Présentation
RÉSUMÉ
Avec quelques milliers de tonnes par an, la filière des microalgues est focalisée sur la biomasse sèche et sur des produits à haute valeur obtenus par une simple extraction. Actuellement, l'attention se porte sur les microalgues photosynthétiques dans une stratégie de valorisation de déchets (« waste-to-value ») : le CO2 de diverses sources industrielles, ainsi que des effluents nitrates, phosphates, etc. peuvent être convertis en produits valorisables par raffinage de la biomasse en huiles, protéines, carbohydrates, engrais, biopolymères, biogaz, biocarburants, oxygène, etc.
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With several thousand tons per year, the microalgae industry is focusing on dry microalgae biomass and on the high value products obtained by simple extraction. Currently, the focus is on photosynthetic microalgae as part of a waste-to-value strategy: CO2 from various industrial sources, as well as effluent nitrates, phosphates, etc... can be converted into valuable products by refining biomass oils, proteins, carbohydrates, fertilizers, biopolymers, biogas, biofuels, oxygen, etc...
Auteur(s)
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Jean JENCK : AlgoSource Technologies (Saint-Nazaire)
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Olivier LÉPINE : AlgoSource Technologies (Saint-Nazaire) - Alpha Biotech (Assérac)
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Jack LEGRAND : AlgoSource Technologies (Saint-Nazaire) - Université de Nantes, CNRS, GEPEA UMR 6144 (Saint-Nazaire)
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Philippe DRENO : AlgoSource Technologies (Saint-Nazaire)
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Dominique GRIZEAU : Université de Nantes, CNRS, GEPEA UMR 6144 (Saint-Nazaire)
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Catherine DUPRÉ : Université de Nantes, CNRS, GEPEA UMR 6144 (Saint-Nazaire)
INTRODUCTION
Résumé : Avec quelques milliers de tonnes par an, la filière des microalgues est focalisée sur la biomasse sèche et sur des produits à haute valeur obtenus par une simple extraction. Actuellement, l'attention se porte sur les microalgues photosynthétiques dans une stratégie de valorisation de déchets (« waste-to-value ») : le CO2 de diverses sources industrielles, ainsi que des effluents nitrates, phosphates, etc. peuvent être convertis en produits valorisables par raffinage de la biomasse en huiles, protéines, carbohydrates, engrais, biopolymères, biogaz, biocarburants, oxygène, etc.
Abstract: With a few thousand tons per year, the microalgae sector is focused today on the dry biomass and on high-value products obtained by a simple extraction. A lot of attention currently goes to photosynthetic microalgae in a 'waste-to-value' strategy: the CO2 of various industrial sources, as well as waste nitrates, phosphates, etc. can be converted into valuable products. The key technology is the biorefining of the algae biomass to oils, proteins, carbohydrates, fertilizers, biopolymers, biogas, biofuels, oxygen, etc.
Mots-clés : microalgues, cyanobactéries, actifs, ingrédients, biomasse
Keywords: microalgae, cyanobacteria, metabolites, ingredients, biomass
Domaine : Valorisation de biomasse végétale
Degré de diffusion de la technologie : Émergence / Croissance / Maturité
Technologies impliquées : production en photobioréacteurs, récolte de biomasse aquatique, bioraffinage
Domaines d'application : nutrition, santé, environnement, chimie « bleue », bioénergie
Principaux acteurs français :
Pôles de compétitivité : –
Centres de compétence : GEPEA, LCA, LGCB (projet ANR Algoraffinerie)
Industriels : Alpha Biotech, Innovalg, Roquette, Microphyt, AlgoSource
Autres acteurs dans le monde :
Projets européens : FP7 Suprabio, FP7 Biofat
Industriels : une centaine de start-ups très « volatiles » aux USA ; une compétence stable en Israël, Australie, Taïwan, Chine, et en construction au Portugal, Pays-Bas et Belgique
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Conclusion3. Perspectives de développement
3.1 Énergie
L'augmentation constante de la demande en pétrole, conjuguée à son épuisement et les conséquences sur le climat causées par l'émission de CO2 nécessitent de nouvelles formes d'énergies renouvelables. L'utilisation de la biomasse en général est une des options envisagées dans tous les pays du monde. Parmi les différentes biomasses, les microalgues, ou plus largement les micro-organismes photosynthétiques, possèdent une très large gamme de métabolismes, encore largement inexploités par l'homme.
Plusieurs acteurs industriels majeurs ont investi dans les bioénergies microalgales : BP associé à l'université d'Arizona en 2008, Chevron Corporation associée avec le National Renewable Energy Laboratory en 2007, puis Solazyme en 2008, Shell pour un programme de 300 M$ en 2007 associé aux universités d'Hawaii, Southern Mississippi et Dalhousie, Exxon Mobil pour un investissement de 600 M$ sur la thématique biodiesel en 2009. En 2009, le Department of Energy (DoE) des États-Unis a accordé 290 M$ de subventions pour les biocarburants à partir de microalgues phototrophes.
Les microalgues peuvent atteindre des productivités très élevées en conditions de culture optimales, de l'ordre de 70-80 t/(ha.an) (en masse sèche), rendements 2 à 3 fois supérieurs aux maximums obtenus pour les cultures terrestres les plus productives. Le potentiel des microalgues pour la mise en place de nouvelles filières de bioénergie, à partir de leurs constituants polysaccharidiques (bioéthanol, biogaz) ou lipidiques (biodiesel, biokérosène) ou même directement de leur biomasse (voies thermochimiques classiques) est lié à leur grande biodiversité, non encore complètement explorée, à leur productivité espérée et au fait que leur production n'entre pas en compétition avec les cultures vivrières. En dépit de leur intérêt, les applications industrielles des microalgues restent limitées. Ceci est en partie dû à la difficulté de concevoir des systèmes de culture à fortes productivités (voir § 1.2.1).
La première approche concerne la production biologique de biocarburants de 3e génération (alcool, hydrogène, biodiesel), la seconde a trait à la valorisation thermochimique de la biomasse microalgale. Les micro-organismes photosynthétiques sont capables de convertir le CO2 en différents types de biocombustibles : méthane par digestion anaérobie de la biomasse ...
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