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Photobioréacteur expérimental. Le système industriel utilisera uniquement l'énergie solaire. |
Utiliser des microalgues pour produire des biocarburants est au cœur
de Shamash1, un projet financé à hauteur
de 0,8 million d'euros par l'ANR et soutenu par les pôles
de compétitivité Mer
(Toulon) et Capénergies (Cadarache). Les microalgues ont des
avantages notables sur les espèces oléagineuses terrestres
dans ce domaine. Tout d'abord leur rendement peut atteindre jusqu'à trente
fois celui des oléagineux terrestres. Ensuite, les algues se
développant en milieu liquide, leur culture contrôlée
en circuit fermé permet de limiter les rejets d'engrais
et de pesticides dans la nature. Enfin, bien que plus onéreuse
car demandant plus de technologie sophistiquée, l'extraction
de lipides s'accompagne de nombreux sous-produits valorisés
par l'industrie pharmacologique et cosmétique.
Tous ces atouts font des microalgues des candidates de choix pour la production
de biocarburants, mais encore faut-il mettre au point un système adéquat
de production à haut rendement. À cet effet, le projet Shamash
regroupe des spécialistes de l'optimisation des procédés
biotechnologiques ainsi que des spécialistes des biocarburants, de l'extraction,
de la purification de lipides, de la culture, de la physiologie et de l'utilisation
de microalgues.
L'équipe COMORE de l'INRIA Sophia Antipolis, qui coordonne
le projet, s'occupe plus particulièrement de modéliser les
mécanismes complexes se produisant au sein des cultures afin de déterminer
les conditions optimales de production de lipides et autoriser ainsi un contrôle
rigoureux du milieu de culture. En effet, si les microalgues sont capables de
produire jusqu'à 60 à 70 % de leur poids de lipides, il faut
néanmoins créer les situations propices à une telle accumulation.
Or il se trouve que ce phénomène ne se produit qu'en cas
de carence d'éléments indispensables à leur croissance,
comme l'azote, et que cette situation ne peut qu'être transitoire :
la production de lipides s'arrête naturellement après un laps
de temps et le stock de lipides est à nouveau consommé. Pour maintenir
la production il faut donc envisager des carences périodiques en éléments
nutritifs. Par ailleurs, les cultures sont très denses et la lumière
ne pénètre pas au-delà de quelques centimètres ce
qui implique qu'elles doivent être régulièrement mélangées
pour optimiser les conditions d'accès à la lumière
des cellules. Il s'agit donc pour les chercheurs de COMORE de quantifier
le stress nécessaire et de contrôler la périodicité de
ce stress afin d'assurer une production optimale de lipides. Une coopération étroite
avec le laboratoire d'océanographie de Villefranche permettra de
préciser le modèle en tenant compte des résultats obtenus
sur des cultures réelles. Ce modèle sera ensuite repris par l'Ifremer
et l'université de Nantes pour optimiser la circulation des microalgues
dans les bio-réacteurs expérimentaux (voir illustration).
1 Le projet Shamash réunit l'équipe COMORE de l'INRIA Sophia Antipolis, le laboratoire d'océanographie de Villefranche sur Mer (CNRS), l'Ifremer, le CEA à Cadarache et l'université de Nantes ainsi que le Cirad de Montpellier, le CNRS, l'université d'Aix en Provence et Valcobio, un industriel (PME) spécialisé dans l'extraction des huiles des oléagineux terrestres.
