Les algocarburants, la promesse énergétique attendue ?
Un TPE de Yoann Launay, Lucas Jousseaume et Elyes Zribi.
(3) Echelle industrielle
Pour pallier à la disparition progressive des énergies fossiles, les biocarburants et plus particulièrement les micro-algues sont une des solutions les plus prometteuses. Des centaines d'entreprises autour du globe ont choisi de se lancer dans l'aventure. La production annuelle est estimée à 6000 t par an de matière sèche. Cette culture peut être conduite sous 2 formes : un bassin ouvert à haut rendement : le raceway ou un milieu fermé stérile éclairé par lumière naturelle ou artificielle : les photo-bioréacteurs.
(A) Le Raceway
Le Raceway est un bassin en boucle fermé de quelques dizaines de centimètres de fond. Le système est couplée à une roue à aube qui permet de créer un courant et un bulleur pour un apport de CO2. C'est le système le plus utilisé dans le monde. La taille de ces bassins varie de 0,3 à 0,5 Ha et représente un coût peu élevé d'environ 40 000$/Ha et par an. Certains paramètres sont toutefois incontrôlés comme la température du milieu qui fluctue en fonction de la météo ou la hauteur de la lame d 'eau. Ce système est de plus très sensible au facteurs extérieurs et donc facile à contaminer. C'est pourquoi seul un nombre limité de micro-algues peut y être cultivées tels que les espèces poussant dans les milieux très alcalins, hypersalins ou à pH très bas.
Extrait de notre visite à l'IFREMER de Nantes
Mr. Kaas présentent les photobioréacteurs.
Malgré de nombreuses contraintes (densité cellulaire faible et une productivité correcte mais pas maximale) il présente certains avantages (un coût de production et une consommation énergétique faible). Le rendement du raceway en biomasse n'est donc pas optimal mais avec un coût réduit il reste une des solutions de cultures les plus rentables.
(B) Les Photobioréacteurs
Il s'agit d'un système en culture fermée, que nous avons eu la chance de découvrir lors de notre visite à l'IFREMER de Nantes. Mr Kaas, un des chercheurs de l'IFREMER nous a expliqué le fonctionnement de ces tubes qui apparaissent de différentes couleurs et que tous les tubes ne se valent pas. Rentrons un peu plus dans le détail de ce système très prometteur mais qui présente quelques inconvénients.
C'est donc une association de plusieurs tubes transparents en plastique ou en verre. Il peut être éclairé de façon naturelle ou artificielle. Le diamètre de ces tubes est très important car il ne doit pas être trop épais pour que la lumière puisse le traverser en entier mais suffisamment grand pour pouvoir y stocker un maximum de micro-algues. Les conditions d'un photo-bioréacteur doivent être parfaitement optimisées afin que les besoins du système en énergie soient minimisés. Ce système présente de nombreux avantages, en effet il est hermétique et ne peut donc pas être contaminé, de plus des facteurs comme la lumière, la quantité de CO2 ou la température sont fixés pour que la productivité des micro-algues soit maximale (voir (2) ). Ce système peut donc s'appliquer à un très large choix de micro-algues, toutefois, vu le coût très important nécessaire à son fonctionnement il est réservé seulement aux micro-algues à hautes valeurs ajoutées (grand rendement lipidique). Ce système permet aussi aux micro-algues d'avoir une densité élevée (5 à 10g/L) et donc d'être beaucoup plus rentable mais son coût de maintenance et sa consommation énergétique exorbitante le pénalise énormément, moins d'1% de la production mondiale est cultivée dans ces conditions.
Définitions :
Hypersalins : Un milieu hypersalin est extrêmement salé. Il désigne ainsi des milieux comme les lacs hypersalins avec de l'eau hypersaline. Un lac hypersalin est un plan d'eau enclavé qui contient des concentrations importantes de chlorure de Sodium ou d'autres sels minéraux, dépassant ceux de l'eau de mer (naturellement d'environ 3,5% , soit 35 grammes par litre).