Un nouveau bois génétiquement modifié peut stocker du carbone et réduire les émissions

Des chercheurs de l’Université du Maryland ont modifié génétiquement des peupliers pour produire du bois de construction à haute performance sans utiliser de produits chimiques ni de traitement énergivore. Fabriqué à partir de bois traditionnel, le bois d’ingénierie est souvent considéré comme une alternative renouvelable aux matériaux de construction traditionnels comme l’acier, le ciment, le verre et le plastique. Il a également la capacité de stocker du carbone plus longtemps que le bois traditionnel car il peut résister à la détérioration, ce qui le rend utile dans les efforts de réduction des émissions de carbone.

Mais le véritable obstacle à la durabilité du bois d’ingénierie est qu’il nécessite un traitement avec des produits chimiques volatils et une quantité importante d’énergie, et produit des déchets considérables. Les chercheurs ont modifié un gène dans des peupliers vivants, qui ont ensuite produit du bois prêt à être transformé sans traitement.

La recherche a été publiée en ligne le 12 août 2024 dans le Journal Matière.

« Nous sommes très heureux de démontrer une approche innovante qui combine le génie génétique et le génie du bois, pour séquestrer et stocker durablement le carbone dans une forme de super bois résiliente », a déclaré Yiping Qi, professeur au département de phytologie et d’architecture paysagère de l’UMD et auteur correspondant de l’étude. « La séquestration du carbone est essentielle dans notre lutte contre le changement climatique, et ce bois modifié pourrait trouver de nombreuses utilisations dans la bioéconomie du futur. »

Avant que le bois puisse être traité pour lui conférer des propriétés structurelles telles qu’une résistance accrue ou une résistance aux UV, ce qui lui permet de remplacer l’acier ou le béton, il doit être débarrassé de l’un de ses principaux composants, appelé lignine.

Auparavant, les chercheurs de l’UMD avaient développé avec succès des méthodes permettant d’éliminer la lignine à l’aide de divers produits chimiques, tandis que d’autres avaient exploré l’utilisation d’enzymes et de la technologie des micro-ondes. Avec cette nouvelle recherche, Qi et ses collègues ont cherché à développer une méthode qui ne dépend pas de produits chimiques, ne produit pas de déchets chimiques et ne consomme pas de grandes quantités d’énergie.

En utilisant une technologie appelée édition de base pour éliminer un gène clé appelé 4CL1, les chercheurs ont pu cultiver des peupliers avec une teneur en lignine inférieure de 12,8 % à celle des peupliers de type sauvage. Ce résultat est comparable aux traitements chimiques utilisés dans la transformation des produits en bois d’ingénierie.

Qi et ses collaborateurs ont fait pousser leurs arbres modifiés côte à côte avec des arbres non modifiés dans une serre pendant six mois. Ils n’ont observé aucune différence dans les taux de croissance ni aucune différence significative dans la structure des arbres modifiés et non modifiés.

Pour tester la viabilité de leur peuplier génétiquement modifié, l’équipe, dirigée par le professeur de science et d’ingénierie des matériaux, Liangbing Hu, l’a utilisé pour produire de petits échantillons de bois comprimé à haute résistance similaire aux panneaux de particules, souvent utilisés dans la construction de meubles.

Le bois comprimé est obtenu en trempant le bois dans de l’eau sous vide, puis en le pressant à chaud jusqu’à ce qu’il atteigne près d’un cinquième de son épaisseur d’origine. Le processus augmente la densité des fibres du bois. Dans le bois naturel, la lignine aide les cellules à conserver leur structure et les empêche d’être comprimées. La teneur en lignine plus faible du bois traité chimiquement ou génétiquement modifié permet aux cellules de se comprimer jusqu’à une densité plus élevée, augmentant ainsi la résistance du produit final.

Pour évaluer les performances de leurs arbres génétiquement modifiés, l’équipe a également produit du bois compressé à partir du peuplier naturel, en utilisant du bois non traité et du bois traité avec le processus chimique traditionnel pour réduire la teneur en lignine.

Ils ont constaté que le bois de peuplier génétiquement modifié compressé avait des performances comparables à celles du bois naturel traité chimiquement. Tous deux étaient plus denses et plus de 1,5 fois plus résistants que le bois naturel compressé non traité.

Le bois génétiquement modifié comprimé avait une résistance à la traction comparable à celle de l’alliage d’aluminium 6061 et du bois comprimé qui avait été traité chimiquement.

Ces travaux ouvrent la voie à la production d’une variété de produits de construction à un coût relativement faible et de manière écologiquement durable, à une échelle qui peut jouer un rôle important dans la lutte contre le changement climatique.