Le domaine de la biologie industrielle promet depuis deux décennies de changer la façon dont nos sociétés produisent des carburants, matériaux et composés chimiques de toute nature. Aujourd’hui, l’essentiel de ces composés est issu du pétrole, puis transformé dans les raffineries et les usines chimiques. Le pétrole pourrait bientôt venir à manquer, et ses filières sont polluantes : l’utilisation de chaque tonne de pétrole émet environ 3,5 tonnes de CO2 dans l’atmosphère.
Les procédés de biologie industrielle sont bien plus vertueux : il s’agit de convertir des ressources végétales, renouvelables, en composés d’intérêt industriel. On utilise pour ce faire des bactéries ou des levures ayant été reprogrammées, et menées dans des procédés de fermentation à grande échelle. On calcule pour ces filières des émissions de CO2 environ trois fois plus faibles par rapport à celles des filières pétrolières équivalentes.
La biologie industrielle prend ses racines aux débuts de l’humanité : la fermentation de l’éthanol (bière, vin) est décrite dès la haute antiquité. La production biologique d’acide acétique (vinaigre) est également très ancienne. Le vingtième siècle a vu quelques nouveaux procédés émerger : procédé ABE (acétone-butanol-éthanol), acides aminés pour l’alimentation humaine ou animale... Mais la place industrielle de ces procédés est restée assez limitée dans ce siècle largement dominé par le pétrole.
Au début du XXIe siècle, une société de chimie américaine, Dupont, a décidé de miser gros sur la biologie industrielle, confortée dans ce choix par un premier succès, celui de la conversion à échelle industrielle d’amidon de maïs en propanediol. Et une nouvelle vague de start-up de biologie industrielle a vu le jour, principalement aux États-Unis et en Europe.
Le pétrole n’est pas inépuisable
Dans un premier temps, ces sociétés se sont appuyées sur le postulat que le pétrole viendrait bientôt à manquer, et qu’il faudrait trouver de nouveaux moyens de production. Cette idée, renforcée par le choc de 2008 qui avait vu le prix du baril de pétrole à 150 $, ce qui semblait démontrer que le marché du pétrole était tendu, a gagné le grand public et a créé un terreau propice aux sociétés de biologie industrielle. Une première vague de sociétés se sont introduites en bourse, ce qui leur a donné un accès plus important aux investissements. Les parcours boursiers de ces sociétés se sont, dans un premier temps, très bien déroulés.
Toutefois, à partir de 2014, la situation de l’ensemble du domaine s’est détériorée : la production exponentielle de pétrole de schiste aux États-Unis a infirmé cette vision d’une offre de pétrole défaillante. Le prix du pétrole, qui s’était depuis plusieurs années stabilisé autour de 100 $/baril, a chuté en dessous de 50 $/baril. L’état d’esprit général a changé : plus de pic pétrolier, plus de besoin de solution alternative, plus de besoin de biologie industrielle.
Les années 2015-2019 ont été très dures pour les sociétés de biologie industrielle. Le leader du domaine, Dupont, a connu des difficultés importantes qui l’ont amené à se réorganiser complètement dans le cadre d’une fusion avec Dow. Certaines start-up, pourtant très avancées dans leur développement, ont fait faillite (Solazyme, BioAmber, Green Biologics...). D’autres (Amyris, Gevo, Metabolic Explorer, Fermentalg, Global Bioenergies) ont vu leur capitalisation boursière fondre.
Accompagner les changements de mentalité
Le domaine est sorti de cette période noire à la fin de la décennie, sous l’effet de deux forces très différentes :
– d’abord, le domaine de la cosmétique s’est lancé dans une quête environnementale très puissante. Les femmes ne souhaitent plus, aujourd’hui, mettre sur leur peau des produits dérivés du pétrole, et sont prêtes à payer plus cher des produits issus de la Nature. Les ingrédients issus de la biologie industrielle peuvent donc être commercialisés avec un premium de prix important sur leurs équivalents d’origine fossile ;
– ensuite et surtout, une prise de conscience que le réchauffement climatique était maintenant une réalité de court terme a eu lieu dans les pays occidentaux. Les citoyens et les États ont compris que la transition environnementale doit avoir lieu sans délai, au risque sinon de rendre la planète invivable à l’échelle d’une génération seulement. La biologie industrielle apparaît, avec le solaire et l’éolien, comme une des principales solutions pour prévenir la catastrophe annoncée du réchauffement climatique.
A donc émergé, pour les sociétés de biologie industrielle, une planche de salut de court terme : la cosmétique, et un nouveau sens, ancré au cœur des préoccupations de nos sociétés : la lutte contre le réchauffement climatique. Sous cette double impulsion, les sociétés du domaine sont progressivement sorties des difficultés : le niveau des levées de fonds dans le domaine a largement augmenté, aux États-Unis notamment. De nouvelles sociétés se sont cotées en bourse : Afyren en France ; Zymergen, Lanzatech et Ginkgo Bioworks aux États-Unis. Les valorisations ont progressé, et même flambé de l’autre côté de l’Atlantique.
Des technologies faites pour durer
Cette vision que la biologie industrielle pourrait impacter le monde, qui germait déjà dans la feuille de route des pionniers de la biologie industrielle il y a 20 ans, a fait son chemin dans les esprits et a maintenant atteint le devant de la scène. Vingt ans, c’est long à l’échelle d’une vie humaine, mais bien court à l’échelle d’un domaine industriel : les technologies qui sont mises en place aujourd’hui dureront plus de cent ans, à l’image des procédés de chimie inventés au début du XXe siècle et toujours exploités aujourd’hui.
De nombreuses opportunités de court terme existent et prennent appui sur la quête de naturalité du domaine de la cosmétique. Un par un, les ingrédients cosmétiques seront convertis à la naturalité afin que les formules soient, dès 2030, entièrement ou très majoritairement d’origine naturelle. Des premiers succès ont déjà été obtenus : le squalane et le farnesane d’Amyris, le propanediol de Metabolic Explorer et l’isododécane de Global Bioenergies ont atteint le marché, soit comme ingrédient soit directement sous la forme de produits finis. Ces premiers succès installeront les usines de biologie industrielle dans le paysage économique. Elles permettront au domaine de transiter vers le grand défi qui l’attend : la production à gros volumes de commodités et de carburants.
La question du prix : essentielle
Dans les plastiques, les caoutchoucs et plus généralement les produits de commodités, les opportunités sont nombreuses mais l’équation économique est difficile à résoudre : les produits bio-sourcés sont généralement plus coûteux que ceux issus du pétrole. Un premium de prix est donc nécessaire pour que ces produits bio-sourcés puissent trouver leur place ; mais la volonté des clients finaux de payer plus cher un produit sur le seul critère qu’il pollue moins n’est pas le cas général. Chaque cas est différent et les lignes bougent d’année en année : certains domaines, qui semblaient éloignés de toute idée de premium de prix, commencent aujourd’hui à les considérer.
Un des principaux défis du domaine réside aujourd’hui dans le domaine des biocarburants aériens : en effet, le dogme est aujourd’hui que le transport terrestre sera réglé par l’électrique, mais que l’aérien ne pourra pas l’être, à cause du poids trop élevé des batteries. L’hydrogène a été proposé comme vecteur énergétique mais pose de lourdes contraintes de stockage. La solution la plus simple semble de produire des carburants identiques à ceux utilisés aujourd’hui, non plus à base de pétrole mais en utilisant des ressources renouvelables trois fois moins productrices de CO2. Cette solution présenterait l’avantage de ne pas avoir à modifier l’immense flotte d’avions existants. Une course est lancée pour mettre au point, à l’échelle industrielle, la meilleure technologie, c’est-à-dire celle qui produira le biokérosène au meilleur ratio qualité/coût.
Ici aussi, la question du prix est essentielle. Mais les carburants d’aviation étant des produits encadrés réglementairement et fiscalement à l’échelle nationale, des mesures incitant ou forçant leur incorporation peuvent être mises en place. C’est ce qui s’est passé pour les biocarburants routiers : une taxe d’environ 1 € par litre existe depuis longtemps sur tous les carburants routiers, et favorise l’émergence des biocarburants qui échappent à cette taxe. Leur incorporation est d’ailleurs obligatoire à environ 8 % dans l’essence routière comme dans le diesel.
Un alignement fiscal serait bienvenu
Un alignement fiscal des carburants aériens sur les carburants routiers paraît logique : il semble en effet étonnant que l’aérien, utilisé par une clientèle d’affaires ou pour le tourisme, soit moins taxé que le transport routier, de première nécessité pour les salariés devant se rendre à leur travail.
La biologie industrielle se place maintenant au cœur des débats de société : on a parlé de la lutte réchauffement climatique, mais la réindustrialisation du pays devrait être également évoquée. En effet, la logistique des matières premières implique que les biocarburants soient produits localement, ce qui contribuera à remettre de l’activité dans les régions agricoles. Le sujet des ressources doit lui aussi être traité : la production de produits pour la cosmétique est trop limitée pour poser des questions de concurrence d’usage. Mais la production de carburants pourrait devenir suffisamment importante pour empiéter sur la production alimentaire. Des grandes marges de manœuvre existent (gaspillage d’un tiers des ressources, consommation excessive de viande qui coûte à produire dix fois son poids en céréales...), mais il sera nécessaire d’encadrer les pratiques et définir les règles.
Laissant derrière elle cette parenthèse difficile des années 2015-2019, la biologie industrielle semble maintenant sur une trajectoire de croissance. Les prochaines années devraient voir la concrétisation de nombreux projets industriels, la création de nombreuses nouvelles sociétés, la croissance des sociétés déjà établies et l’émergence de licornes. Nous ne sommes pas ici dans un modèle de croissance explosive, de court terme, comme ce peut être le cas dans le domaine de l’informatique. Notre domaine fait partie du monde industriel, avec son inertie liée à des investissements élevés et des temps de développement longs. Les moteurs qui l’animent semblent désormais bien repartis.
