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INTERET D’UNE PLATE-FORME DE R&D EN FERMENTATION EN BOURGOGNE

22 avril 2012

UNE INNOVATION DE RUPTURE : LA FERMENTATION EN MILIEU SOLIDE

Positionnement en France et en Europe

Un bilan des plateformes de fermentation à vocation R&D pour l’industrie des biotechnologies c’est-à-dire des structures pouvant assurer un développement de procédés jusqu’à une échelle pilote, montre que ce nombre est peu important : une dizaine en France tout au plus. Il s’agit de structures soit très généralistes, sans spécifications filières, soit au contraire très spécifiques (bières, culture d’algues,…). Elles sont toutes équipées de fermenteurs de différentes tailles pouvant assurer des études de scaling-up (jusqu’à quelques m3), d’unités de récupération de la biomasse et de laboratoires analytiques. Toutes ces structures ne traitent que des problématiques de fermentation en milieu liquide. Aucune n’affiche une spécificité en fermentation milieu solide exceptée celle créée en France par le groupe SOUFFLET à la suite des travaux effectués par la Plate-forme de Prédéveloppement en Biotechnologie (PPB) de Welience à Dijon. Elle est privée et dédiée exclusivement aux problématiques définies par ce groupe.

La PPB offre des compétences et des matériels pilotes unique en Europe au service des bioindustries dans le domaine d’une innovation de rupture représentée par la fermentation milieu solide (FMS). De plus, elle dispose aussi de compétences et matériels pré-industriels en Fermentation en Milieu Liquide.

Descriptif sommaire des équipements

La PPB d’une surface de 550 m2 est équipée de matériels de laboratoire et pilotes :

  •  5 bioréacteurs de 5 L, un pilote de 50L et 500 L pour la fermentation en milieu liquide,
  •  4 cuves de 50 L et un pilote de 1600 L pour la fermentation en milieu solide.
  •  des équipements en aval de la fermentation (centrifugation, filtration frontale et tangentielle, séchage par atomisation)
  •  des matériels analytiques et toute la logistique nécessaire.

Avec l’appui depuis de très nombreuses années d’une PME bourguignonne spécialisée en engineering (Société THITEC), la PPB constitue un pôle de compétence unique en France pour développer des procédés et proposer des solutions techniques industrielles dans le domaine de la FMS. 

 

Intérêts d’une plateforme spécialisée dans le développement de procédés de fermentation en milieu solide :

Dans le contexte socioéconomique européen, compte tenu des besoins industriels en termes de production de molécules biosourcées, d’agriculture respectueuse de l’environnement, d’économie d’énergie, la fermentation en milieu solide offre une alternative très intéressante à la fermentation en milieu liquide tant sur le plan de ses spécificités que sur le plan économique. De nombreux secteurs d’activités sont concernés, en particulier :

1)    Secteur agroalimentaire :

  • productions d’enzymes (industrie des jus de fruit, panification, amélioration de la digestibilité de fibres, aide à l’extraction de composés actifs à partir de la biomasse végétale…..),
  • produits fermentés nouveaux à base de matières premières végétales (steak végétal) pour l’alimentation humaine, enrichissement en protéines de sous-produits agricoles pour l’alimentation animale,
  • production de biostarters pour l’industrie fromagère,
  • production d’additifs (acides organiques, molécules hypocholestérolémiantes, antioxydants…)
  • production de probiotiques pour l’alimentation humaine et animale

2)    Secteur santé :

  • production de nouveaux aliments fermentés avec allégation santé
  • production de molécules à intérêt thérapeutique: immunostimulant, hypocholestérolémiant, anti-cancéreux…

3)    Secteur agro-environnement 

  • production de biofertilisants, de biopesticides en alternative aux produits chimiques (agriculture biologique)
  • prétraitement de la matière végétale avant son utilisation dans le domaine des biocarburants

Intérêts de la présence de cette plate-forme en Bourgogne

Deux intérêts majeurs motivent la présence de cette Plate-forme en Bourgogne :

  • la poursuite d’une R&D unique en France dans le domaine de la FMS
  • la formation d’étudiants (de BAC +2 à BAC +8) et de professionnels sur des outils pré-industriels tant en fermentation en milieu liquide qu’en fermentation en milieu solide.

Le volet Recherche-Développement en FMS

La PPB est en parfaite adéquation avec certains points forts du pôle de compétitivité VITAGORA et notamment le secteur « Alimentation durable au service du Bien-être du consommateur » :

Préservation du Capital Santé

  • choix d’enzymes spécifiques produites par FMS, leurs rôles sur les fibres végétales et l’impact sur la santé du consommateur
  • élaboration de nouveaux aliments fermentés par FMS
  • valorisation de biomolécules issues de cultures bourguignonnes (raisin, petits fruits,….)

Le développement de procédés de production par FMS, jusqu’au stade industriel, de molécules thérapeutiques issues de champignons filamenteux peut constituer dans un futur très proche un axe majeur et original en France en association avec d’autres pôles de compétitivité. Cette stratégie peut s’appuyer d’une part sur des collaborations universitaires (CHU, UB), d’autre part sur un certain nombre de partenaires industriels bourguignons.

Préservation de l’environnement

Un axe agro-environnement fort avec une configuration unique en France :

  • caractérisation des maladies des plantes, screening de souches antagonistes de ces maladies (AGRENE, INRA)
  •  développement et optimisation du procédé de production à l’échelle industrielle, aide à la création d’une structure opérationnelle (PPB)
  • conservation des micro-organismes (PPB, AgroSup Dijon
  • construction d’unités de fermentation en FMS (PPB, THITEC)
  • aspects réglementaires pour la constitution des dossiers d’homologation avant commercialisation des biopesticides ou biofertilisants (AGRENE)
  • expérimentation aux champs (Technopôle AGRONOV) et éventuellement retour sur le développement et l’optimisation du procédé

Valorisation de sous-produits agricoles et agroalimentaires

De par sa spécificité, la FMS est un procédé tout particulièrement intéressant, sinon indispensable, pour la valorisation de sous-produits sous forme solide.

Le développement de biocarburants génère des quantités de plus en plus importantes de tels sous-produits (tourteaux, son, pulpes, etc…) et leur valorisation nécessite notamment des cocktails enzymatiques performants produits par FMS.

L’élaboration de molécules biosourcées intéressant la santé, la cosmétique, la chimie, à partir de biomasse végétale prétraitée non par voie chimique comme certains pôles de compétitivité l’envisage mais par des traitements enzymatiques ou en utilisant certains champignons filamenteux (par exemple le chitosane) en alternative de ressources naturelles s’appauvrissant.

Le volet Formation

Concernant le volet formation les équipements pilotes de fermentation en milieu liquide, utilisés aussi en R&D, permettent de former des étudiants de l’IUT, de licence pro, de master (Université de Bourgogne), du cycle ingénieur (AgroSup Dijon) lors d’enseignements délivrés sur la plateforme (environ 150h d’équivalents-TD).

De plus, grâce à son originalité en FMS, des formations continues destinées aux Entreprises sont également dispensées afin de sensibiliser le monde industriel à ces problématiques depuis très longtemps développées en Asie et en pleine émergence en Europe.

Relations internationales 

Depuis de nombreuses années, la PPB a noué des liens forts avec certaines équipes internationales dans le domaine de la FMS soit sous la forme de programmes européens, soit de collaborations directes avec des laboratoires (Université de Santiago au Chili, l’Asian Institute of Technology en Thaïlande, Université d’Iztapalapa au Mexique, Université
Hassan II au Maroc…..) ou des entreprises industrielles (Agriquimvet au Venezuela, Alltech aux USA), soit sous la forme de consultance auprès de structures de transfert à l’étranger (CENIbiot au Costa Rica).

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