Des chercheurs de l’Wyss Institute de l’université Harvard, de la Harvard Medical School et de Stanford ont génétiquement modifié la bactérie marine Alteromonas macleodii pour produire massivement des sidérophores. Cette avancée accélère la dissolution des roches silicatées de 2,6 fois et ouvre de nouvelles perspectives pour le captage industriel du carbone.
Des chercheurs modifient des bactéries pour accélérer l’altération des roches
L’altération des roches, ce processus naturel au cours duquel l’eau, l’air et la vie dissolvent les minéraux, constitue le principal thermostat de la planète. En dissolvant des silicates comme l’olivine, le dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère se trouve piégé sous forme d’ions bicarbonate dans les océans. Toutefois, ce cycle géologique naturel prend des centaines de milliers d’années, ce qui le rend inadapté à l’échelle des urgences climatiques contemporaines.
La modification génétique de la bactérie marine Alteromonas macleodii
Pour contourner cette limite temporelle, une équipe de recherche multidisciplinaire s’est tournée vers la biologie synthétique. Dirigée par Pamela Silver et Michael Springer, l’équipe a concentré ses efforts sur l’ingénierie d’Alteromonas macleodii, une bactérie omniprésente dans les océans qui produit naturellement le sidérophore petrobactin. Ces molécules organiques ont pour fonction spécifique d’extraire le fer des minéraux.
Dans les conditions naturelles, la présence de fer inhibe la production de ces molécules par les micro-organismes. Une fois que les bactéries sauvages ont assez de fer pour croître, elles arrêtent complètement de produire des sidérophores, explique Neil Dalvie, premier auteur de l’étude, via le rapport publié par l’Wyss Institute à Harvard. En modifiant la souche, les chercheurs ont réussi à découpler cette production des concentrations de fer dans l’environnement.
Pamela Silver, membre du corps professoral fondateur de l’Wyss Institute, a indiqué via l’Wyss Institute à Harvard que leur étude englobe le concept d’ingénierie d’inspiration biologique et la manière dont la biologie synthétique peut être appliquée pour renforcer les processus normaux de régulation du climat, ce qui pourrait ultimement avoir un impact positif sur notre planète.
Bioréacteurs continus et dynamiques de dissolution de l’olivine
La validation de cette stratégie a nécessité la conception de bioréacteurs spécifiques permettant d’étudier la dissolution de l’olivine en flux continu. Des chemostats modifiés ont permis de retenir le sable d’olivine par sédimentation tout en diluant en continu la culture bactérienne, garantissant ainsi un état stationnaire indispensable à la mesure précise des métaux libérés.
Ces expériences en laboratoire ont démontré que les bactéries ainsi modifiées accéléraient la désagrégation du minéral et augmentaient l’extraction du dioxyde de carbone dissous. Selon les données de l’Wyss Institute, la vitesse de dissolution de l’olivine a été multipliée par 2,6, renforçant l’efficacité des cuves de traitement à l’eau de mer.
Perspectives d’application et adoption mondiale du captage de carbone
Parallèlement aux innovations microbiologiques, d’autres travaux modélisent la trajectoire d’adoption de l’altération forcée des roches à l’échelle planétaire. Une étude publiée le 16 février dans Communications Sustainability indique que cette méthode pourrait éliminer jusqu’à environ un gigatonne de carbone par an d’ici 2100. Des entreprises comme Microsoft et Stripe ont déjà investi dans ces filières pour garnir leurs portefeuilles de compensation.
Toutefois, la réussite de ces technologies dépend de leur implantation dans les régions chaudes et humides du Sud global. Chuan Liao, professeur assistant à l’Ashley School of Global Development and the Environment, souligne que l’implication de pays comme l’Inde et le Brésil sera déterminante pour atteindre les objectifs climatiques fixés à l’horizon 2050.
Benjamin Z. Houlton, doyen Ronald P. Lynch de la CALS, a souligné via Cornell qu’il est nécessaire d’affiner les prévisions scientifiques concernant l’altération forcée des roches, car cette méthode présente un potentiel extraordinaire pour acheminer directement des revenus carbone dans la poche des agriculteurs.
Alors que le marché mondial du captage direct et du stockage de carbone continue d’attirer des capitaux importants, la combinaison de la biologie synthétique et des techniques géologiques offre une piste concrète pour réduire les délais de séquestration, faisant passer un processus géologique multimillénaire à un rythme industriel exploitable.
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