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.
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.