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Shamash PNRB 26/02/ 2008 Shamash Production de biocarburants lipidiques par des microalgues Projet ANR-PNRB Labéllisé auprès des poles de compétitivité.

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1 Shamash PNRB 26/02/ 2008 Shamash Production de biocarburants lipidiques par des microalgues Projet ANR-PNRB Labéllisé auprès des poles de compétitivité CAPEnergie et Mer Budget : 2.8 Millions dont financés par lANR Olivier BERNARD COMORE INRIA Sophia-Antipolis

2 Shamash PNRB 26/02/ 2008 Introduction : les (micro)algues Potentiel exploité en infime partie dans lindustrie –Pharmaceutique, cosmétique –Aquaculture –Agroalimentaire –Épuration de leau Plus récemment : –Épuration des effluents gazeux (CO2, NOx) –Production dénergie (H2, huiles, hydrocarbures) à plusieurs millions d espèces

3 Shamash PNRB 26/02/ 2008 Production dacides gras Certaines espèces peuvent contenir 60-80% de leur masse en acides gras Essentiellement sous forme de triglycérides Accumulation transitoire Remarque: Botryococcus braunii peut produire des hydrocarbures

4 Shamash PNRB 26/02/ 2008 Bioproduction stimulée par: -Carence en azote ou en silice -Exposition à une lumière forte -Augmentation du CO2 dissout -Choc thermique Production dacides gras

5 Shamash PNRB 26/02/ 2008 Avantages des microalgues - Rendements de production (x30) - Nombreux sous-produits valorisables - Fixation contrôlée du CO2 - Technologie exploitable dans les pays en voie de développement

6 Shamash PNRB 26/02/ 2008 Stockage des lipides Daprès Chisti, 2007

7 Shamash PNRB 26/02/ 2008 Composition en acides gras Daprès Bigogno et al. 2002

8 Shamash PNRB 26/02/ 2008 LPPE & Valcobio Extraction lipides CIRAD Caractéristiques et utilisation carburant IFREMER Sélection espèces à potentiel GEPEA Photobioréacteurs CNRS-LOV Métabolisme lipides CEA Mécanismes métaboliques INRIA Modélisation & contrôle INRIA Coordination Projet Shamash Partenariat Shamash

9 Shamash PNRB 26/02/ 2008 Tâche 1 : Identification des espèces potentielles Tâche 2 : Compréhension des mécanismes Tâche 3 : Photobioréacteurs Tâche 4 : Extraction/ Caractérisation Tâche 5 : Analyse des coûts/ /exploitation ? Shamash en 5 tâches

10 Shamash PNRB 26/02/ 2008 Tâche 1 : recherche de souches à forte productivité Résultats : Tâche 1 Évaluation multicritères de 60 espèces

11 Shamash PNRB 26/02/ 2008 Observation des lipides pour différentes espèces Résultats : tâche 1

12 Shamash PNRB 26/02/ 2008 Choix de 8 espèces, puis de 3 espèces très importantmoyennement importantpeu important Résultats : tâche 1

13 Shamash PNRB 26/02/ 2008 Compréhension des mécanismes de production des lipides : influence dune carence en azote NO 3 lipides Phase de carence Effet des cycles Jour/nuit Résultats : tâche 2 Volume total

14 Shamash PNRB 26/02/ 2008 PHA body Oil body : réticulum endoplasmique (graines) TAG bodyPlastoglobules : chloroplastes TAG, fibrillin, DGAT, VTE1 Végétaux supérieurs Procaryotes Microalgues Compréhension des mécanismes de production et de stockage des lipides Une étude in silico des génomes de plusieurs microalgues indique la présence de gènes spécifiques des plastoglobules chloroplastiques. Cadarache Résultats : tâche 2

15 Shamash PNRB 26/02/ Caractérisation des plastoglobules de microalgues (microscopie électronique, protéomique, HPLC et GC/MS) - Etude de lexpression des gènes dintérêt (PAP fibrillines, DGAT, ACCase,…) en conditions de carence minérale - Etude de mutants affectés dans le stockage damidon (hypothèse de la complémentarité des formes de stockage de réserves). Grain damidon PGL DGAT TAG ACCase Acétyl CoA Malonyl CoA PAP Fibrilline G6PADP Gluamylopectine amylose CO 2 F6PG1P PEP Vue simplifiée du métabolisme chloroplastique de synthèse de lipides de réserve et damidon Cadarache Résultats : tâche 2

16 Shamash PNRB 26/02/ Détermination des propriétés optiques => Détermination du profil dirradiance (modèle radiatif) Z=z/L = [Ea/(Ea+2bEs)] ½ = (Ea + 2bEs)XL Es Chlamy Ea Chlamy Ea Neochloris Es Neochloris Aspect fondamental : Productivité fixée par laccès à la lumière (facteur limitant principal) Design et optimisation -Modèles de croissance et de production Modèle de production en photobioréacteur Résultats : tâche 3

17 Shamash PNRB 26/02/ 2008 Simulations en continu Taux de dilution optimum permettant dobtenir une productivité maximale fonction des 2 paramètres opératoires fondamentaux des photobioréacteurs: épaisseur optique (liée à la surface spécifique déclairement) et flux incident dépendant de lespèce considérée A B Résultats : tâche 3

18 Shamash PNRB 26/02/ 2008 Un domaine nouveau à explorer Conclusions De nombreuses promesses à valider De nombreuses possibilités… De nombreux verrous (qq g/l dhuile à extraire…)

19 Shamash PNRB 26/02/ 2008 Conclusions Daprès Pienkos (NREL) 2007


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