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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)
-
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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KEYWORDS
microalgae | biofuel | extraction processes | biodiesel | jetfuel | oil extraction,
VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 2015 par Eric MARECHAL
DOI (Digital Object Identifier)
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Procédés de culture et de récolte des microalgues
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3. Questions biologiques et biotechnologiques
3.1 Manipulation au laboratoire
Les microalgues peuvent être manipulées dans un laboratoire classique de microbiologie disposant de systèmes de culture éclairés. Après leur collecte dans le milieu naturel, par exemple suite à une campagne d’exploration océanographique, la première tâche est de réussir à isoler une microalgue d’intérêt de tout contaminant, phase dite d’« axénisation », par des dilutions successives dans des milieux stériles, en présence d’antibiotiques, et en cherchant à démarrer une culture à partir de microalgues propres. Il existe plusieurs milieux de culture, dont une eau de mer artificielle, plus ou moins enrichis en nutriments, par exemple en phosphate, azote, ou même en matière organique comme source supplémentaire de carbone. Ces milieux sont dits « enrichis », car ils ont des teneurs en nutriments (en particulier azote et phosphate) plus élevées que dans les milieux naturels classiques, permettant des cultures de microalgues à fortes concentrations.
Préparation d’eau de mer artificielle (enriched artificial seawater – ESAW)
Ce protocole a été établi par le Canadian Center for the Culture of Microorganisms et est considéré comme une référence. Quatre solutions séparées sont préparées, deux solutions de sels (solutions 1 et 2, tableaux 2 et 3), une solution de nutriments et une solution de vitamines. Les sels sont ajoutés dans l’ordre dans de l’eau distillée stérile (EDS). Quand les sels sont complètement dissous, les solutions 1 et 2 sont mélangées. Toutes les solutions sont filtrées sur fibre de verre stérile de 0,45 μM de vide de maille. Les fioles sont lavées avec de l’acide chlorhydrique (10 % HCl) et rincées dans de l’EDS avant usage. Pour 1 L de solution filtrée de sels (solutions 1 + 2), 1 mL des solutions a, b, d, e et f et 2 mL de la solution c de nutriments sont ajoutés, ainsi que 2 mL de la solution stock de vitamines (tableaux 4 et 5). Afin de réduire les risques de précipitation pendant la stérilisation à l’autoclave, 1,44 mL d’HCl 1N et 0,12 g de bicarbonate de sodium sont ajoutés.
L’eau...
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Questions biologiques et biotechnologiques
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).
-
(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...
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