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RÉSUMÉ
Certains organismes photosynthétiques sont capables de capturer le CO2 atmosphérique et de produire une biomasse riche en huile. Cette huile est considérée, de ce fait, comme une ressource renouvelable qui pourrait devenir une alternative aux hydrocarbures fossiles. Cet article fournit une définition détaillée de ce que l'on entend par microalgue, huile, biocarburant, et donne un état de l'art des technologies de culture, de récolte, d'extraction d'huile et de conversion en biodiesel, du laboratoire à l'échelle pilote, soulignant les verrous biotechnologiques et technologiques à lever dans l'avenir.
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Eric MARECHAL : Directeur de recherche CNRS, chef de l'équipe Homéostasie des glycérolipides Laboratoire de physiologie cellulaire et végétale, Institut de recherche en sciences et technologies pour le vivant, CEA Grenoble, France
INTRODUCTION
Certains organismes photosynthétiques sont capables de capturer le CO2 atmosphérique et de produire une biomasse riche en huile. Cette huile est considérée, de ce fait, comme une ressource renouvelable qui pourrait devenir une alternative aux hydrocarbures fossiles. Cet article fournit une définition détaillée de ce que l'on entend par microalgue, huile, biocarburant, et donne un état de l'art des technologies de culture, de récolte, d'extraction d'huile et de conversion en biodiesel, du laboratoire à l'échelle pilote, soulignant les verrous biotechnologiques et technologiques à lever dans l'avenir.
Some photosynthetic organisms can capture atmospheric CO2 and produce a biomass, with high levels of oil. This oil is therefore considered as a renewable resource, which could become an alternative to fossil hydrocarbons. This article provides a detailed definition of what is meant by microalgae, oil and biofuel, and gives a brief state of the art of technologies for cultivation, harvesting, oil extraction and conversion into biodiesel, from the laboratory to the pilot scale, highlighting the biotechnological and technological challenges which should be addressed in the future.
Biotechnologies, procédés d'extraction, biodiesel, biokérosène, culture des microalgues, extraction d'huile, biocarburant
Biotechnologies, extraction processes, biodiesel, jetfuel, microalgae cultivation, oil-extraction, biofuel
Domaine : Techniques de production et de transformation de microalgues
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Génie génétique, biologie moléculaire, biotechnologies, culture de micro-organismes, extraction d'huiles
Domaines d'application : Biocarburants, bioénergie, biomolécules, chimie verte, lubrifiants, cosmétique, nutrition humaine et animale
Principaux acteurs français :
Pôles de compétitivité : Institut de biologie de l'École normale supérieure – Laboratoire de génomique des organismes photosynthétiques (IBENS Paris) ; Institut de biologie physico-chimique (IBPC Paris) ; Laboratoire de génie des procédés – environnement – agro-alimentaire (GEPEA Saint Nazaire) ; Laboratoire de bioénergétique et biotechnologie des bactéries et microalgues (LB3M – CEA Cadarache) ; Laboratoire de physiologie cellulaire & végétale (LPCV-CEA Grenoble) ; Université Pierre et Marie Curie – Laboratoire de génomique fonctionnelle des diatomées (UPMC Paris)
Centres de compétence : Mer Bretagne, Mer Méditerranée, Végépolys, Trimatec, Axelera
Industriels : Algenics's, Algosource Technologies, Algaestream, Alpha Biotech, Bioalgostral Océan, Fermentalg, Greensea, Innovalg, Microphyt, Phycosource, Roquette, Microphyt, Total Énergies Nouvelles
Autres acteurs dans le monde : DSM Nutritional-Martek, Lonza, Nisshin Oillio Group, Solazyme, Dow, Unilever
Contact : [email protected]
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VERSIONS
- Version courante de févr. 2021 par Eric MARÉCHAL
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Contexte7. Conclusion
Les microalgues oléagineuses sont une ressource prometteuse pour l'avenir, mais les efforts sont encore importants pour lever plusieurs verrous technologiques. Côté biologie, la recherche amont doit être soutenue afin de combler les lacunes de connaissances sur les nouveaux modèles d'organismes photosynthétiques, de cribler la biodiversité marine et d'en exploiter au mieux le potentiel, de développer et mettre en œuvre des méthodes d'ingénierie génétique pour maîtriser les microalgues comme des usines cellulaires, cela par des approches de biologie synthétique, de concilier production de biomasse et accumulation d'huile et enfin de produire une huile de qualité appropriée . Les questions à résoudre sont nombreuses. Comment améliorer l'efficacité de la photosynthèse ? Comment améliorer la capture de CO2 par les cellules ? Comment réduire le besoin en nutriments dont l'azote et le phosphate ? Comment améliorer la pénétration de la lumière dans des cultures denses ? Comment orienter le métabolisme carboné vers les huiles ? Comment mener les cellules à sécréter de l'huile ? Comment favoriser l'autofloculation de la biomasse pour aider à la récolte ?
Côté procédés, les systèmes de culture sont à optimiser pour assurer la production en masse en maîtrisant les paramètres eau, lumière et gaz, ainsi que la récolte. La mise en place de fermes de production s'intègre à l'échelle des territoires dans des problématiques de gestion et de qualité des eaux usées. L'extraction de l'huile, enfin, est une des questions les plus difficiles, partant d'un matériel hydraté et intégré à l'intérieur de cellules biologiques, en tentant de limiter l'utilisation de solvants, la production d'émulsion ou la destruction des coproduits. Il est aujourd'hui évident que la production de biocarburants à partir de microalgues nécessitera encore de nombreuses années, dans un contexte plus général qui est celui de la chimie verte.
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BIBLIOGRAPHIE
-
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(5) - RAZZAK (S.A.), HOSSAIN (M.M.), LUCKY (R.A.), BASSI (A.), BASSI (S.), DE LASSA (H.) - Integrated CO2 capture, wastewater treatment and biofuel production...
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