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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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Une filière en construction5. Collecte, extraction et conversion
5.1 Extraction de l'huile d'un matériel hydraté
La collecte de biomasse dépend de l'espèce de microalgue, avec plus ou moins de facilité en fonction de la taille des cellules et de la capacité à sédimenter ainsi que du système choisi pour la culture. Des microalgues telles que Phaeodactylum sédimentent naturellement. Deux grands systèmes de collecte existent : une récolte après une phase de culture ou un système de récolte en continu. La centrifugation et la filtration sont possibles pour les études de laboratoire ou de R&D, mais coûteuses pour la phase industrielle . La déshydratation (dewatering) est, elle aussi, énergivore.
L'extraction d'huile est l'objet d'intenses recherches. D'une part au niveau biologique : il est par exemple possible d'optimiser des souches pour lesquelles les gouttelettes d'huile ont une structure macromoléculaire résistant moins aux méthodes d'extraction (les gouttelettes d'huile sont entourées d'un cortège protéique de différentes natures qui peut être un obstacle à rompre). La résistance des cellules à l'éclatement, par la présence de parois rigides, est aussi un paramètre sur lequel il est possible de jouer. D'autre part au niveau procédé : il n'est pas envisageable d'extraire à partir de biomasse sèche, trop coûteuse à produire, et les recherches portent sur le couplage entre rupture cellulaire et extraction, le développement de méthodes sans solvants organiques, l'optimisation de phases homogènes par opposition aux émulsions, le développement de méthodes d'extraction d'huile...
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BIBLIOGRAPHIE
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