Apport de CO2 contrôlé pour l’algoculture

Des algues pour une transformation en matières premières précieuses

Les micro-algues forment un groupe très vaste et très divers. Plus de 50 000 sortes différentes d’algues sont décrites, et il en existe vraisemblablement des centaines de milliers au total. Il s’agit d’organismes unicellulaires, mais elles peuvent parfois également former des colonies. Les algues sont des organismes photoautotrophes. Cela signifie qu’elles utilisent le CO2 en tant que source de carbone, et qu’elles le transforment en sucres au moyen de la photosynthèse. Les micro-algues que nous cultivons contiennent un nombre particulièrement élevé de substances intéressantes. À commencer par les grands groupes que sont les protéines, les sucres et les graisses. Les micro-algues produisent ensuite aussi des substances chimiques de haute qualité, comme des pigments et des antioxydants. Ainsi dans le groupe Radius, nous cultivons une algue spéciale qui produit le colorant rouge précieux phycoérythrine. Les algues sont en fait de petites usines qui produisent toutes sortes de substances qui nous intéressent ; pour synthétiser ces substances donc, inutile pour nous de complètement réinventer la roue. Dans les cellules d’algues, tout est développé de manière évolutive pour produire ces substances intéressantes, uniquement sur la base de la lumière du soleil, du CO2 et de quelques nutriments. Il existe par conséquent un énorme potentiel pour l’utilisation de ces substances.

Des régulateurs de débit massique pour un apport précis de CO2

Pour l’optimisation de la croissance, il est important de choisir une algue qui pousse dans les conditions dont nous disposons ici. Toutes les algues n’absorbent pas le CO2 avec la même efficacité, et toutes les algues ne poussent pas avec la même rapidité. Nous étudions à quelles températures les différentes sortes d'algues poussent le mieux, ainsi que la quantité de lumière dont elles ont besoin. Ici sur le campus, nous utilisons la lumière naturelle du soleil : les photobioréacteurs se trouvent dans une serre climatisée. Les algues poussent pendant la journée lorsque le soleil brille, et pas la nuit. Dans le cadre du projet interrégional « EnOp », nous posons la question de recherche suivante : si nous ajoutons du CO2 supplémentaire au réacteur, dans quelle mesure les algues pousseront-elles plus rapidement et quelles sortes d’algues absorberont le plus efficacement le CO2 ? Pour y répondre, nous avons besoin de régulateurs de débit massique, car nous voulons savoir exactement combien de CO2 nous avons ajouté.

Le CO2 est mélangé à l’air entrant qui est dirigé vers le réacteur, le CO2 se dissout ensuite dans le milieu de culture, avec à l’intérieur également d’autres substances nutritives. Étant donné que le CO2 (dioxyde de carbone) est un acide faible, l’acidité du milieu augmente de plus en plus (diminution du pH). Ceci a un effet négatif, car la plupart des algues ont une croissance optimale avec un pH compris en gros entre 7 et 8. Cependant, lorsque les algues poussent, elles absorbent le CO2 du milieu de culture, faisant remonter le pH. Le degré d’acidité est essentiel. Si le pH se retrouve en dehors de la plage souhaitée, les algues ont tendance à vouloir floculer. Les régulateurs de débit massique peuvent alors être également utilisés pour doser le CO2 de telle sorte que le pH demeure stable à un niveau optimal pour l’algue. C’est la raison pour laquelle le système de dosage a été couplé au pH, afin d’injecter le CO2 de la manière la plus optimale possible. De cette façon, nous pouvons voir quelle est la vitesse de croissance maximale de l’algue et combien de CO2 doit être ajouté à cet effet.

​... et l’avenir ?

Lorsque ce procédé est élargi pour passer à une échelle de production réelle, la logistique détermine en grande partie d’où est tiré le CO2. En principe, il est possible d’utiliser directement les gaz de fumée d’usines ; mais dans ce cas se pose le problème des substances comme l’oxyde de soufre et l’oxyde d’azote qui sont présentes dans ces gaz de fumée et qui, à certaines doses, freinent la croissance des algues. Mais il existe des solutions techniques pour cela. Reste la question : à quelle distance de la source de CO2 l’usine d’algues peut-elle se trouver au maximum ? Si cette distance est trop importante, le CO2 doit être transporté sous une autre forme contrôlée, par exemple sous forme de bicarbonate. En outre, des unités de captation de CO2 dans l’air peuvent être développées, permettant de capturer du CO2 supplémentaire à l’échelle locale. L’université de Twente y travaille par exemple dans le cadre d’un autre projet interrégional— le projet IDEA — sur la croissance des algues en Europe, auquel le groupe Radius Thomas More participe également. Ceci est possible d’un point de vue technologique, mais on en revient toujours à la question du prix de revient d’une telle technologie.

Source : Radius / Betase / Bronkhorst