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 0.796 financés par l’ANR RAS Olivier BERNARD COMORE INRIA Sophia-Antipolis PNRB 26/02/ 2008

Introduction : les (micro)algues Potentiel exploité en infime partie dans l’industrie Pharmaceutique, cosmétique Aquaculture Agroalimentaire Épuration de l’eau Plus récemment : Épuration des effluents gazeux (CO2, NOx) Production d’énergie (H2, huiles, hydrocarbures) 200 000 à plusieurs millions d ’espèces PNRB 26/02/ 2008

Production d’acides 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 Rq : il serait temps de songer à se débarasser de ce schéma du « bioréacteur triangulaire »… ;) PNRB 26/02/ 2008

Production d’acides gras Bioproduction stimulée par: Carence en azote ou en silice Exposition à une lumière forte Augmentation du CO2 dissout Choc thermique RAS… sauf peut-etre sur l ’effet du CO2…. Je suis dubitatif. 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 PNRB 26/02/ 2008

Stockage des lipides RAS D’après Chisti, 2007 PNRB 26/02/ 2008

Composition en acides gras D’après Bigogno et al. 2002 PNRB 26/02/ 2008

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

Shamash en 5 tâches ? Tâche 1 : Identification des espèces potentielles Tâche 2 : Compréhension des mécanismes Tâche 3 : Photobioréacteurs Tâche 4 : Extraction/ Caractérisation Je pense qu ’une vue d ’ensemble des différentes tâches du projet introduit mieux les résultats par partenaires. Tâche 5 : Analyse des coûts/ /exploitation PNRB 26/02/ 2008

Résultats : Tâche 1 Tâche 1 : recherche de souches à forte productivité Évaluation multicritères de 60 espèces Tu connais le nombre de critères ? Dans la mesure du possible je décalerais le logo Ifremer hors du graph PNRB 26/02/ 2008

Résultats : tâche 1 Observation des lipides pour différentes espèces RAS… belles photos PNRB 26/02/ 2008

Choix de 8 espèces, puis de 3 espèces Résultats : tâche 1 1 2 3 4 5 6 7 très important moyennement important peu important Choix de 8 espèces, puis de 3 espèces PNRB 26/02/ 2008

Effet des cycles Jour/nuit Résultats : tâche 2 Compréhension des mécanismes de production des lipides : influence d’une carence en azote Phase de carence NO3 Volume total lipides Bon courage Effet des cycles Jour/nuit PNRB 26/02/ 2008

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

Résultats : tâche 2 Caractérisation des plastoglobules de microalgues (microscopie électronique, protéomique, HPLC et GC/MS) Etude de l’expression des gènes d’intérêt (PAP fibrillines, DGAT, ACCase,…) en conditions de carence minérale Etude de mutants affectés dans le stockage d’amidon (hypothèse de la complémentarité des formes de stockage de réserves). Grain d’amidon PGL DGAT TAG ACCase Acétyl CoA Malonyl CoA PAP Fibrilline G6P ADP Glu amylopectine amylose CO2 F6P G1P PEP RAS …. Bon courage Vue simplifiée du métabolisme chloroplastique de synthèse de lipides de réserve et d’amidon Cadarache PNRB 26/02/ 2008

=> Détermination du profil d’irradiance (modèle radiatif) Résultats : tâche 3 Design et optimisation Aspect fondamental : Productivité fixée par l’accès à la lumière (facteur limitant principal) Es Chlamy Ea Chlamy Ea Neochloris Es Neochloris => Détermination du profil d’irradiance (modèle radiatif) Z=z/L = [Ea/(Ea+2bEs)]½  = (Ea + 2bEs)XL Modèle de production en photobioréacteur Détermination des propriétés optiques Bon courage…. Modèles de croissance et de production PNRB 26/02/ 2008

Résultats : tâche 3 Simulations en continu Taux de dilution optimum permettant d’obtenir une productivité maximale fonction des 2 paramètres opératoires fondamentaux des photobioréacteurs: épaisseur optique (liée à la surface spécifique d’éclairement) et flux incident  dépendant de l’espèce considérée A RAS B PNRB 26/02/ 2008

Conclusions De nombreuses possibilités… Un domaine nouveau à explorer De nombreuses promesses à valider De nombreuses possibilités… Conclusion un peu « courte » - évoquer le caractère « innovant » du projet - je placerais l ’aspect médiatisation vers la fin - après de nombreux verrous , en citer peut-etre plus d ’un ? De nombreux verrous (qq g/l d’huile à extraire…) PNRB 26/02/ 2008

Conclusions D’après Pienkos (NREL) 2007 Conclusion un peu « courte » - évoquer le caractère « innovant » du projet - je placerais l ’aspect médiatisation vers la fin - après de nombreux verrous , en citer peut-etre plus d ’un ? D’après Pienkos (NREL) 2007 PNRB 26/02/ 2008