Circul 
Agronomie

Arbiom

Ecologie Industrielle et Territoriale

  FRANCE

Web : https://arbiom.com/

Contact : https://arbiom.com/contact/

Localisation: Etats-Unis, France

Secteur : Manufacture – Transformation

Date de création : 1997 (anciennement Biométhodes) 

Date de rencontre : Juillet 2020

Maturité du projet : Phase de démonstration industrielle

Pour subvenir aux besoins nutritionnels mondiaux et répondre à l’un des enjeux majeurs du XXIème siècle, Arbiom a développé une solution de conversion de coproduits de l’industrie du bois en ingrédient alimentaire riche en protéines complètes.

Aperçu

  • Dès 2008, un projet de bioraffinerie, mais pour transformer du bois en biocarburants

Arbiom, anciennement Biométhodes, est une société française créé en 1997 au Génopole (ensemble groupé de laboratoires dédiés à la recherche en génétique) d’Evry. L’entreprise s’est tout d’abord spécialisée dans les enzymes, développées dans sa plateforme industrielle Optazyme. A partir de 2008, en partenariat avec l’université américaine Virginia Tech,  Arbiom a développé une technologie de prétraitement de la biomasse lignocellulosique, validée par sa filiale américaine Optafuel à l’échelle pilote.En 2015, la société-mère est devenue américaine, basée dans le Research Triangle Park en Caroline du Nord, la filiale française ayant vocation à porter le programme de démonstration et la première unité commerciale de la société.

  • En 2015, une stratégie réorientée vers une production alimentaire avec le projet BioSkog

Initialement, les bioraffineries Arbiom permettaient de produire des sucres de deuxième génération pour des application « chimie verte » et biocarburants. La baisse drastique du cours du pétrole et la problématique majeure alimentaire à laquelle le monde fait face aujourd’hui ont incité Arbiom à réorienter ses applications sur le secteur porteur de l’agroalimentaire, en particulier des protéines. Arbiom a donc ajouté une nouvelle brique technologique à son procédé de fractionnement de la biomasse lignocellulosique, en optimisant une souche de levure, non OGM et un procédé de fermentation de ces levures leur permettant de produire une grande quantité de protéines de qualité nutritive supérieure. Arbiom a ainsi développé Sylpro®, son premier ingrédient riche en protéines obtenu à partir de bois.

  • Le programme de démonstration, préalable essentiel à la construction d’une unité commerciale

 

Le programme H2020 (BBI-JU) SylFeed

SylFeed est un projet de 4 ans qui se terminera en Septembre 2021. Partiellement financé par l’Europe dans le cadre d’un projet Horizon 2020 à hauteur de 10,9 M€, SylFeed vise à créer une nouvelle chaîne de valeur entre l’industrie du bois et l’industrie aquacole. Le but est de valider à l’échelle industrielle la technologie (avec des partenaires techniques) et le produit (avec de potentiels clients) d’Arbiom. Le consortium, composé de 10 partenaires est coordonné par Arbiom, chaque partenaire apportant une expertise propre dans la chaîne de valeur, depuis l’approvisionnement du bois jusqu’au client final, formulateur d’aliments à destination de l’aquaculture.

Initialement, le programme de démonstration envisageait la construction d’une unité de démonstration à Golbey (Vosges). En 2019, le projet a été réorienté vers l’utilisation de plateformes de démonstration en Belgique ainsi qu’aux Pays-Bas, ce qui permet de diminuer l’investissement, de diminuer le risque opérationnel et de gagner du temps. 

Le programme H2020 NextGen Proteins

En 2019, Arbiom a rejoint, en tant que partenaire, le programme européen Nextgen Proteins, en partie financé par l’Europe. Ce projet, qui regroupe 21 partenaires, a pour vocation de comparer diverses sources de protéines alternatives (bois, insectes, algues). Le but du projet est de comparer ces différentes sources de protéines pour des applications en alimentation animale et également en alimentation humaine, permettant d’appuyer le potentiel de SylPro® sur ces différents marchés.

La prochaine étape : construction d’une première unité commerciale 

La validation technologique et commerciale d’Arbiom et de son produit Sylpro® aboutira à la construction de la première unité commerciale de la société, qui se fera en partenariat avec un industriel de l’amont, ce qui permettra une mutualisation d’une partie des installations et une sécurisation de l’approvisionnement de la matière première.

  • une 30aine d’employés en France et aux Etats-Unis
  • Un futur produit hautement protéique (> 60% de protéines)
  • 7 fois moins d’émission de CO2 que des concentrés de soja
  • Ecologie industrielle et territoriale :

Pour rappel, l’ADEME définit l’écologie industrielle et territoriale (EIT, ou aussi symbiose industrielle), comme le “mode d’organisation interentreprises caractérisé par des échanges de flux ou une mutualisation de besoins. L’écologie industrielle et territoriale vise à optimiser les ressources sur un territoire, qu’il s’agisse d’énergies, d’eau, de matières, de déchets mais aussi d’équipements et d’expertises, via une approche systémique qui s’inspire du fonctionnement des écosystèmes naturels.” 

Par ailleurs, le bioraffinage est selon l’Agence Internationale de l’Énergie le pilier central de la bioéconomie.

Arbiom s’inscrit dans cette démarche via leur projet de bioraffinerie en partenariat avec un industriel. A la clé, une mutualisation des équipements, des flux d’eau et d’énergie, une plus grande sécurité dans l’approvisionnement et une diversification des débouchés.

  • Approvisionnement durable :

Le bois est une matière première abondante en France, et représente un grand potentiel de valorisation. Arbiom propose donc une solution d’optimisation de l’exploitation de cette ressource, pour proposer une alternative durable aux protéines existantes (soja, farines de poisson). De fait, en faisant le pont entre deux filières, ils construisent un débouché durable à la filière du bois et fournissent une source durable à la filière des protéines alimentaires.

fonctionnement du projet

Tout d’abord, qu’est-ce qu’une bioraffinerie ?

Toute bioraffinerie est un système technologique global défini comme une combinaison de technologies physiques, chimiques et/ou biologiques de déconstruction, séparation et fonctionnalisation visant à transformer de façon durable de la biomasse en produits commerciaux intermédiaires ou finis : des aliments pour l’homme et les animaux, des produits chimiques, des matériaux et de l’énergie. Une bioraffinerie, c’est donc en résumé une usine plus intelligente et plus durable, qui s’inscrit dans son environnement.

Comme présenté dans l’histoire du projet, l’avantage concurrentiel d’Arbiom vient principalement de l’intégration d’une technologie de fractionnement de la biomasse lignocellulosique avec un procédé optimisé de fermentation pour produire un ingrédient riche en protéines. Forts de cette technologie et de cette expertise unique, le but d’Arbiom est désormais de sécuriser et de développer la chaîne de valeur complète, du bois à la fourchette. 

Transformer du bois en protéines alimentaires, comment est-ce possible ?

La chaîne de valeur d’Arbiom est en théorie assez simple. Il s’agit de déconstruire le bois en molécules de cellulose, puis en sucres fermentescibles car en effet, le bois est en partie composée de sucres. Les sucres servent ensuite de milieu pour la croissance des levures, optimisées par Arbiom pour s’adapter aux sucres de bois et pour produire une grande quantité de protéines à haute valeur nutritionnelle.

 

Dans les faits comme vous pouvez le voir ci-dessus, ce procédé se construit en plusieurs étapes :

  1. Un prétraitement du bois (des copeaux de plaquettes industrielle, des chutes de scieries etc) avec une attaque acide pour déconstruire la biomasse lignocellulosique en lignine ;
  2. Une hydrolyse enzymatique de l’hémicellulose qui libère des sucres de type C5 ;
  3. Une hydrolyse enzymatique de la cellulose qui libère des sucres de type C6 ;
  4. A ce milieu riche en sucres est ajouté des levures optimisées et sélectionnées par Arbiom (non OGM) qui se développent par fermentation ;
  5. Le milieu riche en levures est ensuite lavé, séché, et conditionné pour donner le produit final SylPro®

SylPro® est un produit hautement protéique (> 60% de protéines) avec un profil d’acides aminés (notamment lysine, méthionine, et thréonine) et une digestibilité optimale pour l’alimentation animale. Il se positionne donc comme un réel concurrent des sources de protéines traditionnelles (par exemple la farine de poisson ou le concentré de protéines de soja), dont les profils en acides aminés ne sont pas complets. Il présente de plus des avantages significatifs d’un point de vue environnemental et économique par rapport aux autres sources de protéines commercialisées. 

Un tel produit est atteint grâce à l’utilisation d’une souche de levure améliorée et optimisée par Arbiom. La souche d’Arbiom est déjà approuvée par les autorités américaines, canadiennes et européennes pour des applications dans l’alimentation animale et humaine. SylPro® représente une alternative durable aux sources de protéines conventionnelles, avec un impact environnemental inférieur (peu de terre et d’eau sont nécessaires à sa fabrication).

Depuis 2018, des tests à grande échelle, en interne et auprès de potentiels clients sont effectués dans le cadre de la validation commerciale du produit, ce qui permettra de lancer la commercialisation dès 2021. Les bénéfices de SylPro® ont été récompensés par de nombreux prix : c’est à la fois un produit naturel, économique, traçable, durable, source de protéines pour l’alimentation tant humaine qu‘animale et ainsi un produit particulièrement novateur.

approche de développement durable

De nombreux bénéfices environnementaux sont à noter pour le futur produit SylPro® d’Arbiom. Le projet de synergie industrielle permettra notamment de diminuer l’impact environnemental du produit (parce que la production sera localisée et parce qu’il y aura un minimum de pertes dans le processus). Dans le contexte actuel où 70% des protéines alimentaires sont importées de l’étranger, SylPro® possède des bénéfices importants en termes d’émission de CO2 (Arbiom a déjà démontré que leur produit était 7 fois moins émetteur en CO2 qu’une alternative traditionnelle, les concentrés de soja), d’utilisation d’eau, d’utilisation d’énergie mais aussi d’occupation des sols.

Une Analyse de Cycle de Vie de SylPro® est en cours, ce qui permettra de justifier quantitativement les bénéfices environnementaux du futur produit. Les résultats devraient paraître d’ici la fin de l’année 2020.

Malgré les nombreuses forêts recouvrant son territoire, la France souffre aujourd’hui d’un essoufflement des industries du bois et du papier, qui peinent à trouver un équilibre économique leur permettant de sécuriser leurs activités historiques. La filière bois représente aujourd’hui le second déficit économique français derrière le pétrole, et ses acteurs sont face à la nécessité de trouver de nouveaux modèles économiques, viables sur le long terme, via notamment une diversification de leurs activités et une optimisation de la valorisation des co-produits de leurs activités historiques. 

Tout en participant à la diversification de cette filière en perte de vitesse, les protéines d’Arbiom se vendraient à un prix sensiblement similaire aux protéines pour l’alimentation animale sur le marché, et seraient donc tout autant accessibles. 

A l’origine, le projet s’inscrit dans une demande de protéines à l’échelle mondiale. Une hausse de 70% de la demande en protéines est prévue d’ici 2050, et les protéines seront donc le nutriment le plus en manque en termes de quantité. La production de protéines à partir de bois est très intéressante d’un point de vue social car elle permet ainsi de proposer des protéines complètes au niveau nutritionnel et monétairement accessibles, sans entrer en compétition avec un usage alimentaire, ni dans l’occupation des sols.

Par ailleurs, la bioraffinerie permettrait de contribuer à la croissance économique et à la création d’emplois durables : augmenter les revenus des producteurs de biomasse en diversifiant leurs activités tout en sécurisant les emplois dans l’industrie de l’amont (bois, papeteries, etc.).

Reproductibilité & perspectives d'évolution

Le projet d’Arbiom est-il rentable ?

Bien que nous n’ayons pas pu estimer les coûts de production et de fonctionnement de la bioraffinerie, nous pensons que le modèle d’Arbiom est tout à fait rentable. La demande est réelle, avec 4 marchés cibles sur lesquels ils comptent se positionner (alimentation des porcelets, des poissons, des animaux de compagnie et alimentation humaine) sont en très forte croissance, avec par exemple pour la nourriture pour poisson un taux de croissance annuel de 7.2% prévu entre 2020 et 2025 pour atteindre 71.6 milliards de dollars en 2025.

Dans ce cas, pourquoi est-ce si compliqué de construire une bioraffinerie ?

En France, à part la bioraffinerie de Pomacle-Bazancourt (production de sucre, d’éthanol d’autres coproduits à partir de betterave, de blé et de luzerne), et la bioraffinerie de La Mède (biocarburant à partir de maïs), on ne dénombre pas d’autres bioraffineries industrielles malgré une demande croissante en produits biosourcés. La construction d’une bioraffinerie industrielle est très onéreuse et de nombreux projets échouent au stade de développement industriel. Au-delà de la faisabilité technique, il s’agit en particulier de sécuriser les financements en jouant sur plusieurs leviers :

  • Sécuriser des partenariats avec des sites industriels existant afin de mutualiser l’utilisation d’utilités déjà disponibles. L’écologie industrielle et territoriale est donc un réel atout pour les projets de bioraffinerie !
  • Réduire son CAPEX, soit l’investissement total du projet
  • Associer investissements publics et privés, avec notamment une incitation forte des aides publiques (un investisseur débloque et incite d’autres investisseurs). 
  • Sécuriser les débouchés des produits, avec par exemple des volumes contractualisés.

La validation technologique et commerciale d’Arbiom et de son produit Sylpro® aboutira à la construction de la première unité commerciale de la société, qui se fera en partenariat avec un industriel de l’amont, ce qui permettra une mutualisation d’une partie des installations et une sécurisation de l’approvisionnement de la matière première. 

Il est clair que dans le cadre de la transition énergétique et de la bioéconomie, le concept de bioraffinerie sera amené à se développer et jouer un rôle croissant dans la transformation de coproduits de biomasses en produits biosourcés. 

Nous sommes ravis d’avoir pu interviewer des collaborateurs d’Arbiom et analyser leur projet qui propose une solution innovante de l’alimentation durable. Le succès d’une bioraffinerie repose sur un travail de longue haleine, et l’étude de cette entreprise nous a permis de mieux comprendre les freins et les leviers d’un tel projet. 

Les bioraffineries incarnent selon nous le modèle à suivre pour les usines d’aujourd’hui et de demain dans le domaine du végétal, et sont de parfaits exemples du pilier “Ecologie Industrielle et Territoriale” de l’Économie Circulaire.

Pour l’instant, les produits d’Arbiom ne sont pas encore commercialisés mais nous espérons du fond du cœur que leur projet se concrétisera, et que de nombreuses autres bioraffineries durables verront à termes le jour en France et dans le monde.

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