Etude de la culture des micro-algues

1. Généralités

1. Les microalgues

Les micros algues sont des organismes végétaux de taille microscopique,  monocellulaires, parfois groupés en colonies, ou multicellulaires (filaments). Aujourd’hui, on estime la biodiversité des microalgues entre 200 000 et plusieurs millions d’espèces.
Celles-ci sont répertoriées en grandes familles, selon une classification sur base de la couleur : Les cyanobactéries ou Algues bleus (Cyanophées), les Algues vertes (Chlorobiontes, Rhodobiontes), les Algues brunes (Diatomées, Straménopiles) et les Alvéolatas (Dinoflagellés).
Le plus souvent dans un habitat aquatique (eau douce ou salée), les microalgues se nourrissent de façon autotrophe (photosynthèse) ou hétérotrophes (sucres). Ce sont des organismes  eucaryotes pour la plupart ou bien procaryotes dans quel cas se sont alors des cyanobactéries.

 Les principales microalgues cultivées actuellement sont:[pic 1]

-Chlorella sp.,
-Dunaliella salina,
-Haematococcus pluvialis. [pic 2]

1. Où les trouve-t-on ?

Les algues sont un élément extrêmement important sur la planète. D’une part, elles produisent plus d’oxygène que toutes les plantes au monde (environ 50%).D’autre part, elles constituent une source de nourriture importante pour de nombreux animaux tels que certaines crevettes ou baleines. Ainsi, elles prennent une part importante dans la chaîne alimentaire.

On les trouve principalement dans les océans de toute la surface du globe mais elles se sont également développées en eau douce. Les microalgues, sont donc des organismes microscopiques qui se développent grâce à la photosynthèse dans de l’eau douce ou de mer.

Un phénomène récemment observé est le « bloom algal », visible depuis l’espace, appelé également « efflorescence algale ».Ceci concerne de gigantesques nuages de plancton et/ou de microalgues, pouvant atteindre plusieurs dizaines de milliers de kilomètre carré.[pic 3]

[pic 4]

1. Composition et propriétés

Toutes les algues contiennent dans des proportions variables des glucides, des acides gras et des protéines. Mais les microalgues sont d’abord des concentrées d’acides gras ; elles peuvent accumuler jusqu’à 80% de leur masse sèche en lipides, ce qui permet d’envisager des rendements bien supérieur aux espèces oléagineuses (qui contiennent de l’huile) terrestres.[pic 5]

Dans des conditions « normales », les teneurs en lipides restent trop faibles et ces derniers ont peu d’intérêt dans le but de fabriquer du biocarburant ou, du moins, les huiles nécessaires à sa fabrication. Mais cette proportion de lipides varie selon les espèces, et il en existe certaines,         particulièrement intéressantes, chez lesquelles   on peut augmenter cette production de lipides par un « stresse physiologique », ou une augmentation de la photosynthèse, ce qui va engendrer une augmentation de la production de sucre.[pic 6]

Chez d’autres espèces de microalgues, certaines ont la capacité d’accumuler ce carbone sous la forme de lipides, grâce à l’énergie solaire.
Ainsi certaines microalgues peuvent produire des lipides qui s'accumulent en très grande quantité dans le cytoplasme des cellules, ce qui est très intéressant pour produire des biocarburants au même titre que celui de colza ou de tournesol.

Plusieurs espèces de microalgues possédant des caractéristiques physiques différentes sont à ce jour étudiées et manipulées. Les chercheurs étudient et recherchent des espèces les plus productives de lipides, afin d’avoir un rendement encore plus important. 

Les microalgues pourraient également intervenir dans une partie de la chaine de recyclage de nos eaux usées ou polluées. En effet, les microalgues consomment directement le dioxyde de carbone. Une association avec un foyer industrielle d’émission de CO2, offre aux microalgues une source d’approvisionnement certaine et donc par la suite une récolte continue. [pic 7][pic 8]

1. La culture des microalgues

La culture de microalgues nécessite un apport de différents éléments afin de permettre un développement optimal. Les microalgues ont besoin de CO2 bien sûr, dans des quantités allant de 1,8 à 2 tonnes par tonne de microalgues produites. De l’azote (N) également qui joue le rôle du fertilisant dans des proportions de l’ordre de 50 kg/ tonne de microalgues. Des nitrates et phosphates sont également consommés pendant le développement des microalgues.

1. En bassins (raceway ponds) ouverts ou fermés (sous serre)

La culture de microalgues en plans d’eau (lacs, étang, mais aussi mer, bassins artificiels…) bénéficie d’une recherche approfondie. Le système le plus utilisé dans la production commerciale de microalgues est le système de « raceway », ou «champs de course » en français. 

Dans ces structures, les microalgues, l’eau et les nutriments circulent dans un circuit. Des pales rotatives créent un débit qui maintient les microalgues en suspension dans l’eau et circulent de de la surface au fond de manière régulière. Les bassins sont en général peu profonds car les microalgues ont besoin de la lumière du soleil. Celle-ci est stoppée après une certaine profondeur. Les bassins de type raceway sont alimentés en nutriments et en CO2 continuellement d’un côté du bassin, cela permettant de les exploiter de manière continue en prélevant les microalgues de l’autre côté.

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