Rhéologie des champignons filamenteux : un outil pour la compréhension d’un procédé de production de biocatalyseurs utilisés pour la production de bioéthanol
Résumé
La production d’éthanol à partir de biomasse lignocellulosique nécessite la transformation préalable de cette biomasse en sucres fermentescibles. Cette transformation est réalisée par voie biologique grâce à des biocatalyseurs appelés cellulases. La production de ces dernières représente un verrou économique majeur au développement du procédé. Les cellulases sont généralement produites industriellement par le champignon filamenteux Trichoderma reesei, doué d’une forte capacité sécrétoire. Ces cultures sont réalisées en bioréacteurs aérés et agités mécaniquement qui impliquent la maîtrise des conditions physico-chimiques pour être optimisés. Or, la culture correspond à une suspension de champignon dont la viscosité augmente lors de la croissance, avec un comportement rhéofluidifiant. Les champignons se développent en filaments et forment des structures tridimensionnelles allant du micromètre au millimètre rendant la mesure avec un rhéomètre rotatif à mobile de type plan/plan ou Couette difficile. Pour contourner ces difficultés, une méthode de mesure de la viscosité avec un mobile hélicoïdal a été développée. Elle a été validée avec l’utilisation de solutions modèles (xanthane 0,25% et 0,5%) puis mise en oeuvre avec des milieux de fermentation réels. L’utilisation d’un tel mobile hélicoïdal permet une mesure de la viscosité du milieu de culture pour une gamme de cisaillements correspondant à ceux rencontrés lors du procédé réel, tout en évitant la décantation des suspensions. Cependant, ce dispositif ne permet cette mesure que lorsque la viscosité apparente du milieu de culture est suffisante (environ 0,1 Pa.s), correspondant à une forte concentration en champignons rencontrée en fin de croissance. Une façon de pallier cette restriction serait de compléter cette mesure avec d’autres méthodes (outils microfluidiques), pour les faibles concentrations en biomasse, c’est-à-dire lorsque les structures formées par les champignons sont de plus petites tailles.