L'agriculture cellulaire pour les aliments du futur
Une nouvelle production alimentaire bio-intelligente, du laboratoire à l'échelle pilote
Protéines, graisses ou arômes issus de l'agriculture cellulaire : les micro-organismes et les champignons ouvrent de nouvelles voies pour une production alternative d'aliments et de composants alimentaires. Ce qui réussit déjà à l'échelle du laboratoire pose des défis aux chercheurs lorsqu'il s'agit de le transposer à de plus grandes quantités. C'est pourquoi le projet C.A.T.A.L.I.S.T. donne naissance à la plateforme évolutive Hohenheim Cellular Agriculture. Pour sa construction, l'université de Hohenheim à Stuttgart reçoit 1,1 million d'euros du Fonds européen de développement régional (FEDER). Outre l'Institut des sciences alimentaires et de la biotechnologie, la plateforme de bioréacteurs sera également ouverte aux institutions partenaires de la région.
Préservant les ressources & orienté vers l'avenir : à l'Université de Hohenheim, une plateforme de bioréacteurs évolutive est en train de voir le jour pour la production alimentaire durable à base de cellules, du laboratoire à l'échelle pilote (image symbolique).
Universität Hohenheim
Face à la pénurie croissante de terres, à l'interdépendance des marchés mondiaux et aux exigences croissantes en matière de durabilité et de bien-être animal, le système agroalimentaire mondial est soumis à une pression considérable en matière de changement.
L'agriculture dite cellulaire, appelée au niveau international "agriculture cellulaire", est considérée comme une approche prometteuse. Elle utilise des procédés bio-intelligents et biotechnologiques pour produire des aliments et des ingrédients précieux à partir de micro-organismes ou de champignons. La condition préalable est toutefois que ces procédés puissent être mis à l'échelle de manière fiable afin de produire de plus grandes quantités et de contribuer ainsi à un approvisionnement résilient et respectueux des ressources.
C'est pourquoi, sous l'égide du département Aliments végétaux et en coopération avec le bureau de la bioéconomie de l'université de Hohenheim, un système moderne de bioréacteurs est en train de voir le jour, dans lequel tous les processus de fabrication peuvent être réalisés, de l'échelle du laboratoire à l'échelle pilote.
"Food First"
"Avec C.A.T.A.L.I.S.T., nous pouvons fabriquer des produits à base de cellules en quantité suffisante pour pouvoir continuer à les étudier de manière pluridisciplinaire, par exemple en ce qui concerne leurs propriétés technologiques ou leurs effets sur la santé", explique le professeur Mario Jekle, du département des aliments végétaux.
Le projet suit l'idée directrice "Food First". Les micro-organismes et les champignons transforment en priorité la biomasse et les flux secondaires en aliments de qualité et en ingrédients fonctionnels. Ainsi, les matières premières issues de l'agriculture classique peuvent servir de base aux milieux de culture et sont combinées à une fermentation de précision ainsi qu'à un contrôle numérique des processus.
"Par exemple, le lactosérum acide ou les tourteaux issus de la transformation du soja permettent d'obtenir des composants riches en protéines pour l'alimentation humaine. Dans l'idéal, les résidus restants peuvent ensuite être affinés et intégrés dans d'autres cycles d'utilisation", explique le Dr Sabina Paulik, responsable du groupe de travail Protéines fonctionnelles et biopolymères au sein du département Aliments végétaux.
Une nouvelle forme d'agriculture
Pour l'université de Hohenheim, C.A.T.A.L.I.S.T. représente bien plus qu'un projet d'infrastructure : Le projet renforce encore le profil de Hohenheim dans le domaine de la bioéconomie et de la recherche sur les systèmes agricoles et alimentaires durables. De plus, l'université développe sa force particulière : En associant la production alimentaire à base de cellules aux formes existantes d'agriculture de plein champ et d'agriculture d'intérieur, elle jette un pont entre l'agriculture classique et la production alimentaire biotechnologique moderne.
"Ce système permet une forme nouvelle et complémentaire de production alimentaire, qui ne se fait ni classiquement dans les champs ni sous serre. Cela attribue des rôles élargis aux sciences agricoles et alimentaires et permet de nouvelles coopérations, des questions innovantes et des formes d'utilisation de la biomasse tournées vers l'avenir", explique le professeur Jekle.
"L'intégration du domaine de la phytopathologie ainsi que des procédés biotechnologiques pour une culture de précision sûre rapprochent encore plus les sciences agricoles et alimentaires. C.A.T.A.L.I.S.T. va encore renforcer la coopération entre les disciplines et les facultés de l'université de Hohenheim et accélérer le transfert vers la recherche appliquée", est-il convaincu.
C.A.T.A.L.I.S.T. comble une lacune dans l'infrastructure
C.A.T.A.L.I.S.T. est ancré à l'Institut des sciences alimentaires et de la biotechnologie de l'université de Hohenheim. La plateforme interdisciplinaire est ouverte aux douze domaines d'études de l'institut ainsi qu'au département de phytopathologie de la faculté des sciences agricoles, aux disciplines voisines et à d'autres institutions de la région. En tant que partie d'un nouveau centre de transfert, elle est également axée sur le transfert de connaissances, afin que les résultats de la recherche puissent être rapidement transformés en applications économiques et en produits commercialisables.
"Avec le projet C.A.T.A.L.I.S.T., l'université comble une lacune centrale dans l'infrastructure actuelle. Les étapes de mise à l'échelle pourront désormais être développées, optimisées et testées de manière autonome, sans dépendre de partenaires externes", se réjouit la directrice du bureau de la bioéconomie, le Dr Evelyn Reinmuth.
Une production alimentaire durable et basée sur la connaissance dans les régions métropolitaines
Les procédés indoor augmentent justement la résilience des systèmes alimentaires, car ils permettent de produire des aliments même là où les surfaces sont rares ou les conditions agricoles défavorables. "Pour les régions où la concurrence entre les surfaces est forte, comme la région métropolitaine de Stuttgart et une grande partie du Bade-Wurtemberg, cela ouvre de nouvelles perspectives de diversification et de création de valeur", explique le Dr Reinmuth.
"Grâce à l'étroite imbrication des sciences alimentaires, de l'agronomie, de la biotechnologie et de la numérisation, nous pouvons effectuer des recherches précoces sur des procédés de production innovants, former des spécialistes qualifiés et poser les bases d'un approvisionnement alimentaire résistant, durable et basé sur la connaissance pour l'avenir", poursuit-elle.
Le projet est étroitement intégré dans l'écosystème d'innovation de la bioéconomie de Stuttgart et coopère avec des promoteurs économiques régionaux, la chambre de commerce et d'industrie, des institutions Fraunhofer, l'Umwelttechnik BW ainsi que des réseaux nationaux et internationaux.
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