Protéine méthane unicellulaire – le monde est-il prêt pour cette innovation dans les systèmes alimentaires ?

James Waddell s'entretient avec le Dr Jamie Hinks sur l'innovation alimentaire utilisant des protéines unicellulaires du méthane.

vaches laitières dans un champ

À la lumière de Sommet des Nations Unies sur les systèmes alimentaires tenue aujourd'hui, qui vise à réaliser des systèmes alimentaires plus sains, plus durables et plus équitables, il est désormais urgent de développer des techniques de production alimentaire innovantes si l'humanité a l'intention de parvenir à des systèmes alimentaires plus résilients. Nous avons discuté avec le Dr Jamie Hinks, chercheur principal au Singapore Centre for Environmental Life Sciences Engineering (SCELSE), à propos de ses recherches actuelles utilisant des systèmes biologiques à haute pression pour produire des protéines unicellulaires de haute qualité à partir de méthane.

Dr Hinks, comment expliqueriez-vous vos recherches sur les aliments à base de méthane à un non-spécialiste ?

La meilleure façon de commencer à comprendre cette technologie est de considérer la nourriture et le carburant comme quelque peu interchangeables. Le carburant est un matériau qui contient de l'énergie qui peut être utilisée pour effectuer un travail utile, que ce soit dans une machine ou dans un organisme. Le carburant que l'homme consomme, et que nous appelons nourriture, est d'origine biologique et, en termes simplistes, est constitué de biomasse végétale ou animale. Cette biomasse s'accumule au fur et à mesure que les organismes se nourrissent et grandissent. Certains d'entre eux sont très savoureux, comme les champignons par exemple.

Or, du point de vue d'un microbe, tout ce qui contient de l'énergie est une source potentielle de nourriture. Les organismes unicellulaires consomment un éventail de sources d'énergie, y compris celles qui ne sont pas d'origine biologique et qui peuvent sembler inhabituelles pour l'homme. Par exemple, les microbes peuvent manger des métaux et des déchets chimiques tels que des solvants. Dans le cas des aliments à base de méthane, le méthane est utilisé pour nourrir les bactéries. Le méthane peut être produit biologiquement ou par des processus géologiques. Ainsi, certaines bactéries se spécialisent dans la consommation de méthane et, au fur et à mesure de leur croissance, leur biomasse devient une bonne source de protéines comestibles. Ces bactéries sont appelées méthanotrophes, ce qui signifie « mangeurs de méthane ».

Le processus scientifique spécifique est appelé oxydation du méthane par les bactéries méthanotrophes. La méthanotrophie se produit naturellement dans des environnements où le méthane est présent, comme dans les rizières ou les suintements d'hydrocarbures. La culture de méthanotrophes dans des conditions enrichies en méthane dans un bioréacteur permet d'exploiter le processus pour la génération de protéines. Le méthane peut être un sous-produit du traitement des eaux usées ou de la production pétrolière. Le processus que je recherche actuellement et que je développerai appliquera une pression élevée pour augmenter la solubilité du méthane et ainsi rendre plus facile et plus efficace la culture de méthanotrophes avec une empreinte plus petite.

Pourquoi est-il particulièrement important d'étudier ce processus aujourd'hui ? Dans votre cas, pourriez-vous expliquer pourquoi c'est intéressant pour des pays comme Singapour ?

Eh bien, la production alimentaire durable est un élément coûteux aujourd'hui et nous devons envisager toutes les options pour répondre à la demande croissante de nourriture, qui devrait augmenter de 60 % d'ici 2050. Le gouvernement de Singapour s'est engagé à répondre à 30 % de ses besoins nutritionnels. d'ici 2030 dans son «30 par 30« objectif de sécurité alimentaire. Singapour manque de ressources foncières substantielles pour l'agriculture traditionnelle, de sorte que les processus de production de protéines à haute densité devront figurer dans le futur paysage de la sécurité alimentaire de Singapour. Même si le gouvernement de Singapour a annoncé cette décision avant COVID-19, la pandémie a renforcé l'idée de sécurité alimentaire pour le grand public.

Il y a eu très peu de pénuries à Singapour – les seules pénuries que j'ai remarquées étaient une pénurie de tomates en conserve pendant une courte période et mon ampli de batterie n'a pas encore été livré ! Ce ne sont que des inconvénients mineurs. Cependant, le spectre des pénuries alimentaires ne plaisait pas au Singapourien moyen, par conséquent, garantir l'approvisionnement alimentaire à l'avenir est une décision intelligente.

Comment cette source de protéines se compare-t-elle à l'alimentation traditionnelle du bétail ? Et pourriez-vous nous dire comment ce procédé pourrait être utilisé dans le cadre d'une solution innovante pour la consommation alimentaire chez l'homme ?

Il se compare bien à l'alimentation traditionnelle du bétail. De mon côté, j'ai l'intention de développer un processus unique et amélioré, adapté aux besoins de Singapour. Maintenant, j'ai initialement l'intention de développer ce procédé pour l'alimentation animale. Vous savez, il y a encore une grande barrière sociale à surmonter avant que les gens mangent des protéines bactériennes, et certains problèmes techniques à résoudre, tels que les niveaux d'acide nucléique. Donc, une étape à la fois. Il y a beaucoup de science intéressante à faire en attendant. Je crois qu'il y a des aspects particuliers du métabolisme à haute pression qui apporteront des avantages uniques au produit final, qui aura des qualités de santé et prébiotiques. Je vais les garder près de ma poitrine pour le moment.

L'ISC-IIASA Systèmes alimentaires résilients rapport constate que « nourrir une population croissante et plus aisée nécessitera une augmentation de la productivité et de la diversité des cultures et de l'élevage » et que « l'innovation axée sur l'ouverture de sources alimentaires nouvelles et alternatives doit être maintenue et accélérée », ce qui serait conforme aux nouvelles techniques telles que la nourriture à partir de méthane.

Mais peut-on supposer que cette nourriture issue du processus du méthane augmenterait réellement la résilience des systèmes alimentaires étant donné qu'elle peut également renforcer notre dépendance au gaz naturel ? De plus, si ce processus est élargi, cela pourrait réduire considérablement la demande de terres pour cultiver de la nourriture pour le bétail, mais n'augmenterait-il pas également considérablement les émissions de dioxyde de carbone ?

Grandes questions. À votre premier, comme je l'ai mentionné, je suggère d'abord d'utiliser du méthane issu de ressources renouvelables, le méthane étant d'origine biogénique et fabriqué par des organismes unicellulaires méthanogènes appelés Archaea. Et même ici, où il n'y a pas de meilleure utilisation pour cela, comme produire de la chaleur ou de l'électricité. Bien que les flux de déchets de méthane non biogène soient compatibles, je ne pense pas que ce type de production alimentaire soit un moteur de la production ou de l'utilisation pétrochimique.

Pour votre deuxième question, selon le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), la capacité de forçage radiatif du méthane est jusqu'à 86 fois supérieure à celle du dioxyde de carbone. Ainsi, la conversion du méthane en dioxyde de carbone est une meilleure perspective pour notre climat. Je propose d'utiliser des flux de déchets qui sont une utilisation raisonnable de nos ressources, et le méthane d'origine biogénique est une ressource renouvelable.


Le Sommet des Nations Unies sur les systèmes alimentaires vise des systèmes alimentaires plus sains, plus durables et plus équitables. Nous pensons donc que les « avantages l'emportent sur les inconvénients » de cette méthode et pourraient donc, entre autres techniques innovantes, contribuer à la réalisation du développement durable. Buts?

Absolument, c'est une évidence. Les flux de déchets gazeux sont un excellent moyen de fabriquer des protéines car ils sont faciles à contrôler, sont relativement homogènes et faciles à stériliser. Sans compter que ces procédés sont de très haute densité. Par exemple, les densités de production que vous pouvez générer avec la conversion méthanogène sont de 4 kg m3 h-1. C'est 4 kilogrammes de biomasse dans un mètre cube par heure ! Pour mettre cela en perspective, les réservoirs IBC (conteneurs vrac intermédiaires) que vous avez peut-être vus traîner sur les sites industriels font environ un mètre cube. C'est l'équivalent d'une vache, soit une demi-tonne de biomasse, en cinq jours environ ! Pour élever du bétail, cela prend environ 18 mois et nécessite environ un acre de terre. Ce ne sont que des chiffres qui rendent l'étude intéressante. Mais ajoutez à cela une multitude d'avantages environnementaux ainsi que le fait qu'il s'agit d'une source de protéines éthique, je pense que cela en fait une technologie très convaincante.


En tant que scientifique, que voulez-vous que les décideurs comprennent pour rendre nos systèmes alimentaires plus résilients ?

J'aimerais que les décideurs politiques comprennent que nous devons agir rapidement pour permettre une transition vers des systèmes alimentaires plus résilients. Nous devons surmonter de nombreuses barrières culturelles pour parvenir à des systèmes de production alimentaire améliorés. La politique doit être souple et favorable, et des fonds prioritaires pour la recherche de pointe doivent être mis à disposition, de préférence de manière à soutenir plus efficacement les chercheurs débutants et à mi-carrière.


Dr Jamie Hinks
Le Dr Jamie Hinks est chercheur principal au Singapore Centre for Environmental Life Sciences Engineering (SCELSE), financé par le gouvernement de Singapour (la National Research Foundation, le ministère de l'Éducation, l'Université technologique de Nanyang et l'Université nationale de Singapour). Il occupait auparavant le poste de Senior Research Fellow à SCELSE. Auparavant, le Dr Hinks était chercheur à l'Université technologique de Nanyang à Singapour.

@jamiehinks5

Image Megumi Nachev on Unsplash

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