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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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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 be an alternative to fossil hydrocarbons. This article provides a detailed definition of the terms microalgae, oil and biofuel, and gives a brief state of the art of technologies for cultivation, harvesting, oil extraction and conversion into biodiesel fuel, from laboratory to pilot scale, highlighting the biotechnological and technological challenges that will need to be addressed in the future.
Auteur(s)
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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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Microalgues oléagineuses1. Contexte
Un défi, pour les deux prochaines décennies, est de réussir à proposer une alternative technologique pertinente et économiquement viable aux énergies fossiles. Le diagnostic n'est pas nouveau et des espoirs sont nourris sur les biocarburants au sens large du terme, dérivés en particulier des algues, comme substituts au pétrole.
Les algues semblent en effet idéales pour plusieurs raisons. À la différence des plantes oléagineuses telles que le colza ou le palmier à huile, leur culture n'entre pas en concurrence avec des surfaces agricoles dédiées à l'alimentation humaine et animale. Elles sont abondantes dans les écosystèmes marins et elles ont une diversité biologique remarquable qui permet d'envisager des stratégies de criblage de la biodiversité et de sélection variétale. Les algues sont cultivables dans l'eau et fixent le CO2 atmosphérique par la photosynthèse, intégrant ensuite le carbone dans des molécules organiques riches en énergie. De ce fait, alors que la combustion de pétrole émet dans l'atmosphère du CO2 piégé il y a plusieurs millions d'années, ce qui enrichit dramatiquement l'atmosphère en carbone, la combustion d'un biocarburant d'origine algale n'émet pas plus de CO2 que ce qui a été capturé au cours de la culture par la photosynthèse. Réussir à produire en masse des microalgues riches en molécules organiques qui puissent remplacer les hydrocarbures fossiles, nous doterait donc d'une solution virtuellement inépuisable et sans les impacts néfastes sur l'environnement liés à l'usage du pétrole. Par ailleurs, la structure de certaines molécules produites par les algues correspond à des précurseurs ou à des intermédiaires utilisés en chimie industrielle. Les développements biotechnologiques dans le secteur des algo-industries s'orientent donc aussi vers la chimie verte et l'exploitation de cette ressource biologique comme une des alternatives à la pétrochimie.
Les algues sont une forme possible de biomasse parmi d'autres pour produire des biocarburants. Les biocarburants peuvent eux-mêmes être de natures diverses. Les définitions assez larges de ce que l'on entend par « biomasse » et « biocarburants » entraînent une confusion entre ce que nous pouvons faire aujourd'hui et ce que nous pourrons faire demain. En effet, la production et l'utilisation des biocarburants semblent techniquement acquises puisque des voitures circulent chaque jour avec une part d'agro-éthanol (par exemple avec le supercarburant...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PETROUTSOS (D.), AMIAR (S.), ABIDA (H.), DOLCH (L.-J.), BASTIEN (O.), REBEILLE (F.), JOUHET (J.), FALCONET (D.), BLOCK (M.A.), McFADDEN (G.I.), BOWLER (C.), BOTTE (C.), MARECHAL (E.) - Evolution of galactoglycerolipid biosynthetic pathways. From cyanobacteria to primary plastids and from primary to secondary plastids. - Progress in Lipid Research, 54, p. 68-85 (2014).
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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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