L'approche « Power-to-protein » offre une nouvelle façon de nourrir la population mondiale

Les protéines constituent une partie essentielle de la nutrition humaine. Jusqu'à présent, nous les avons généralement consommés dans la viande, les produits animaux tels que le lait et les œufs, voire dans les plantes. La production, notamment via l'élevage, exige d'immenses ressources et cause de graves problèmes environnementaux.

Une équipe de recherche de l'Université de Tübingen dirigée par le biotechnologiste environnemental, le professeur Lars Angenent du Center for Applied Geosciences, a maintenant mené une étude théorique sur la manière dont la population mondiale croissante pourrait être approvisionnée en protéines sans agriculture conventionnelle.

En utilisant l'approche « power-to-protein » dans laquelle les protéines sont produites directement avec des ingrédients de base récupérés, tels que le dioxyde de carbone et l'ammoniac, via biotechnologie, l'équipe discute de considérations théoriques, de méthodes de production de protéines industrielles existantes et d'estimations pour atteindre cet objectif.

Dans son article de revue publié dans la revue scientifique Joule, l'équipe conclut qu'un système électrochimique et biotechnologique combiné pourrait être en mesure de fournir des quantités considérables de protéines pour la consommation humaine avec une consommation d'énergie relativement faible.

Nous traversons une crise complexe avec la production alimentaire actuelle. L'élevage pour la production de protéines animales en particulier consomme beaucoup de terres, de combustibles fossiles, de phosphore et d'eau. Il génère également d'énormes quantités d'émissions néfastes pour le climat. « 

Lars Angenent, professeur, Centre de géosciences appliquées, Universiteat Tubingen

La production de protéines animales est chère et inabordable pour de nombreuses personnes, en particulier dans les pays très pauvres. Par conséquent, le but d'Angenent est de rendre la production de protéines bon marché et de l'intégrer dans une économie de recyclage durable qui ne nécessite pas de combustibles fossiles.

Des êtres vivants polyvalents

Les protéines se composent principalement des éléments chimiques carbone, oxygène, hydrogène et azote. Cependant, le corps humain lui-même n'est pas en mesure de former tous les composants protéiques à partir de composés simples, nous devons donc les absorber avec notre nourriture. La synthèse chimique serait très complexe. Cependant, il existe des microbes unicellulaires qui produisent naturellement de grandes quantités de protéines avec une composition nutritive pour l'homme, en particulier les levures et les champignons.

Angenent souligne que des chercheurs, dont lui-même et le chef du groupe de recherche de Tübingen, le Dr Bastian Molitor, ont lié les processus électrochimiques et biologiques de différentes manières dans les processus de conversion de puissance en protéine. Mais il dit que l'accent à Tübingen est de savoir à quel point les processus individuels sont efficaces et s'ils conviennent à nos besoins.

L'équipe de Tübingen se concentre sur les processus qui ne nécessitent pas d'énergie lumineuse ou qui impliquent des microbes génétiquement modifiés. Par exemple, l'énergie de l'électricité peut être utilisée par voie électrochimique pour diviser l'eau en hydrogène et en oxygène.

Certaines bactéries peuvent alors oxyder l'hydrogène en eau et utiliser l'énergie libérée pour convertir le dioxyde de carbone et l'ammoniac en d'autres substances organiques qui forment les blocs de construction des protéines. Certains des producteurs de protéines, comme la levure et certains champignons, peuvent être consommés directement par l'homme.

Idées et approches recueillies

Dans les années 1960, les chercheurs ont commencé à réfléchir à la façon dont les protéines sous forme de dioxyde de carbone et d'ammoniac pouvaient être produites à partir des excrétions humaines. «Là, l'idée était de créer une économie de recyclage en boucle fermée à petite échelle afin d'envoyer des personnes en mission spatiale longue», explique Angenent. La première expérience industrielle avec la production de protéines à partir de substances simples et d'énergie est venue de la production de substituts de viande.

« Nous avons testé des idées et des approches pour un développement pratique rapide et voyons un grand potentiel en elles. Selon une étude, seulement environ 2,5 pour cent de toute l'énergie générée est nécessaire pour nourrir les gens dans le monde entier avec des protéines produites en utilisant des méthodes de conversion de puissance en protéine », a-t-il déclaré. dit.

Cependant, une telle stratégie nécessiterait une refonte radicale des processus de production. En route vers une économie de recyclage durable, le scientifique affirme que l'humanité a besoin de plus d'opportunités pour générer des énergies renouvelables et une infrastructure pour capturer et stocker le dioxyde de carbone – le gaz qui est maintenant plus communément connu comme un déchet nocif.

Plus important encore, les agriculteurs devraient être renforcés sur le plan économique pour se concentrer sur la production durable de blé, de légumes, de fruits, de noix et d'autres produits remplaçant les protéines, tout en veillant à la nature.