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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
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- Version archivée 1 de févr. 2015 par Eric MARECHAL
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Les microalgues oléagineuses
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1. Contexte
Les effets du changement climatique sont aujourd’hui indiscutables et ils imposent une mutation profonde et complexe visant la décarbonation des activités humaines, en particulier dans le domaine de l’énergie. Par manque d’anticipation, tous les secteurs économiques rodent encore leurs feuilles de route et une coordination aux échelles nationales et internationales se met difficilement en place, suite à l’accord de Paris de 2015. Dans ce contexte fragile et incertain, le choc de la pandémie du Covid-19 de 2020 a eu un effet accélérateur, touchant de façon critique certaines industries telles que l’aéronautique ou l’industrie automobile, mettant plus encore en évidence la nécessité de « sortir du pétrole ». Il est difficile de prédire l’impact de la crise de 2020 à moyen et long terme. Dans ce contexte, un défi pour les prochaines décennies est de réussir à proposer une alternative technologique pertinente et économiquement viable aux énergies fossiles. Le diagnostic n’est pas nouveau et a déjà été énoncé et, parmi l’ensemble des solutions possibles, 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...
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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).
-
(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).
-
(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).
-
(5) - CHISTI (Y.) - Biodiesel from microalgae. - Biotechnology Advances, 25:294-306 (2007).
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