Les plantes comme source renouvelable d énergie, de composants chimiques et de matériaux : L'amélioration des plantes au service d'une économie verte. Herman Höfte IJPB, INRA/AgroParisTech, SPS, Versailles Les plantes c est fascinant! Journée internationale le 18 mai 2012 1
Nous sommes de plus en plus nombreux! La population mondiale triplera entre 1950 (2.5 milliard) et 2020 (7.5 milliard) Les habitudes alimentaires changent (viande ) 2
Nous sommes de plus en plus nombreux! Un enjeu important : augmenter la production agricole (+ 70% dans les 40 ans à venir!) en préservant l environnement 3
Le pic pétrolier dans l histoire Un enjeu important : Remplacer le pétrole : énergie composants chimiques matériaux Limiter le rechauffement climatique production par an 4
Energie Solaire Photosynthèse Réserves fossiles (charbon, pétrol, gaz) Soleil du passé Organismes vivants (terre, mer) Soleil d aujourd hui et de demain D. Bowles, 2007 5
perennial C4 feedstocks for biomass production: Les plantesex. comme source sugar canerenouvelable in tropics d énergie, produits chimiques et matériaux CIRAD Photo CIRAD 6
L usine végétale Amidon Sucre Molécules de réserve, facilement remobilisables Huiles Protéines 7
L usine végétale: fibres Coton Molécules de structure, récalcitrantes Agave Lin 8
La plante comme usine: biomasse Bois énergie matériaux papier textiles pâte à papier: blanchiment viscose, lyocell 9
La plante comme usine : enjeux pour l avenir Nouvelles utilisations en remplacement de ressources fossiles Mieux utiliser l ensemble de la plante: tout est bon dans la plante: bioraffinerie Comment produire plus et mieux en respectant davantage l environnement 10
Nouvelles utilisations de la biomasse : composites matériaux de construction intermédiaires chimiques carburants 11
La biomasse est constituée majoritairement de sucres 3 nm Coupe à travers une planche de bois Cellulose: polymère de Glucose 12
Des enzymes microbiennes dépolymérisent la cellulose NREL cellulose 13
Les micro-organismes comme usines chimiques Glucose intermédiaires chimiques utiles: Alcools (éthanol, butanol), acides (acide acétique, lactique, succinique), alcanes, etc. 14
Produits renouvelables et biodégradables à partir de la plante Energie du soleil sac plastiques Photo Illustration courtesy S. Long Lab, University of Illinois, 2006 15
Produits renouvelables et biodégradables à partir de la plante Energie du soleil sac plastiques Photo Illustration courtesy S. Long Lab, University of Illinois, 2006 16
Tout est bon dans la plante Site Bazincourt (Marne) Pôle de compét. IAR 17
Comment produire plus et mieux en respectant l environnement? 18
Exploiter les résidus agricoles Les résidus agricoles conservent le sol (Source, USDA) mais : 19
Cultures dédiées à la production de biomasse Graminées pérennes Graminées annuelles Miscanthus Arbres Sorgho CIRAD Taillies courte rotation, saule www.fao.org/ Plantation d eucalyptus Brésil Courtesy Big Lands, Brazil 20
Cultures pérennes : avantages «Crops» : Miscanthus INRA, mons-estrée Culture pérenne (~15 ans), compatible avec des terres «marginales» Rendement important : 10-30 t ms/ha Culture «durable» : peu d intrants, stockage C dans le sol, peu de gaz à effet de serre, peu d érosion,.. 21
Les plantes pérennes utilisent plus efficacement l eau et les nutriments cousin pérenne du blé Photo credit: Jodi Torpey, westerngardeners.com 22
Cultures pérennes : enjeux «Crops» : Expèces quasiment sauvages, Peu de recul agronomique Une marge de progrès génétique et technologique importante miscanthus 23
Adapter la plante aux besoins de l homme 1960 2000 Evolution du rendement du maïs (USA) 24
Cibles pour l amélioration génétique Rendement en biomasse ligno-cellulosique Impact sur l environnement: intrants, eau Résistance aux maladies et ravageurs Adaptation aux processus industriels composition chimique et structure anatomique recolte, stockage facilité de l extraction et la conversion des molécules d intérêt L amélioration génétique est accélérée grâce aux avancées en biologie et génomique végétales 25