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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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Glossaire
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7. Conclusion
Les microalgues oléagineuses sont une ressource prometteuse pour l’avenir, mais des efforts sont encore nécessaires 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,...
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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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