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Bio-Matières et Energies (Bio-ME)
Edition 2012


DIESALG


Production de biodiesel par microalgues

Production de biodiesel par microalgues
Un projet de recherche pluridisciplinaire pour la production de biocarburant de 3ème génération à partir de microorganismes photosynthétiques

Une approche intégrée pour l’obtention de ruptures technologiques et biotechnologiques
Du fait de leur productivité à l’hectare élevée, de leur capacité à accumuler des quantités importantes de lipides et de fixer pour leur croissance du CO2 par photosynthèse, les microalgues sont souvent considérées comme une bioressource végétale prometteuse en vue d’une production industrielle et durable de biodiesel. Néanmoins, de nombreux verrous biologiques et technologiques demeurent avant d’envisager une production à grande échelle économiquement viable. Des ruptures technologiques majeures doivent être obtenues à plusieurs niveaux dont l’optimisation biologique des souches, et l’optimisation des procédés de la filière d’exploitation.
DIESALG se place dans ce contexte, en se focalisant sur des points-clés de la problématique, comme l’optimisation de la production en photobioréacteurs, la récupération des lipides d’intérêt, et l’intégration industrielle. Parallèlement aux recherches de ruptures ou d’optimisations sur chacun des points-clés du procédé, la pertinence de la filière algale pour la production de biodiesel sera analysée en détails (rendements, coût de production, bilan CO2, …).

Un consortium allant de la cellule biologique à l’exploitation industrielle
Le projet DIESALG fédère un consortium académique pluridisciplinaire des Sciences du Vivant (Laboratoire de bioénergétique et biotechnologie des bactéries et microalgues, CEA-CNRS Cadarache) et des Sciences de l’Ingénieur (Laboratoire GEPEA de Génie des Procédés de l’Université de Nantes-CNRS, Laboratoire des Technologies de la Biomasse du CEA Grenoble). Ces équipes sont associées à un partenaire industriel Alpha Biotech, producteur de microalgues depuis de nombreuses années, et ayant produit du biodiesel d’origine algale dans le cadre du programme ANR-SHAMASH, dans lequel le LB3M et le GEPEA étaient aussi partenaires.
Le projet DIESALG capitalise également sur les résultats des nombreux programmes auxquels les partenaires ont participé (ANR-SHAMASH, ANR-BIOSOLIS) ou participent encore (ANR-ALGORAFFINERIE, ANR-ALGOMICS, CNRS-LIPALG). Un des objectifs est de transposer et confronter les avancées obtenues aux conditions industrielles d’exploitation sur le site d’Alpha Biotech.

Résultats

Les résultats attendus du projet DIESALG sont les suivants :
1. Identification des souches à fort potentiel pour une production de biodiesel.
2. Mise en place de protocoles de production en photobioréacteurs en vue d’optimiser la quantité et la qualité des lipides produits pour l’obtention d’un biocarburant en adéquation avec les spécifications actuelles du biodiesel.
3. Développement de procédés innovants de traitement de la biomasse microalgale pour la récupération des lipides intracellulaires d’intérêts et la valorisation énergétique.
4. Définition d’un procédé intégré satisfaisant les contraintes et objectifs d’une exploitation industrielle durable (bilan énergétique, schéma général de production-raffinage, coût de production et d’exploitation, ressources nécessaires en surface-eaux-nutriments minéraux-CO2, analyse du cycle de vie, etc…).

Perspectives

DIESALG vise à développer et valider des innovations majeures pour la production de biodiesel par microalgues. L’intérêt de ces innovations sera démontré en situation industrielle d’exploitation. Ceci, couplé à une analyse d’impacts, apportera les informations essentielles sur la pertinence de la filière algale pour la production de biodiesel, en répondant à des questions-clés, comme les gains apportés par les souches à fort potentiel et les nouveaux procédés développés au sein du programme, ou la robustesse des protocoles de production en situation d’usage industriel.

Productions scientifiques et brevets

Van Vooren G, Le Grand F, Legrand J, Cuiné S, Peltier G, Pruvost J., Investigation of fatty acids accumulation in Nannochloropsis oculata for biodiesel application, Bioresource Technology, 2012

Partenaires

Alpha Biotech Alpha Biotech

CEA/LITEN Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives

LB3M/IBEB/CEA Laboratoire de Bioénergétique et Biotechnologie des Bactéries et Microalgues - CEA Cadarache

GEPEA Laboratoire Génie des Procédés-Environnement-Agroalimentaire

Aide de l'ANR 1 025 870 euros
Début et durée avril 2012 - 36 mois

Résumé de soumission

Du fait de leur productivité surfacique élevée et de leur capacité à accumuler des quantités importantes de lipides de réserve, les microalgues sont souvent considérées comme des candidats prometteurs en vue d’une production industrielle de biodiesel. Néanmoins, de nombreux verrous biologiques et technologiques demeurent. Un effort de recherche est ainsi requis avant d’envisager une production à grande échelle de biodiesel économiquement viable. Des ruptures technologiques majeures doivent être intégrées à plusieurs niveaux dont l’optimisation biologique des souches, et l’optimisation des procédés de la filière d’exploitation. DIESALG se place dans ce contexte, en se focalisant sur des points-clés de la problématique, comme l’optimisation de la production en photobioréacteurs et la mise en place et l’intégration de technologies de traitement en voie humide adaptées à la biomasse microalgale (extraction des lipides d’intérêts, exploitation du résidu de biomasse).
Un premier objectif consistera ainsi à rechercher, via l’exploration de la biodiversité et l’amélioration génétique, des souches adaptées à une production de biodiesel. Les critères de sélection seront la productivité en lipides et les profils en acides gras, ainsi que des critères liés aux contraintes d’exploitation (robustesse, aptitude à l’extraction…).
Un second objectif visera la mise en place de protocoles de production en photobioréacteurs en vue d’optimiser la quantité et la qualité des lipides produits pour l’obtention d’un biocarburant en adéquation avec les spécifications actuelles du biodiesel, en prenant notamment en compte les aspects opératoires propres à l’exploitation industrielle.
La mise en place de procédés innovants de traitement de la biomasse microalgale fonctionnant en voie humide sera le troisième objectif majeur du projet. Les voies de récupération des lipides intracellulaires d’intérêts (TAG) combinant destruction cellulaire et séparation seront développées. En tant que procédé innovant facilement extrapolable, la liquéfaction hydrothermale fera l’objet d’une étude à part entière (rendement, qualité de la biohuile obtenue et adéquation carburant, intégration dans le procédé global).
Parallèlement aux recherches de rupture ou d’optimisations sur chacun des points-clés du procédé, les données obtenues serviront à développer un simulateur d’exploitation spécialement réalisé. Il servira de base solide à la définition du procédé intégré d’exploitation industrielle et des choix opératoires à privilégier, en donnant de plus des informations essentielles sur la pertinence de la filière algale pour la production de biodiesel.
Le projet DIESALG fédèrera un consortium académique pluridisciplinaire des Sciences du Vivant (LB3M, CEA-CNRS Cadarache) et des Sciences de l’Ingénieur (GEPEA Nantes-St Nazaire, LTB du CEA Grenoble). Ces équipes seront associées à un partenaire industriel Alpha Biotech, producteur de microalgues depuis de nombreuses années, et ayant produit du biodiesel d’origine algale dans le cadre du programme ANR-SHAMASH, dans lequel le LB3M et le GEPEA étaient aussi partenaires. De par son approche intégrée, le projet DIESALG capitalisera sur les résultats des nombreux programmes auxquels les partenaires ont participé (ANR-SHAMASH, ANR-BIOSOLIS) ou participent encore (ANR-ALGORAFFINERIE, ANR-ALGOMICS, CNRS-LIPALG). Un des objectifs sera de confronter les avancées obtenues aux conditions industrielles d’exploitation sur le site d’Alpha Biotech.

 

Programme ANR : Bio-Matières et Energies (Bio-ME) 2012

Référence projet : ANR-12-BIME-0001

Coordinateur du projet :
Monsieur Jeremy Pruvost (Laboratoire Génie des Procédés-Environnement-Agroalimentaire)
jeremy.pruvost@nulluniv-nantes.fr

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.