industrial lignins as renewable fuel is the main route exploited nowadays, new strategies have been implemented this last decade to convert lignins into higher-value products. One of this strategy consists in combining chemical tools and biological transformation to produce a set of products fitting with industry requirements in terms of homogeneity, purity and functionalities. The case of the Zelcor European project ("Zero-waste Ligno-cellulosic Bio-refineries", H2020 BBI-JU project) is used here to illustrate the possibility to recover standardized antioxidant extracts of interest for plastics and cosmetics along with carbohydrate-rich substrates suitable for bioconversions or composites production. Efforts to limit as far as possible the environmental impact of the process are presented and discussed, including the use of ionic liquids as alternative solvents and/or reagents for lignin depolymerisation.

International audience; pas de résumé

International audience

International audience; Lignin chemical demethylation in ionic liquids was investigated using pure lignin-model monomers and dimer together with dioxan isolated lignins from poplar, miscanthus and maize. Different methylimidazolium ionic liquids (ILs) were compared, according to two different heating processes, microwave irradiation or conventional heating in sealed tube. The conversion yield and influence of the treatments on lignin structure were assessed by 31 P NMR, size exclusion chromatography and thioacidolysis. The acidic IL [HMIM][Br] was shown to be an effective combination solvent/reagent for the demethylation and even depolymerisation of lignin. The relatively mild reaction conditions, the clean work-up, and the ability to reuse the ionic liquid made the described procedure an attractive and new green method for the lignin conversion to produce phenol-rich lignin oligomers.

International audience

Article page 17 dans le rapport d'activité du département CEPIA : O'Donohue, M., DELCLOS, M., Prevosto, L., Département CEPIA (2017). Recherches et Innovations pour l'Aliment et les Bioproduits. 44 p., DOI : 10.15454/1.508483782951509E12 - https://prodinra.inra.fr/record/410311

Article page 17 dans le rapport d'activité du département CEPIA : O'Donohue, M., DELCLOS, M., Prevosto, L., Département CEPIA (2017). Recherches et Innovations pour l'Aliment et les Bioproduits. 44 p., DOI : 10.15454/1.508483782951509E12 - https://prodinra.inra.fr/record/410311

absent

Aujourd’hui, la réduction de l'utilisation des produits issus du pétrole conduit à se tourner vers des matières premières issues de la biomasse, telles que les lipides. Des chercheurs de l’Inra, d’AgroParisTech et du CNRS ont démontré pour la première fois que les tiges de tournesol et les pailles de colza sont de bons substrats pour la croissance bactérienne et la production de lipides d’intérêt pour le secteur de la chimie verte, notamment. Ces résultats sont publiés le 22 octobre 2015 dans la revue Oilseeds and fats, Crops and Lipids.

International audience

International audience; no abstract

National audience

Dans le contexte actuel d’épuisement des ressources fossiles et de protection de l’environnement, la valorisation énergétique des huiles issues de la biomasse et la chimie verte prennent de l’importance. En effet, ces huiles et leurs dérivés biodégradables peuvent venir en remplacement des produits d'origine fossile. Ils sont de plus en plus retrouvés dans les produits de grande consommation (savon, produits d’entretien) ou industriels (solvants, lubrifiants). Deux sources sont envisagées, celles des huiles végétales déjà bien implantées, et celle des huiles produites à partir de microorganismes, actuellement en plein essor. Parmi les microorganismes, Streptomyces lividans est une bactérie des sous-bois qui présente l’avantage d’être capable d’exploiter des matières premières ligno-cellulosiques comme source de carbone pour sa production de biomasse (Antai et al., 1981 ; Davis et al., 2010). Par ailleurs, dans certaines conditions de culture, mises au point dans l'équipe Métabolisme Energétique des Streptomyces, il a été montré que cette bactérie était capable de produire de l'huile sous forme d'inclusions cytoplasmiques, les corps lipidiques (Kaddor et al., 2009). Ce travail a reçu le soutien financier du PRES Universud pour 2010 et les premiers résultats montrent que la souche Streptomyces lividans TK24 stocke jusqu'à 25% de sa masse sèche en acides gras (majoritairement des acides gras impairs en C15 et branchés), essentiellement sous forme de triglycérides.