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La découverte d’un microbe capable de transformer le dioxyde de carbone en roche pourrait bien être une avancée majeure pour notre avenir écologique. En effet, ce microbe du sol, Bacillus megaterium, dévoile une aptitude surprenante à capturer le CO₂, le transformant en solide carbonate de calcium avec une efficacité rarement observée dans la nature ou l’industrie. Cette découverte, menée par des chercheurs de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), pourrait bouleverser l’avenir de la capture du carbone et contribuer à réduire les émissions des grandes sources industrielles.
Des microbes créant du calcaire sous pression
Dans des flacons de laboratoire sous pression, contenant du CO₂ à plus de 470 fois la pression atmosphérique, Bacillus megaterium a formé des cristaux de carbonate de calcium en extrayant plus de 94 % du carbone directement du gaz. Selon Dimitrios Terzis, auteur principal de l’étude à l’EPFL, cette performance dépasse celle de la plupart des matériaux de capture du carbone développés par l’homme. Cette efficacité impressionnante positionne le microbe comme un candidat solide pour la capture du carbone à la source, notamment dans des installations polluantes comme les cimenteries et les aciéries.
Grâce à une voie biologique évitant les sous-produits toxiques, ce microbe offre une alternative plus durable aux technologies actuelles. En effet, son processus utilise des enzymes naturelles qui évitent la production de composés nocifs, renforçant ainsi son potentiel en tant que solution écologique.
Un processus plus propre sans ammoniac
Habituellement, Bacillus megaterium utilise une voie appelée uréolyse, qui scinde l’urée pour augmenter le pH et favoriser la formation de calcite. Cependant, cette voie produit de l’ammoniac, un composé nécessitant un traitement coûteux. Dans cette étude, les scientifiques ont observé qu’à des concentrations élevées de CO₂, le microbe passe à une autre enzyme : la carbonique anhydrase. Cette enzyme hydrate le dioxyde de carbone pour former du bicarbonate, qui réagit avec le calcium pour produire de la roche solide sans ammoniac. Ce basculement métabolique pourrait servir de soupape de sécurité biologique pour les émissions d’ammoniac.
Avec les enzymes situées dans le périplasme, le CO₂ et l’urée n’ont pas besoin de pénétrer dans les cellules, accélérant ainsi le processus et permettant un contrôle précis de la réaction par le flux de gaz ou de nutriments.
Transformer l’industrie du ciment
L’industrie du ciment est un émetteur majeur de carbone, responsable d’environ 8 % des émissions mondiales de CO₂, soit près de trois milliards de tonnes chaque année. Trouver des alternatives à faible émission de carbone au ciment traditionnel constitue l’un des défis les plus ardus en matière de lutte contre le changement climatique. L’idée de remplacer partiellement le ciment par de la calcite biologique est devenue plus attrayante dans ce contexte.
Non seulement ce processus retire du CO₂ de l’air, mais le minéral obtenu est durable et stable sur des échelles de temps géologiques, le rendant adapté à la construction et au stockage de carbone à long terme. Des études pilotes au Danemark ont montré que le béton renforcé avec cette calcite microbienne conservait plus de 98 % de sa résistance à la compression après 300 cycles de gel-dégel. Ces normes de durabilité sont cruciales alors que les codes de construction privilégient de plus en plus les matériaux à faibles émissions et à longue durée de vie.
De la recherche en laboratoire à la capture de carbone à grande échelle
La startup Medusoil, impliquée dans l’étude, a déjà construit des bioréacteurs pilotes injectant Bacillus megaterium dans des roches concassées pour produire des blocs porteurs. Selon l’entreprise, son système capture plusieurs kilos de CO₂ par mètre cube de matériau traité, créant de la pierre à partir du gaz en quelques heures.
À l’université de Newcastle, des chercheurs ont récemment inséré l’enzyme carbonique anhydrase de B. megaterium dans une autre espèce, Bacillus subtilis, et ont obtenu une réduction de près de 80 % du CO₂ lors de tests de gaz de cheminée. Ces résultats suggèrent que des composants biologiques modulaires pourraient être intégrés à différents hôtes microbiens pour des environnements industriels variés. Les estimations de coût indiquent que, lorsqu’ils sont alimentés par de l’électricité renouvelable, ces systèmes microbiens pourraient éliminer le carbone pour moins de 46 euros par tonne métrique, compétitifs par rapport aux épurateurs chimiques traditionnels.
Le potentiel de Bacillus megaterium à capturer efficacement le carbone ouvre de nouvelles perspectives pour le stockage durable et la réduction des émissions industrielles. Quelle sera la prochaine étape pour intégrer ces solutions biologiques dans nos infrastructures et nos systèmes énergétiques à grande échelle ?
