Les algocarburants, la promesse énergétique attendue ?
Un TPE de Yoann Launay, Lucas Jousseaume et Elyes Zribi.
( IV ) Des Obstacles
La Micro-algue possède certes des avantages mais qu'est-ce qui l'empêche encore d'être notre nouvelle source d'énergie ?
N'a t-elle pas d'autres qualités plus intéressantes ?
Les biocarburants à partir de micro-algues sont donc une filière prometteuse mais il reste à démontrer que celle-ci est durable et économiquement viable.
(1) Des Atouts, certes
A contrario des huiles végétales provenant d'oléagineux, elles peuvent être cultivés dans de nombreux endroits (ex : lacs pollués) et donc a priori n'entrent pas en compétition avec les surfaces agricoles. Cela permettrait donc par déduction de limiter la déforestation de l'Amazonie où des centaines d'hectares de forêt sont abattus chaque jour pour y planter des palmiers à huile ou du colza. Comme nous avons pu le voir elles sont aussi bien plus productives que leurs homologues terrestres et permettent donc de produire du biodiesel dans des quantités 6 à 30 fois supérieures. Les micro-algues permettent par ailleurs d'économiser les ressources en eau car seul de l'eau de mer est nécessaire à leur culture, et elles ont un cycle cellulaire particulièrement court. De plus, elles ne polluent pas les nappes phréatiques. Enfin, elles ont une biomasse alguale qui peut permettre de fournir des produits à haute valeur ajoutée comme nous allons le voir par la suite.
Mais leur principal atout réside dans le fait qu'elles sont capables de consommer très rapidement de grandes quantités de CO2. Elles pourraient donc se nourrir de l'émission de dioxyde de carbone d'usines ou de centrales thermiques, ce qui contribuerait à ralentir l'effet de serre et donc le réchauffement climatique.
C'est ainsi que d'autres projets ont vu le jour comme celui d'un scientifique de Libourne qui pourrait bien révolutionner la lutte contre l'effet de serre en milieu urbain. En effet, il a mis au point un lampadaire capable de capter le CO2 selon un processus qui résulte des propriétés naturelles des micro-algues, habituées à se nourrir de dioxyde de carbone. Pour cela, il enferme des micro-algues dans un tube fluorescent, la lampe va absorber le gaz carbonique et rejeter l'oxygène dans l'air dans des proportions significatives. Par exemple un lampadaire de 1,5 mètres cubes peut absorber en un an, autant de CO2 que 200 arbres sur la même période.
Retenons surtout qu'en 2009, la start-up américaine Sapphire Energy a mis au point l’Algaeus, une Prius hybride roulant à l’électricité et à l’algocarburant. La voiture a fait un circuit de démonstration de 6000 km, de San Francisco à New York.
Cependant, en dépit de nombreux atouts, les micro-algues présentent certains inconvénients qui empêchent pour le moment sa commercialisation à grande échelle.
(2) Mais des inconvénients
Valeurs marchandes de différents produits
(Voir huiles en fin de tableau)
Le principal inconvénient des micro-algues restent leur coût d'exploitation particulièrement élevé. Ce qui empêchent les algocarburants d'être compétitifs sur le marché (au minimum 5€/L) même si elles bénéficient d'un allégement des taxes. Ce coût très important est dû à une consommation d'énergie affolante de certains systèmes de cultures comme le photobioréacteur. Donc pour espérer un jour que cette filière soit économiquement viable il faudrait trouver un nouveau procedé d'extraction car celui utilisé actuellement est beaucoup trop coûteux en énergie. Les chercheurs espèrent aussi trouver le « graal » autrement dit l'espèce qui proposera la meilleure production lipidique. Ou pourquoi pas modifier génétiquement les propriétés des micro-algues pour améliorer leur rendement (Voir projet SHAMASH). Pour cela il faut d'abord sélectionner tout d'abord les souches robustes et à fortes teneurs en lipides. Aujourd'hui les micro-
algues ne sont pas cultivées dans des volumes assez grand sur de longues périodes pour répondre à la demande mondiale en biocarburants et leurs productivité même si elle est élevée, reste insuffisante. De plus, pour assurer une rentabilité financière, il faut trouver des marchés de valorisation des micro-algues.
Même si la production d'algocarburants issue de micro-algues est n'est encore qu'au stade des laboratoires notamment à cause de son coût, de nombreux programmes de recherche sont en cours dans différents pays du globe pour surpasser les différentes limites actuelles. Par exemple la France a décidé de financer à hauteur de 10 Milions d'euros la recherche dans les algocarburants mais elle est loin d'être novatrice dans ce domaine. Le marché des produits dans lesquels les micro-algues entrent dans la composition pèserait aujourd'hui plus de 4 Milliards d'euros. Mais celui- ci pourrait bientôt exploser car les spécialistes estiment que dans 10 ans, les micro-algues seront prêtes à suppléer les énergies fossiles. Mais quels sont les potentialités de valorisation de ces organismes uni-cellulaires autres que dans les biocarburants qui pourront permettre l'exploitation de celle-ci de façon rentable ?
(3) Il faut la rentabiliser à 100 % grâce à ses autres potentialités
(A) Utilisation Esthétique
A certains endroits, comme à la Défense située prés de Paris, des entreprises comme la société ENNESYS ont eut l'idée de créer un système permettant de chauffer les habitants d'un immeuble à partir d'eaux usées. C'est ainsi qu'est né un nouveau style architectural à base d'algues recyclant ces eaux de ne pas prendre de place. En effet, les murs sont en réalité des photo-bioréacteurs contenant ces micro-algues. Cela a un aspect esthétique original et moderne, de plus, ce sont des cultures exploitables comme nous l'avons vu. Il est envisageable que dans un futur proche, ce système puisse pallier à la consommation d’énergie du bâtiment, lui en fournissant suffisamment, de quoi lui permettre de devenir auto-suffisant.
(B) Au quotidien, la petite anecdote
On peut aussi observer dans l'utilisation des micro-algues à l’échelle industrielle des potentialités auxquelles on ne penserait pas, telles que la nourriture.
En effet, ces micro-algues permettent la nutrition, animale comme humaine.
Prenons par exemple la chlorelle que nous avons étudier pour ses propriétés à fournir du biocarburant ; et bien nous allons ici voir que ce n'est pas son seul avantage. Malgré sa taille proche de celle d'un globule blanc, les Allemands ont tenté lors des deux guerres mondiales de l'utiliser afin de nourrir les soldats. Ils ont cependant dû abandonner à contre cœur cette idée, les chlorelles n'étant pas faciles à digérer. C'est alors qu'en 1957, les japonais réutilisent les chlorelles dans leur alimentation, prouvant qu'elles permettent une croissance plus importante de lactobacilles, bactéries lactiques qui permettent la fermentation des aliments dans l'organisme. C'est ainsi qu'ils ont créé un système afin de briser la membrane de la cellule afin d’améliorer la digestion de 80 %. Cette algue, très nutritive, devient alors un élément majeur dans l'alimentation Japonaise et montre ainsi son efficacité dans des domaines autres que celui du biocarburant. Il en est bien sûr de même pour la nutrition animale, ces micro-algues étant fortement constituées de protéines, de lipides et de vitamines, elles sont un moyen de nourrir le monde assez facilement aux vues de leur multiplication dont la vitesse est ahurissante.
(C) Ses potentialités à l'état industriel pur
Ces micro-algues produisent aussi une forte quantité de pigments dont les principaux sont les suivants :
- La chlorophylle, pigment vert.
- Le bêta-carotène, pigment orange.
- La phycocyanine, pigment bleu-cyan.
- Les pigments xanthophylles, pigment jaune.
- La phycoérythrine, pigment rouge.
Ces pigments extraits sont alors utilisés comme colorants alimentaires, encres ou encore pour colorer les vêtements. Bien évidemment et comme vous vous y attendiez sûrement, l'étude de ces pigments a permis de révéler d'autres potentialités.
En plus de leurs capacités nutritives, esthétiques et colorantes, figurez-vous que ces micro-algues fournissent des pigments aux bienfaits immenses. En effet, ils constituent un atout majeur dans les domaines de la cosmétique et pharmaceutiques.
Prenons tout simplement un exemple : l'algue verte muriellopsis produit un pigment jaune nommé lutéine, et ce pigment est certes utilisé, encore une fois, dans l’agro-alimentaire en tant que colorant, mais il permet aussi d’accroître notre santé et nos capacités immunitaires. Il a la faculté de prévoir les problèmes cardiaques ainsi que la réponse à de multiples cancers, mais il sert aussi de rempart pour les nerfs optiques grâce à ses capacités anti-oxydantes, ce qui empêche d’éventuelles dégénérescences maculaires entraînant des pertes de vision. Et ce pigment n'est pas le seul, de nombreux autres, produits par ces algues permettent de nous maintenir en bonne santé, tel que celui créé à partir du pénicillium oxalicum.
Pour ce qu'il en est de ses atouts dans le domaine de la cosmétique, on sait d'ores et déjà que la micro-algue est pleine de vitamines et que l'application de l'un de ses pigments peut permettre d'obtenir une couche anti-oxydante. Cela lui donne donc les caractéristiques d'une bonne crème de cosmétique, nutritive et protectrice pour la peau, comme une crème anti-rides par exemple ou encore une crème solaire.
Malgré tous ces exemples, la micro-algue garde encore de nombreuses potentialités et des recherches sont actuellement menées. L'objectif ; exploiter une algue sous toutes ses formes dans le but de la rentabiliser au maximum, augmenter sa valeur ajoutée, et voir diminuer le coût de l'algocarburant , pour le voir apparaître à la pompe enfin.
Schéma de synthèse