Introduction aux biosurfactants:
Dans le domaine de la formulation des produits détergents, l’innovation durable n’est plus une option : c’est une exigence.
Ayant géré l’innovation au sein d’une PME active dans la formulation de détergents pendant 15 ans, j’ai eu l’opportunité de développer des produits à base de biosurfactants, alliant performance et respect de l’environnement.
Comme beaucoup d’entre vous, je m’efforce d’identifier des ingrédients capables de concilier efficacité, sécurité et réduction de l’impact environnemental. Les tensioactifs chimiques classiques restent aujourd’hui des références incontournables en matière de performance : leur capacité à nettoyer, émulsifier ou mouiller est indéniable, et c’est en grande partie grâce à eux que nos formulations atteignent leurs objectifs.
Mais soyons lucides : ces mêmes ingrédients suscitent de plus en plus d’interrogations quant à leur impact environnemental.
Leur impact environnemental est difficile à ignorer, notamment en ce qui concerne leur persistance dans les effluents et les effets potentiels sur la santé humaine. Et ce n’est pas qu’une préoccupation de laboratoire : les consommateurs, eux aussi, modifient leurs comportements. Ils sont de plus en plus nombreux à vouloir éviter certaines molécules, par principe de précaution ou par choix de mode de vie. En parallèle, les industriels cherchent à revoir leurs formulations pour répondre à ces attentes tout en respectant des normes environnementales de plus en plus strictes.
C’est dans ce contexte que les biosurfactants attirent un intérêt croissant. Et pour de bonnes raisons. Ces agents de surface naturels, produits par des micro-organismes, apportent une réponse concrète à plusieurs défis : leur toxicité est faible, leur biodégradabilité est excellente, et ils sont généralement considérés comme sûrs pour l’environnement. Mais ce n’est pas tout : ils peuvent être fabriqués à partir de ressources renouvelables, et même valoriser des déchets agro-industriels. On est donc en plein dans les principes de l’économie circulaire et de la chimie verte.
Leur comportement en formulation est particulièrement intéressant : réduction de la tension de surface, stabilité des émulsions, propriétés moussantes... Le tout avec une empreinte environnementale nettement plus faible. On les voit déjà apparaître dans des secteurs où la sécurité et la biocompatibilité sont critiques, comme les cosmétiques, l’agroalimentaire ou les produits pharmaceutiques. Et ce n’est que le début.
Car du côté de la production, les choses bougent vite : les recherches actuelles se concentrent sur des procédés plus efficaces, utilisant des substrats à bas coût, ce qui améliore leur viabilité économique. Résultat : ces biomolécules, encore émergentes il y a quelques années, s’installent désormais comme de véritables leviers pour repenser nos formulations, sans compromis sur la performance.
Si vous travaillez sur de nouvelles gammes, si vous vous interrogez sur l’évolution des attentes clients, ou si vous cherchez à verdir vos formules de manière crédible et durable, les biosurfactants méritent toute votre attention. Ce ne sont plus de simples alternatives : ce sont des solutions d’avenir.
Qu'est-ce qu'un Biosurfactant ?
Pour saisir l’intérêt des biosurfactants, il est essentiel de commencer par comprendre leur nature. Les biosurfactants sont des molécules amphiphiles d'origine biologique. Concrètement, cela signifie qu’une partie de la molécule est attirée par l'eau (hydrophile), tandis que l’autre préfère les substances grasses ou huileuses (hydrophobe). Cette double affinité leur permet de jouer un rôle clé dans de nombreuses applications industrielles, de la détergence à la formulation de cosmétiques.
Ces composés sont principalement produits par des micro-organismes tels que des bactéries, des levures ou des champignons, souvent comme métabolites secondaires. Aujourd’hui, la recherche se concentre sur leur production à partir de sources économiques et renouvelables. En particulier, les déchets agricoles et industriels représentent des ressources prometteuses. Les scientifiques explorent également des micro-organismes capables de produire ces biosurfactants dans des conditions extrêmes, comme des environnements à haute température ou à faible pH, ouvrant ainsi la voie à des procédés de production plus robustes et diversifiés.
La structure amphiphile des biosurfactants leur confère des propriétés tensioactives exceptionnelles. Leur capacité à réduire la tension de surface d’un liquide, comme l’eau en contact avec l’air, ou à diminuer la tension interfaciale entre deux liquides non miscibles, comme l’huile et l’eau, est fondamentale. Cette réduction de la tension facilite des processus essentiels, comme l’émulsification. En stabilisant les mélanges d'huile et d'eau sous forme d'émulsions, les biosurfactants permettent une meilleure dispersion des matières grasses dans l’eau. C'est cette capacité à « séparer » des composés hydrophobes qui leur confère un rôle clé dans de nombreuses applications, notamment dans le domaine du nettoyage, où la réduction de la tension superficielle est essentielle pour éliminer les graisses et les salissures.
Mais ce n’est pas tout : certains biosurfactants vont encore plus loin. Ils sont également reconnus pour leur capacité à former de la mousse, un atout dans de nombreuses formulations, ainsi que pour leurs propriétés détergentes. En résumé, les biosurfactants sont des agents multifonctionnels qui ne se contentent pas de remplir une seule fonction, mais qui peuvent améliorer l’efficacité des produits dans une multitude de contextes.
En combinant durabilité et performance, ces molécules naturelles se positionnent comme un levier incontournable pour repenser nos produits de demain.
L'intérêt des biosurfactants en détergence ?
L'intérêt croissant pour les biosurfactants dans le secteur des détergents repose sur plusieurs avantages clés, qui répondent non seulement aux défis actuels du marché, mais aussi aux attentes grandissantes des consommateurs.
L'un des principaux atouts des biosurfactants réside dans leur nature respectueuse de l'environnement. En étant produits par des organismes vivants – principalement des micro-organismes – ces tensioactifs naturels contrastent avec leurs homologues synthétiques, souvent issus de la pétrochimie. Leur faible toxicité, voire leur toxicité quasi inexistante, et leur capacité à se biodégrader rapidement les rendent particulièrement adaptés aux applications de détergence. Les biosurfactants ne persistent pas dans l’environnement, ce qui est un avantage considérable, car ils finissent souvent dans les systèmes d'eaux usées après usage. Cette caractéristique est essentielle dans un contexte où les consommateurs exigent de plus en plus des produits naturels et moins impactant pour l’environnement et la santé humaine. De plus, ils sont perçus comme des "biomolécules de nouvelle génération", idéales pour construire un avenir plus durable.
Les biosurfactants sont des molécules amphiphiles, capables d’interagir à la fois avec des phases aqueuses et huileuses. Cette caractéristique unique leur confère des propriétés tensioactives puissantes, permettant de réduire la tension de surface et la tension interfaciale entre deux liquides immiscibles. Ces propriétés sont indispensables pour assurer une fonction de nettoyage efficace. Leur polyvalence se révèle également dans leur utilisation dans des secteurs variés tels que les produits pharmaceutiques, les cosmétiques, les soins personnels, et même l'industrie alimentaire. Leur acceptation dans ces domaines sensibles témoigne de leur biocompatibilité et de leur sécurité, des critères particulièrement recherchés dans les formulations de détergents, notamment ceux en contact avec la peau ou les textiles délicats.
Les propriétés tensioactives des biosurfactants – réduction de la tension de surface, émulsification, détergence et formation de mousse – sont directement applicables aux besoins spécifiques des détergents. Bien que la comparaison directe de leur performance avec celle des tensioactifs synthétiques reste en partie à explorer, un aspect fondamental émerge : il est possible de re-synthétiser des agents tensioactifs parfaitement adaptés à chaque application en combinant différents composants de biosurfactants ou en modifiant leurs structures. Ce potentiel de personnalisation et d’optimisation ouvre la voie à des formulations très performantes, répondant spécifiquement aux exigences de nettoyage les plus complexes.
L’intégration des biosurfactants dans les détergents représente une véritable innovation stratégique. En utilisant ces molécules naturelles, les entreprises ont l’opportunité de développer des produits qui répondent à la demande croissante de durabilité et de sécurité tout en offrant des performances spécifiques ou des profils uniques. Cette approche innovante permet non seulement de se différencier sur le marché, mais aussi de participer activement à une chimie plus verte et à un cycle de vie des produits plus responsable. C'est un moyen de concilier innovation, durabilité, et performance, tout en s’alignant avec les attentes d'un marché de plus en plus conscient de son impact environnemental.
Biosurfactants : production microbienne et applications
L'exploration des biosurfactants révèle une diversité étonnante tant au niveau de leurs structures que de leurs fonctions. Parmi les plus étudiés, on trouve les glycolipides, qui combinent une partie glucidique à des chaînes lipidiques. Les rhamnolipides, produits principalement par Pseudomonas aeruginosa, en sont un exemple emblématique, avec des structures bien documentées comme le mono-rhamnose-di-lipide. De même, les mannosylerythritol lipids (MELs) représentent une catégorie de glycolipides très prometteuse, reconnue pour ses propriétés sur mesure et son potentiel élevé dans de nombreuses applications. À cela s’ajoutent les trehalolipides, une autre famille qui attire l'attention pour ses caractéristiques intéressantes. En plus des glycolipides, les lipopeptides, comme la surfactine produite par Bacillus subtilis, constituent une classe importante de biosurfactants, combinant acides gras et chaînes peptidiques qui possèdent des activités remarquables, tant au niveau de la surface que sur le plan biologique.
La production des biosurfactants repose sur les capacités métaboliques des micro-organismes qui les génèrent, principalement à travers la fermentation microbienne. Pour garantir la viabilité économique de la production à grande échelle, l'utilisation de matières premières à faible coût devient essentielle. Des déchets agro-industriels (résidus agricoles et alimentaires), des déchets issus des industries laitières et sucrières, des graisses animales, voire des déchets contaminés par des hydrocarbures, sont utilisés dans ce cadre. Cette approche présente un double avantage : elle réduit les coûts tout en valorisant des flux de déchets. Cependant, une fois produits, les biosurfactants sont souvent présents sous forme brute dans le milieu de fermentation, nécessitant plusieurs étapes de purification pour atteindre les niveaux de pureté requis par certains secteurs comme la pharmacie et l'alimentation. Les méthodes d'extraction incluent l'ultrafiltration, l'extraction liquide-liquide, la précipitation acide, ainsi que des techniques telles que le fractionnement par mousse ou l'adsorption.
L'optimisation de la fermentation, l'application de la biotechnologie de pointe et l'intégration de la bioinformatique permettent aujourd'hui d'améliorer significativement le rendement de la production et de concevoir des souches microbiennes plus performantes.
Les applications des biosurfactants sont vastes et en pleine expansion, tirant parti de leurs propriétés uniques. Le secteur pharmaceutique est l'un des plus prometteurs. Ces molécules sont envisagées pour diverses applications, comme les systèmes d'administration de médicaments, les traitements antimicrobiens, la cicatrisation des plaies, voire dans le cadre de thérapies contre le cancer. Leur potentiel s'étend également aux molécules antivirales, antiprolifératives, et immunomodulatrices. De plus, leur capacité à perturber les biofilms microbiens ouvre de nouvelles avenues pour le traitement des infections. Grâce à leur faible toxicité, ces biosurfactants trouvent aussi leur place dans des produits de consommation courante : insectifuges, solutions pour lentilles de contact, antiacides, produits pour bébés et dentifrices, entre autres.
Outre la santé, les biosurfactants connaissent un grand succès dans d'autres industries. Dans le secteur cosmétique, leur faible toxicité et leur efficacité les rendent très recherchés. De plus, l'industrie alimentaire tire parti de leurs caractéristiques uniques pour développer des produits plus sûrs et plus écologiques. L'agriculture et la biotechnologie bénéficient également de leurs propriétés. Même l'industrie pétrolière les adopte, les utilisant dans des applications comme la fracturation hydraulique, les opérations de forage et la démulsification des émulsions pétrole-eau.
Un domaine d'application où les biosurfactants font une réelle différence est la biorémédiation, en particulier dans la décontamination des sols pollués par les hydrocarbures. Grâce à leur capacité à abaisser la tension de surface et interfaciale, ils favorisent la solubilité et la biodisponibilité des polluants pour les micro-organismes dégradateurs. Des études ont démontré que l'utilisation de biosurfactants peut considérablement améliorer la dégradation des hydrocarbures. De nombreuses souches de micro-organismes producteurs de biosurfactants, comme celles de Pseudomonas (notamment Pseudomonas aeruginosa), Bacillus (telles que Bacillus subtilis et Bacillus amyloliquefaciens), Acinetobacter, Rhodococcus, ou même des consortiums bactériens, sont étudiées pour leur capacité à dégrader des hydrocarbures comme les alcanes et les composés aromatiques. L'utilisation de ces consortiums bactériens, en particulier, s'avère particulièrement efficace, car elle combine différentes souches capables d'apporter des gènes cataboliques divers, créant des effets synergiques, dont la production de biosurfactants par certaines souches pour faciliter l'accès aux polluants pour d'autres.
Producteurs européens de biosurfactants pour la détergence
L’Europe, forte de son cadre réglementaire exigeant et de son tissu d’innovation, concentre plusieurs acteurs majeurs dans ce domaine, chacun développant des approches singulières pour adresser les marchés de la détergence, des soins personnels ou encore de la dépollution.
Voici un bilan des principaux producteurs européens de biosurfactants adaptés à la détergence, en détaillant leurs types, leurs origines et leurs avantages spécifiques.
Evonik Industries (Allemagne/Slovaquie) – L’industrialisation des rhamnolipides
En 2024, Evonik, acteur majeur de la chimie de spécialité, a franchi une étape importante en inaugurant la première unité industrielle de rhamnolipides en Europe. Ces biosurfactants sont obtenus par fermentation microbienne, à partir de sucre de maïs européen. Une solution qui s’inscrit pleinement dans une logique de durabilité.
Il existe plusieurs types de biosurfactants. Les rhamnolipides, produits par Pseudomonas aeruginosa, et les sophorolipides, issus de levures comme Candida bombicola et fabriqués à partir d’huiles végétales. Evonik mise sur des matières premières renouvelables, comme le maïs ou le colza, sans recours à l’huile de palme ou de coprah.
Les avantages sont nombreux :
- Biodégradabilité élevée,
- Bonne tolérance cutanée,
- Efficacité à faible dose,
- Pas d’impact environnemental significatif,
- Conformité avec la réglementation REACH.
Ces biosurfactants sont adaptés à de nombreuses applications : produits ménagers, soins capillaires ou nettoyants industriels.
Wheatoleo (France) – Valorisation de la biomasse lignocellulosique
Wheatoleo, entreprise française engagée dans la chimie verte, développe des tensioactifs biosourcés à partir de coproduits agricoles et de sucres lignocellulosiques. Son modèle repose sur la circularité et le soutien à l’économie locale.
Parmi les produits phares :
- les alkylpolyglycosides (APG),
- et d'autres tensioactifs non ioniques issus de matières végétales.
Les matières premières proviennent de ressources renouvelables, comme :
- des sucres non alimentaires extraits du bois ou de la betterave,
- des coproduits issus du colza ou des céréales.
Les avantages sont clairs :
- 100 % biosourcé, sans pétrochimie,
- faible empreinte carbone,
- adapté aux formules sans eau,
- production locale et traçabilité assurée.
Ces tensioactifs trouvent leur place dans des domaines variés : détergence verte, hygiène, soins corporels et même agriculture.
AmphiStar (Belgique) – Biotechnologie et sur-mesure
AmphiStar, spin-off belge spécialisée dans les bioprocédés, mise sur la fermentation microbienne pour donner une seconde vie aux déchets organiques. Son objectif : produire des biosurfactants sur-mesure, à la fois efficaces et durables.
Elle utilise principalement :
- des déchets alimentaires comme des fruits et légumes invendus,
- et des coproduits de l’agro-industrie.
Grâce à un procédé de fermentation contrôlée, AmphiStar fabrique des glycolipides personnalisables, adaptés aux besoins des formulateurs.
Les avantages sont multiples :
- valorisation de déchets qui seraient autrement perdus,
- création de biosurfactants “designés” selon des spécifications précises,
- faible impact environnemental,
- et une réduction concrète des déchets organiques.
Ces ingrédients trouvent leur place dans des produits du quotidien : détergence, hygiène, nettoyage industriel, textile…
Cosun Biobased Experts (Pays-Bas) – L’agriculture coopérative au service de la chimie verte
Cosun, entreprise néerlandaise issue d’une coopérative sucrière, illustre parfaitement comment l’agriculture peut nourrir l’innovation verte. Depuis plusieurs années, elle valorise les coproduits issus de la transformation de la betterave sucrière et de la chicorée, non plus seulement pour l’alimentation ou l’énergie, mais aussi pour la chimie de spécialité. L’ambition est claire : faire émerger une chimie biosourcée, efficace, traçable et circulaire.
À partir des sucres extraits des résidus agricoles, Cosun développe des précurseurs de tensioactifs, utilisés notamment dans la formulation de biosurfactants comme les alkylpolyglycosides (APG) ou les esters de sucre. Ces molécules, 100 % d’origine végétale, sont à la fois douces pour la peau et redoutablement efficaces en détergence. Grâce à leur très bonne biodégradabilité et leur innocuité environnementale, elles s’intègrent facilement dans des formulations écoresponsables.
Cosun ne se limite pas à fournir des ingrédients. Son modèle repose sur une vraie logique de co-développement avec les coopératives agricoles partenaires. Cette proximité garantit une traçabilité optimale, tout en permettant d’innover à partir de ressources locales peu valorisées. La boucle est ainsi bouclée : produire mieux à partir de ce que l’on a déjà, en minimisant l’impact sur l’environnement.
Les ingrédients développés par Cosun sont aujourd’hui utilisés dans une variété d’applications : produits ménagers écologiques, soins corporels, nettoyants industriels, mais aussi dans le traitement de l’eau ou les formulations agricoles.
BASF (Allemagne) – L’innovation par l’open innovation
Acteur majeur de la chimie mondiale, BASF explore depuis plusieurs années des voies plus durables pour concevoir les ingrédients du quotidien. L’une de ses priorités : développer des biosurfactants performants, capables de remplacer les tensioactifs issus de la pétrochimie, sans compromis sur l’efficacité.
Pour y parvenir, BASF s’appuie sur des partenariats stratégiques avec des start-ups spécialisées dans la fermentation microbienne. Parmi les molécules les plus prometteuses qu’elle développe, on trouve les sophorolipides. Ces tensioactifs nouvelle génération combinent biodégradabilité, faible toxicité et excellentes propriétés moussantes ou nettoyantes, selon leur structure.
L’approche de BASF repose sur une logique d’innovation ouverte : elle co-développe ces solutions avec ses partenaires pour accélérer leur mise à l’échelle et leur adoption dans des marchés variés. Cette collaboration permet d’optimiser à la fois les procédés de fermentation et les propriétés des molécules obtenues.
Résultat : des biosurfactants polyvalents, adaptés aussi bien aux produits ménagers qu’aux soins cosmétiques ou aux nettoyants industriels. Le tout avec une empreinte environnementale réduite, grâce à l’utilisation de biomasse renouvelable et à des procédés respectueux des ressources.
Croda (Royaume-Uni) – Transparence et certification
Croda s’inscrit depuis longtemps dans une démarche de chimie durable. Avec sa gamme ECO, l’entreprise propose une large palette de tensioactifs non ioniques biosourcés, conçus à partir de matières premières végétales exclusivement renouvelables. Cette gamme se distingue par sa certification USDA BioPreferred®, qui garantit l’absence totale d’ingrédients d’origine pétrochimique.
Parmi les tensioactifs proposés, on retrouve notamment les alkylpolyglycosides (APG), issus de la réaction entre des sucres végétaux et des alcools gras provenant d’huiles renouvelables. Ces molécules sont reconnues pour leur douceur, leur excellente biodégradabilité et leur efficacité dans des formulations aussi bien ménagères que cosmétiques.
L’un des engagements forts de Croda avec la gamme ECO réside dans la traçabilité complète des matières premières utilisées. Chaque ingrédient est sourcé de manière responsable, dans une logique de transparence et de durabilité.
Les performances, quant à elles, sont au rendez-vous : que ce soit pour la détergence, l’hygiène personnelle ou les applications industrielles, ces biosurfactants offrent une efficacité équivalente, voire supérieure, aux solutions conventionnelles, tout en réduisant l’empreinte fossile globale des produits.
Holiferm Ltd (Royaume-Uni) – Fermentation continue de sophorolipides
Holiferm, une spin-off de l’Université de Manchester, a développé un procédé de fermentation continue qui permet de produire des sophorolipides de façon efficace et durable. En utilisant des matières premières renouvelables, cette méthode optimise la production tout en réduisant les déchets et les coûts.
Les sophorolipides fabriqués par Holiferm sont biodégradables et doux pour la peau, ce qui les rend parfaits pour les produits cosmétiques, les soins personnels et les nettoyants ménagers. Leur pouvoir nettoyant naturel et leur efficacité à faible dose répondent bien aux attentes actuelles pour des produits plus respectueux de l’environnement.
Perspectives des biosurfactants en détergence
Malgré leurs avantages indéniables, le premier obstacle majeur reste leur viabilité économique. À ce jour, la production industrielle de biosurfactants reste plus coûteuse que celle des tensioactifs classiques, en raison des coûts de fabrication et de purification souvent élevés. Ces coûts sont un frein important, notamment pour des applications de masse, où la compétitivité avec des produits à bas prix, comme les tensioactifs pétrochimiques, est cruciale.
Un autre point qui complique leur adoption est l’utilisation d’organismes génétiquement modifiés (OGM) dans la production. Bien que les avancées en génie génétique permettent d’améliorer les rendements de production de ces molécules, la question des OGM reste un sujet sensible, surtout auprès du grand public. L’acceptation de ces technologies dépendra largement des efforts de sensibilisation et d'une réglementation transparente qui rassureront les consommateurs.
En parallèle, il reste des lacunes dans nos connaissances fondamentales. Par exemple, la compréhension des mécanismes de biodégradation des biosurfactants et de leurs interactions avec les environnements naturels est encore limitée. Pour que ces produits soient pleinement intégrés dans des applications industrielles, il est nécessaire de mieux comprendre leur comportement, ainsi que les liens entre leur structure chimique et leurs propriétés de surface. Une telle compréhension pourrait permettre de mieux adapter les biosurfactants aux besoins spécifiques des différents secteurs.
Malgré ces difficultés, des solutions sont en cours d’exploration. La recherche se concentre sur l’utilisation de matières premières peu coûteuses, comme les déchets agro-industriels, ce qui pourrait non seulement réduire les coûts de production, mais aussi contribuer à la gestion des déchets. Par ailleurs, des progrès sont réalisés en ingénierie microbienne et dans les méthodes de purification, permettant ainsi de rendre les biosurfactants plus abordables et accessibles à grande échelle.
En somme, bien que le chemin vers une adoption généralisée des biosurfactants soit encore semé d’embûches, les pistes de développement sont nombreuses. L’amélioration des processus de production, l’optimisation des matières premières, ainsi que la recherche continue sur leurs propriétés et leurs applications permettront sans doute de lever ces obstacles. Les biosurfactants ont un réel potentiel pour transformer des industries clé, en particulier celles où la durabilité et l’écologie sont des priorités, et il ne fait aucun doute qu’ils joueront un rôle de plus en plus important dans les années à venir.
Qu'en pensez-vous ?
Les biosurfactants représentent-ils, selon vous, l'avenir des détergents durables ? Avez-vous déjà exploré leur utilisation dans vos propres formulations ou réfléchi à leur intégration dans vos projets ?
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