Bio-production d'acide itaconique à partir de biomasse végétale, pour une finalité matériaux

Bioproduction of itaconic acid by biomass valorization, towards material elaboration

• Auteur / Autrice : Amparo Jimenez Quero
• Direction : Vincent Phalip
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologies
• Date : Soutenance le 15/09/2016
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie et Procédés pour l'Energie, l'Environnement et la Santé (Strasbourg ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Luc Averous
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florence Husson, Didier Lièvremont
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Florent Allais, Pascal Dhulster

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microorganismes d'intérêt industriel

Acides organiques

Fermentation

Lignocellulose

Biomasse végétale

Mots clés libres

Biomasse lignocellulosique

Molécule plateforme

Aspergillus

Acide itaconique

Acide fumarique

Lignocellulosic biomass

Building blocks

Aspergillus

Itaconic acid

Fumaric acid

Résumé

Dans un contexte du développement durable, la bioproduction de synthons (molécules plateformes, ou building blocks) de façon biosourcée à partir de biomasse végétale, constitue une voie de remplacement des actuelles molécules prétrosourcées. Ce travail de thèse concerne spécifiquement l’utilisation de la biomasse lignocellulosique, renouvelable et abondante, pour la production de deux acides organiques d’intérêt : l’acide itaconique et l’acide fumarique. Ces molécules ont été choisies notamment car elles peuvent générer des polymères aux propriétés intéressantes. Les travaux expérimentaux ont consisté à utiliser le son de blé et les rafles de maïs, déchets agricoles, comme substrats pour la fermentation de quatre souches de champignons filamenteux du genre Aspergillus. Des criblages des meilleures conditions fermentaires montrent que les rafles de maïs permettent d’atteindre des rendements plus élevés, surtout en fermentation en milieu solide. Parmi d’autres résultats marquants, nous avons montré pour la première fois la capacité d’Aspergillus oryzae à produire l’acide itaconique. L’ensemble de nos résultats montrent que l’utilisation de la biomasse lignocellulosique est une alternative prometteuse pour la production de ces deux synthons d’intérêt industriel.

In the context of sustainable development, the bioproduction of building blocks (chemical platforms) from biomass is way to substitute the current fossil-based chemical molecules. This thesis is focused on the use of lignocellulosic biomass, renewable and abundant, towards the production of two organic acids (potential building blocks): itaconic acid and fumaric acid. These molecules have been chosen especially because they can generated polymers with interesting properties. The experimental work consisted in using wheat bran and corn cobs, agricultural wastes, as substrates for fermentation by four strains of filamentous fungi from Aspergillus genus. Screenings of the best fermentation conditions show that enzymatically pretreated corn cobs, especially in solid state fermentation achieve higher yields, especially in solid state fermentation. Among other notable results, we have shown for the first time the ability of Aspergillus oryzae to produce itaconic acid. Overall, our results show that the use of lignocellulosic biomass is a promising alternative for the production of these two building blocks of industrial interest.