Glossaire

énergie : capacité à produire un mouvement ou un changement d’état, en joules (kg m2s–2)

méthanisation : processus biologique de dégradation de la matière organique par des micro-organismes. Son produit majoritaire est le méthane (CH4).

capacitance : capacité de stockage d’énergie électrique par unité de masse, en farads par kilo (F kg –1 ou C2s2m–2kg–2)

cogénération : conversion d’énergie en au moins deux formes utiles différentes au sein d’un même dispositif

surface spécifique : superficie d’un objet ou d’un matériau rapportée à sa masse ou à son volume. Cette grandeur caractérise une capacité d’interaction (calorique, chimique...) du matériau avec son milieu.

oxydoréduction : transfert d’électron(s) entre deux espèces chimiques. L’espèce qui gagne au moins un électron est dite réduite ; celle qui en perd est dite oxydée.

rendement (de conversion énergétique) : rapport entre l’énergie utile obtenue et l’énergie accessible au dispositif de conversion

DOSSIER
Le plein d'énergies

Biocarburants marins

Des microalgues aux petits oignons

ou comment l’on cherche à mettre au point une production industrielle de biodiesel.
par Jérémy PRUVOST, Professeur à l’Université de Nantes, chercheur à l’unité mixte de recherche GEPEA, « Génie des procédés, environnement, agroalimentaire » (Université de Nantes/école des mines de Nantes/Oniris-Nantes)
Un photobioréacteur © GEPEA (UMR 6144)

La culture de microalgues présente des avantages a priori sur celle des végétaux terrestres, tels que des rendements à l’hectare plus élevés et la possibilité de produire une biomasse utile sans occuper ni polluer des sols qu’on souhaite réserver à d’autres fins. Source de lipides, de protéines et de pigments, elle pourrait aussi servir à recycler le CO2 de fumées industrielles et certains rejets de stations d’épuration (nitrates et phosphates, principalement).

Nous étudions les possibilités d’exploiter les microalgues notamment en tant que nouvelle source de combustibles comme le dihydrogène et, à plus court terme, des huiles (en majeure partie des triglycérides) transformables en ester méthylique d’acides gras ou « biodiesel ». Il s’agit de mettre au point des procédés inédits (de culture des algues, d’extraction et de transformation des huiles) qui soient fiables, économiquement rentables, écologiquement satisfaisants en particulier en matière d’utilisation d’eau, de faible consommation énergétique et qui assurent une exploitation renouvelable. Cette recherche en génie des procédés fait appel à plusieurs disciplines : biologie pour comprendre le comportement des microalgues ; physique pour utiliser au mieux la lumière solaire ; chimie, pour optimiser le milieu de culture... Elle est longue, aussi, car elle requiert de nombreuses études en laboratoire. Celles-ci incluent la conception et la fabrication de différents dispositifs (photobioréacteurs) expérimentaux et, pour une variété de microalgues choisie, des tests de différentes conditions de culture portant sur l’intensité et variabilité de l’ensoleillement, la température, l’apport en nutriments, la quantité de microalgues dans le photobioréacteur, etc.

L’apport des couches minces
Après une dizaine d’années de travaux, nous sommes parvenus à dégager un ensemble de conditions de culture qui paraissent proches des conditions optimales. Nous avons développé un prototype nommé AlgoFilm dont la technique de culture en couches minces de microalgues apporte une productivité à l’hectare trois fois plus importante et divise par 100 les volumes d’eau nécessaires par rapport aux techniques usuelles en bassins ouverts. En atteignant 6 tonnes d’huile par hectare et par an, cette productivité n’est désormais plus très éloignée des objectifs industriels, qui sont d’au moins 10 t/ha/an. Nous avons aussi affiné les modèles théoriques (portant par exemple sur les effets des variations de température ou d’ensoleillement) utiles à l’amélioration du procédé et à la prévision de la production dans des conditions autres que celles du laboratoire.

Ces avancées lèvent des obstacles majeurs à la mise en oeuvre d’une production industrielle en culture intensive contrôlée, mais elles doivent être validées par des expérimentations menées sur des prototypes de grande dimension soumis à l’ensoleillement naturel. Un projet régional de plateforme préindustrielle est actuellement à l’étude ; il doit aussi mettre à l’épreuve des procédés d’extraction et de transformation en situation d’exploitation réaliste.

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