LES MICRO-ALGUES, une usine photosynthétique pour le recyclage du CO2

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1 LES MICRO-ALGUES, une usine photosynthétique pour le recyclage du CO2
et la production de biocarburants? Face au réchauffement climatique et à l’épuisement des ressources fossiles, les biocarburants de 1ère et 2ème générations n’ont pas su apporter de solutions idéales. La production de biocarburants à partir de cultures de micro-algues apparaît aujourd’hui comme une alternative. Bien que microscopiques, ces organismes vivants ont des qualités naturelles qui en font des usines potentielles très efficaces pour la fixation du CO2 (limitation de l’effet de serre) et la production de lipides susceptibles d’être utilisés comme biocarburants (algo-carburants). Qu’est ce qu’une micro-algue? C’est un organisme aquatique photosynthétique unicellulaire et microscopique (Photographie 1), qui fixe le CO2 et synthétise différents composés, notamment des lipides (Photographie 2). Il existe plus de espèces de micro-algues d’eau douce ou d’eau de mer d’où un grand potentiel d’utilisations en aquaculture, alimentation humaine, santé, énergie et environnement. Pourquoi utiliser des micro-algues pour fabriquer des biocarburants? Avantages et inconvénients des algo-carburants - rendement plus important que les oléagineux, - pas de concurrence avec l’alimentaire, - valorisation du CO2, - pollution contrôlée, - pas de déforestation. - extraction coûteuse des lipides, - destruction de la biomasse pour l’extraction, risques de contamination des écosystèmes. Culture des micro-algues et extraction des lipides DEUX GRANDS MODES DE PRODUCTION : - Culture en bassin ouvert ou Raceway (Photographie 3) : - le plus répandu - rendement biomasse: t/ha/an - risque de contamination - Photobioréacteurs (Photographie 4) : - contrôles des paramètres (T°C, pH, [CO2], [P], [N]) - très coûteux - rendement biomasse: 100 t/ha/an EXTRACTION (Photographie 5) L’extraction de lipides se fait par : - pression : 70% - utilisation d’hexane : 99%, mais coûteux et contraintes environnementales - trans-estérification avec méthanol (Figure 1) Photographie 3 : Raceway Photographie 1 : Dunaliella salina, une espèce de micro-algue Localisation des principaux projets mondiaux sur les algo-carburants Ces dernières années, une émergence de nombreux projets est mise en évidence à l’échelle mondiale sur la production d’algo-carburants dans le but d’optimiser la croissance des micro-algues (sélection de souches et conditions de cultures) et l’extraction des lipides. Photographie 4 : Photobioréacteurs tubulaires LIPOGENESE Photographie 2 : Gouttelettes lipidiques (plastoglobules) dans un chloroplaste TRANSESTERIFICATION Figure 1 : Voie de trans-estérification CARBON TRUST (2001) SAPPHIRE ENERGIE (2008) PETROSUN (2001) GREENFUEL (2001) Projet SRCA BFS (bio fuel systems) Tsukuba Projet SHAMASH (2007) Photographie 5 : Extraction des lipides Les caractéristiques en terme de vitesse de croissance et de production de lipides (Tableau 1) font des micro-algues le matériel biologique avec le meilleur potentiel de production de biocarburants. Notre visite à l’IFREMER Le laboratoire de Physiologie et Biotechnologie des Algues de l’Ifremer de Nantes apporte son expertise sur la production de biomasse chez différentes souches (Photographie 6) de microalgues notamment en photobioréacteurs (Photographie 7) avec des rendements jusqu’à 30g/m²/j. Micro-algues marines et d’eau douce Contenu maximum en lipides (% poids sec) Production de lipides (mg/l/jour) Nannochloropsis 29,2 Chaetoceros calcitrans CS 178 39,8 17,6 Chlorella vulgaris F&M-M49 18,8 34,75 Scenedesmus sp. DM 21,1 53,9 Photographie 6 : Algothèque (souches en conservation) Selon son directeur J.P Cadoret : « Les micro-algues sont une technologie pleine d’espoir où il reste tout à découvrir dans divers domaines comme la santé (traitement du cancer), l’énergie (algo-carburants), l’environnement (dépollution) et la cosmétique ». Tableau 1 : Variations du contenu maximum et de la production journalière de lipides selon les espèces de micro-algues (contenu lipidique jusqu’à 80% du poids sec pour les plus productrices)  Photographie 7 : Production de biomasse en photobioréacteur tubulaire de 120L Malgré les obstacles et les coûts de production , les algo-carburants représentent une perspective intéressante pour l’avenir. Associé au monde industriel, cette production pourrait être rentable et permettre le recyclage du CO2. Projet Pro Micro-algues 1A : Ait Bellah Lamiaa, Baldini Laura, Béchu Thomas, Braconnier Camille, Damar Julien, Ferré Anne-Sophie, Gillard Shirley, Irubetagoyena Gillen, Journault Charlène, Poyat Yannick, Vidal Marjorie, Tutrice: S. Piutti