Extraction séquentielle et prétraitement organosolv des halophytes : libérer la récalcitrance de la biomasse pour une production biosourcée

Transformer des plantes halophiles en ressources utiles

Alors que le monde cherche des alternatives aux énergies fossiles, les scientifiques se tournent vers des plantes qui ne concurrencent ni les cultures alimentaires ni les précieuses ressources en eau douce. Cette étude se concentre sur la Salicornia, une plante halophile qui prospère dans les marais côtiers et les sols salés où peu d'autres espèces poussent. Les chercheurs montrent comment des tiges ligneuses de Salicornia récoltées tardivement peuvent être traitées de manière progressive pour récupérer des produits chimiques de valeur et produire du méthane renouvelable, transformant une plante côtière peu exploitée en matière première flexible pour une économie circulaire future.

Pourquoi une « mauvaise herbe » côtière importe

La Salicornia, parfois appelée asperge de mer ou salicorne, est déjà connue pour ses pousses comestibles et ses graines riches en huile. Ce qui reste généralement après l'extraction des graines et l'utilisation alimentaire est un résidu sec et ligneux riche en fibres robustes difficiles à décomposer. Plutôt que de considérer cela comme un déchet, les auteurs ont étudié si ces tiges lignifiées pouvaient devenir une matière première pour une « bioraffinerie » : une installation qui, à la manière d’une raffinerie pétrolière, fractionne la matière première en plusieurs flux utiles. Parce que la Salicornia peut être cultivée sur des terres marginales salées avec peu d'eau douce, démontrer sa valeur en tant que culture polyvalente pourrait réduire la pression sur les terres agricoles de qualité tout en fournissant des ingrédients pour l'alimentation, la chimie et l'énergie.

Traitement séquentiel pour libérer les fibres tenaces

L'équipe a conçu une chaîne de traitements pour déconstruire en douceur le mélange complexe de composés contenus dans les tiges de Salicornia. D'abord, ils ont extrait des molécules bioactives en utilisant soit une méthode classique à l'eau chaude appelée extraction Soxhlet (SLE), soit une méthode à l'eau chaude sous pression connue sous le nom d'extraction à l'eau subcritique (SWE). Ces étapes retirent une gamme de petites molécules utiles, y compris des antioxydants et d'autres composés de spécialité, tout en laissant un résidu fibreux. Ensuite, ce résidu a été soumis à une étape organosolv, où un mélange chaud d'eau et d'éthanol sépare les principaux éléments constitutifs de la paroi végétale : cellulose, hémicelluloses et lignine. En ajustant la température, la durée du traitement et la force du solvant, ils ont testé quelles conditions libéraient le mieux chaque fraction sans la dégrader.

Séparer la plante en éléments constitutifs

Le traitement organosolv s'est avéré très efficace pour fractionner les fibres en flux plus purs. Dans la plupart des cas, plus de 88–96 % de la cellulose initiale était préservée dans la pulpe solide, tandis que de larges portions d'hémicelluloses et de lignine étaient dissoutes et collectées séparément. Les fibres prétraitées par Soxhlet avaient tendance à perdre l'hémicellulose de façon plus complète, atteignant plus de 96 % d'extraction dans de nombreuses expérimentations, alors que les fibres prétraitées par SWE retenaient davantage d'hémicellulose dans la pulpe. Un taux d'éthanol plus élevé favorisait généralement l'extraction de la lignine, mais des conditions trop sévères entraînaient également une dégradation indésirable des sucres en acides et sous-produits. Les chercheurs ont pu récupérer des fractions de lignine faiblement contaminées par des sucres et des minéraux, qui pourraient ensuite servir de matière première pour des revêtements, des adhésifs ou d'autres produits avancés.

Des fibres propres au sucre et au méthane

Une fois la pulpe enrichie en cellulose et partiellement débarrassée de la lignine et des sels, les enzymes pouvaient l'attaquer plus facilement. En essais de laboratoire, nombre des pulpes traitées ont libéré presque tout leur glucose potentiel, en particulier celles obtenues par SWE, qui ont atteint une conversion totale pour la plupart des conditions testées. L'équipe a ensuite soumis ces fibres prétraitées à des micro-organismes anaérobies pour mesurer la production de biométhane. Là encore, l'enchaînement des traitements a porté ses fruits : les rendements en méthane ont dépassé 300 millilitres de méthane par gramme de matière volatile pour les deux voies d'extraction, la meilleure condition SWE atteignant environ 336 millilitres. Ces valeurs étaient jusqu'à trois quarts supérieures à celles des fibres qui n'avaient été que extraites sans fractionnement supplémentaire, et la digestion s'est déroulée plus rapidement également.

Trouver le juste équilibre des conditions de traitement

L'étude a comparé de manière systématique des dizaines de combinaisons de température, de durée et de concentration en solvant. Un schéma clair est apparu : des températures modérément élevées (environ 180 °C), des durées plus longues (environ une heure) et un mélange d'éthanol plus riche (60 % en volume) offraient le meilleur compromis entre l'assouplissement de la structure végétale et l'évitement d'une dégradation excessive des sucres. Dans ces conditions, les pertes de cellulose étaient faibles, l'extraction de lignine élevée, les sels fortement réduits, et à la fois la saccharification et la production de méthane maximisées. Fait important, ces bénéfices intervenaient après que des composés bioactifs de valeur aient déjà été capturés lors de la première étape d'extraction, augmentant la valeur globale extraite de chaque kilogramme de biomasse.

Ce que cela signifie pour les industries vertes de demain

Pour un non-spécialiste, la conclusion est qu'une plante de marais salé souvent considérée comme une culture de niche ou même une mauvaise herbe peut être transformée en une ressource polyvalente si elle est traitée judicieusement. En enchaînant extraction douce, traitement organique contrôlé et digestion microbienne, les chercheurs démontrent que la Salicornia peut fournir, à partir d'un même lot de plantes, des produits chimiques de spécialité, des briques de polymères propres et du méthane renouvelable. Ce type d'approche intégrée permet une meilleure valorisation de terres incapables de soutenir des cultures conventionnelles, réduit les déchets et crée plusieurs flux de revenus à partir d'une seule récolte. À mesure que de telles stratégies seront mises à l'échelle, elles pourraient contribuer à réorienter la production d'énergie et de matériaux vers un modèle plus durable et circulaire.

Citation: Monção, M., Al-Dubai, A., Cayenne, A. et al. Sequential extraction and organosolv pretreatment of halophytes: unlocking biomass recalcitrance for bio-based production. Sci Rep 16, 12201 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46584-w

Mots-clés: Salicornia, bioraffinerie d'halophytes, prétraitement organosolv, biométhane, biomasse lignocellulosique