Valorisation de substrats complexes et peu coûteux pour la production d'acide lactique par voie biologique

Au Québec, une nouvelle norme de gestion des déchets organiques entrera en vigueur en 2020. L'enfouissement des déchets organiques, comme les résidus agroalimentaires, sera interdit et de nouvelles voies de valorisation de ces déchets doivent donc être proposées. L'industrie agroalimentaire doit donc trouver des solutions afin de valoriser ces déchets. Les résidus agroalimentaires sont riches en sucres fermentescibles, comme le fructose, le glucose et le galactose, et sont donc des substrats envisageables pour toutes valorisations biotechnologiques. L'industrie papetière, importante au Québec, doit composer avec une nouvelle concurrence, soit l'essor des nouveaux médias numériques. L'industrie papetière doit donc trouver des solutions afin de conserver sa rentabilité. Dans cette optique, l'essor des bioraffineries ouvre plusieurs voies de recherche. Un co-courant du procédé de pâte Kraft soluble, comportant principalement des hémicelluloses, est inutilisé et pourrait avoir aussi un bon potentiel dans un bioprocédé, une fois hydrolysé pour y libérer les sucres, principalement du xylose. Par contre, celui-ci contient une quantité d'inhibiteurs potentiellement problématique. Le procédé de pâte thermomécanique, qui permet de séparer les sucres de la lignine dans la biomasse, permet donc de créer un courant, l'hydrolysat de pâte thermomécanique, composé essentiellement de glucose et de xylose. Ces trois substrats sont donc utilisés, dans ce mémoire, comme source de carbone pour le bioprocédé de production d'acide lactique grâce à une bactérie lactique polyvalente, Lactobacillus rhamnosus. L'acide lactique est utilisé dans plusieurs industries, mais, présentement, une importante augmentation de la demande de ce produit est causée par l'industrie du bioplastique. En effet, l'acide lactique est un précurseur important pour la production d'acide polylactique, un plastique biodégradable. L'hydrolysat Kraft n'a pas permis la production d'acide lactique, car les composés toxiques présents dans le substrat, combiné à la nature moins fermentescible des sucres disponibles (xylose) ont inhibé la fermentation lactique avec Lactobacillus rhamnosus et ce, même avec des ajouts d'azote et de minéraux. Par contre, l'hydrolysat de pâte thermomécanique a permis la production de 66,9 g/L d'acide lactique et démontre une productivité de 1,9 g d'acide lactique/g de sucre consommé, avec des ajouts d'azote et de minéraux. Les résidus agroalimentaires ont permis de produire 62,5 g /L d'acide lactique et ont démontré une productivité de 1,5 g d'acide lactique/g de sucre consommé, avec des ajouts d'azote et de minéraux, bien qu'une concentration de 42,8 g/L ait été atteinte sans l'ajout de minéraux.