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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 MARÉCHAL : Directeur de recherche CNRS, directeur du Laboratoire de physiologie cellulaire & végétale, IRIG, CEA Grenoble, France
INTRODUCTION
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 :
Instituts et centres de recherche : Laboratoire de physiologie cellulaire & végétale (LPCV – CNRS, Université Grenoble Alpes, INRAE, CEA Grenoble) ; Plateforme Lipid Analysis in Grenoble (LIPANG – Région Auvergne-Rhône-Alpes, UE, CEA Grenoble) ; Institut de Biosciences et Biotechnologies d’Aix-Marseille (BIAM – CNRS, Université Aix-Marseille, CEA Cadarache) ; Plateforme Heliobiotech (CEA Cadarache) ; Cité des Energies et CEA Tech (CEA Cadarache) ; lnstitut de recherche interdisciplinaire de Grenoble (lRlG – CEA Grenoble) ; Laboratoire d’ingénierie des systèmes biologiques et des procédés (LISBP Toulouse) ; Institut de biologie de l’École normale supérieure – Laboratoire de génomique des organismes photosynthétiques (IBENS Paris) ; Institut de biologie physico-chimique (IBPC ; CNRS, Sorbonne Université, Paris) ; Laboratoire de génie des procédés – environnement – agro-alimentaire (GEPEA ; CNRS, Université de Nantes, IMT Atlantique, Oniris ; Saint-Nazaire) ; Plateforme AlgoSolis (Université de Nantes, CNRS)
Pôles de compétitivité : Mer Bretagne, Mer Méditerranée, Végépolys, Axelera
Institut Carnot : Bioénergies, Biomolécules et matériaux Biosourcés du Carbone Renouvelable (3BCAR)
Industriels : Abolis Metabolism Architects, Algopack, Algosource Technologies, Alpha Biotech, Cyane, Inalve, Fermentalg, Goëmar, Greensea, Innovalg, LLDC Algae, Metabolium, Microphyt, Olmix, Roquette, SunOleo, Total
Autres acteurs dans le monde : Alltech Algae, Algalimento, Algae Tec, Algatech, Algenol, Algenuity, Algomed, Archimede Ricerche, BDI Bioenergy, BP, Cellana, Cellulac, DIC, Ecoduna, Evodos, Gevo, Heliae, Jinzhou Natural Astaxanthin Inc, Jiangsu Tiankai Biotechnology, Lonza, Neoalgae, Neom, Nisshin Oillio Group, Phenometrics, Phytobloom, PetroSun, Reliance, Schott, Simris Alg, Subitec, Synoxis Algae, Synthetic Genomics, TerraVia, Dow, Unilever, Yunnan GinkoAsta Biotech
Contact : [email protected]
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- Version archivée 1 de févr. 2015 par Eric MARECHAL
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Une filière en construction
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5. 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...
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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, 54:68-85 (2014).
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(2) - LEVITAN (O.), DINAMARCA (J.), HOCHMAN (G.), FALKOWSKI (P.G.) - Diatoms: a fossil fuel of the future. - Trends in Biotechnology, 32: 117-124 (2014).
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(3) - BEISSON (F.), LI-BEISSON (Y.), PELTIER (G.), FINAZZI (G.), MARECHAL (E.), CHAUVAT (F.), DELRUE (F.), FROMENT (K.), BLET (V.) - Des microalgues pour la production des biocarburants. - Les Clefs du CEA – Les énergies bas carbone, 61: 49-42 (2013).
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(4) - LUPETTE (J.), MARECHAL (E.) - Le potentiel des microalgues pour la chimie verte et les bioénergies. - (L. Kalpa ed) Éditions Matériologiques, Paris, 321-338 (2018).
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(5) - CHISTI (Y.) - Biodiesel from microalgae. - Biotechnology Advances, 25:294-306 (2007).
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