Dans le bois, tout ne se résume pas à la cellulose. Les hémicelluloses représentent entre 20 et 30 % de la biomasse végétale, soit une part considérable encore peu valorisée. Longtemps, elles ont été reléguées au second plan, notamment parce que les procédés industriels actuels les dégradent. « La cellulose est bien connue et valorisée, alors que les hémicelluloses sont longtemps restées le parent pauvre », souligne Christine Chirat, professeure à Grenoble INP - Pagora et chercheuse au LGP2*.
Dans l’industrie papetière, ces polysaccharides sont en effet dissous et dégradés avec la lignine dans la liqueur noire, puis brûlés pour produire de l’énergie. Une solution efficace, mais qui empêche leur valorisation en produits à plus forte valeur ajoutée.
Si les hémicelluloses suscitent aujourd’hui un regain d’intérêt, c’est en raison de leur composition. Contrairement à la cellulose, constituée uniquement de glucose, elles renferment une grande diversité de sucres, dont certains sont rares et dont l’approvisionnement est difficile voire inexistant. « On y trouve du xylose, du mannose, du galactose, de l’arabinose… Ce sont des sucres dits rares, difficiles à obtenir par ailleurs », explique Christine Chirat.
Ces molécules ouvrent la voie à de nombreuses applications. Le xylose permet par exemple de produire du xylitol, un édulcorant utilisé dans les chewing-gums « sans sucre », dans les dentifrices, ou dans les aliments diététiques et pour les diabétiques, ou du furfural, un solvant biosourcé ou qui peut servir à la production de polymères biosourcés. Les oligomères issus des hémicelluloses présentent quant à eux des propriétés prébiotiques, intéressantes pour la santé ou la cosmétique. Autre avantage majeur : cette ressource ne concurrence pas l’alimentation. Issue principalement du bois, elle s’inscrit pleinement dans une logique de bioéconomie durable et circulaire.
Valoriser ces sucres, c’est tout l’enjeu du projet HEMICELLULOSES, qui bénéficie d'une aide de l’État gérée par l'Agence Nationale de la Recherche au titre de France 2030 d’un montant de 1,6 million d’euros dans le cadre du PEPR B-BEST (ANR-25-PEBB-0005).
Sur quatre ans, les équipes vont développer des procédés combinant chimie et biotechnologies pour extraire et transformer ces composés. « L’objectif est de s’intégrer aux bioraffineries existantes, notamment dans l’industrie papetière, sans en perturber l’équilibre énergétique, précise Christine Chirat, coordinatrice du projet HEMICELLULOSES. Nous avons identifié deux points dans le procédé où l’on peut récupérer ces hémicelluloses et développer des procédés verts compatibles avec l’industrie. »
Le projet repose sur une approche pluridisciplinaire, mobilisant plusieurs laboratoires français (LGP2*, G-SCOP** et CERMAV à Grenoble, Institut Pascal à Clermont Ferrand, BioEcoAgro à Lille). Il combine extraction des hémicelluloses, sélection d’enzymes, production à l’échelle pilote, caractérisation avancée de ces mélanges complexes, et étude de l’empreinte environnementale des différents procédés envisagés.
Au-delà des applications, le projet ouvre un champ de recherche encore largement à explorer. Les hémicelluloses restent en effet moins étudiées que les autres composants du bois ou de la biomasse végétale plus largement, en raison de leur structure complexe. « Quand personne n’a encore tout défriché, il y a une autoroute ouverte », résume Christine Chirat.
En valorisant ces coproduits aujourd’hui sous-exploités, le projet HEMICELLULOSES s’inscrit pleinement dans les objectifs du programme national B-BEST, qui vise à développer des procédés bas-carbone et à accélérer la transition vers une bioéconomie circulaire. À terme, il pourrait contribuer à transformer en profondeur l’utilisation de la biomasse, en faisant des hémicelluloses une nouvelle ressource stratégique pour l’industrie.
*CNRS / UGA / Grenoble INP – UGA
** CNRS / UGA / Grenoble INP – UGA
