Biocarburants: les microalgues, défi énergétique et écologique de demain ?

Biocarburants: les microalgues, un défi énergétique et écologique pour  demain ?

Dans un monde de changement climatique lié à l’action polluante de l’Homme sur l’environnement, les biocarburants sont souvent présentés comme des solutions énergétiques durables en raison du potentiel énergétique que représente la biomasse ( ensemble des matières organiques pouvant se transformer en énergie) : C’est  une réserve d’énergie considérable née de l’action du soleil grâce à la photosynthèse .

Les recherches sur les biocarburants ont  trois objectifs essentiels :

  • 1- Limiter l’usage d’énergies fossiles : les réserves de pétrole, énergie fossile non renouvelable, diminuent au fur et à mesure que nous les consommons, même si leur quantité est relevée chaque année par de nouvelles découvertes ..Plus de détails ici …
  • 2- Lutter contre le réchauffement climatique : les biocarburants produits localement permettraient de réduire de 25 à 90 % les émissions de gaz à effet de serre (GES) par rapport à l’utilisation d’un carburant issu du pétrole. N’oublions pas un des objectifs fixés par le Grenelle de l’environnement : diviser par quatre les émissions de gaz à effet de serre (GES) d’ici 2050.
  •  3- Trouver de nouvelles sources d’énergie pour anticiper la disparition inéluctable des ressources pétrolières, même si celle ci n’est pas imminente .

Qu’est ce qu’un biocarburant?

  Les biocarburants (du grec bios, vie, vivant et de carburant ) sont obtenus à partir de matière organique (biomasse), par opposition aux carburants issus de ressources fossiles.

NB: un combustible fossile est produit à partir de roches issues de la fossilisation d’éléments organiques (pétrole, gaz naturel…)

Tous les biocarburants ne sont pas identiques :

  •  Les biocarburants de première génération ont émergé il y a 20 ans environ Ils ont une part de responsabilité dans la crise alimentaire mondiale actuelle . Ils détournent plusieurs millions de tonnes de denrées alimentaires:les plantes riches en sucre ( betterave) ou en amidon ( pomme de terre) permettent produire de l’éthanol mélangé à l’essence . Les plantes riches en huile ( colza, tournesol) , sont transformées en biodiesel mélangé au diesel que nous connaissons .

source:IFP

  • Les biocarburants de deuxième génération (bioéthanol, biodiesel ) n’utilisent pas de denrées alimentaires (céréales, betteraves…) pour leur fabrication; contrairement aux biocarburants de première génération, ils constituent une alternative énergétique durable.

source:IFP

Cliquez sur suite pour voir l’animation

Les productions de biocarburants de deuxième génération :

-Aux états unis, une bactérie qui avale des déchets pour produire de l’éthanol

La société Coskata, basée dans l’Illinois à 45 minutes de Chicago, ne fait pas d’éthanol à partir de produits alimentaires ; elle utilise des sources comme les déchets municipaux solides (ordures), les résidus agricoles et forestiers…

Leur procédé réduit les émissions de dioxyde de carbone ( près de 80-90% lorsque l’herbe, les déchets agricoles ou les copeaux de bois sont utilisés).

Ce « flex-éthanol « peut être mélangé à de l’essence…Cette société contribue à la durabilité de l’environnement à voir ici .

-Les recherches françaises sur une bactérie au service des biocarburants:

Une entreprise française utilise une bactérie dans la fabrication du bioéthanol

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 Inspirés par la capacité de la bactérie Deinococcus radiodurans à renaître de ses cendres, une entreprise française ( Deinove )  utilise ce microorganisme dans la fabrication du bioéthanol…A écouter sur France_info

  • Les biocarburants de troisième génération sont produits à partir des microalgues  :
  • Image de prévisualisation YouTube

Que sont les microalgues ?

30 000 espèces seulement sont  décrites, leur nombre estimé est de 200 000 à 1 million …

Ce sont des êtres microscopiques unicellulaires ( du micron à la centaine de microns)  existant en grande quantité dans les océans et les eaux douces  …..voir quelques photos  ici .

Aujourd’hui, seulement une vingtaine d’espèces sont étudiées en  laboratoire pour leur capacité à produire des lipides … Les possibilités restantes sont énormes …

Pourquoi utiliser des microalgues ?

Au cours de la photosynthèse, les végétaux verts utilisent l’ énergie de la  lumière  pour fixer le dioxyde de carbone (CO2) et produire de la matière organique ( glucides ).

Voir l’animation ci dessous:

Comparativement,  les microalgues ont un rendement photosynthétique (rapport entre l’énergie lumineuse incidente et l’énergie stockée dans la plante)  nettement plus élevé…. leur croissance est très  rapide (  pour certaines espèces, leur nombre double en  quelques heures).

source du tableau

Dans des circonstances particulières  ( conditions de stress :carence en azote ou en phosphore, augmentation brutale de l’intensité lumineuse .. ) certaines peuvent accumuler le carbone absorbé sous forme de lipides (principalement triglycérides) jusqu’à 50% de leur masse avant d’arrêter leur croissance : Ce rendement élevé en lipides est très intéressant pour la fabrication des biocarburants….

source:IFP

Comment produire des microalgues en grande quantité ?

La production de microalgues se fait :

  •  de façon « intensive » dans des bioréacteurs fermés

Bioréacteurs de la société Algaenergy

  • de façon « extensive » dans des bassins extérieurs

@ Petroalguae / site de production de Fellsmere, aux Etats-Unis, sert de vitrine à PetroAlgae pour vendre ses bioréacteurs aux compagnies pétrolières. Il couvre 7,3 hectares.



Une première usine ( BFS ) a vu le jour en Espagne ….

Voici ci-dessous un tableau récapitulatif de ces 3 biocarburants.

 Source du tableau sans titre2


 

Les biocarburants de troisième génération présentent donc un énorme avantage: les microalgues sont abondantes dans les océans, les lacs, les fleuves…Elles n’ont besoin que d’eau, de soleil et de dioxyde de carbone pour leur photosynthèse.

Cependant des verrous restent à lever :

  • biologiques : il faut trouver un compromis entre  croissance rapide et contenu important  en lipides (une bonne croissance nécessite une bonne teneur en azote et inversement, la production de lipides exige une carence en azote …  )
  • techniques ( facilité de récolte et production )
  • économiques ( coûts à réduire pour concurrencer le pétrole  )

Quel avenir pour les biocarburants de troisième génération ?

– Pour la première fois en Europe, la jeune entreprise libournaise, Fermentalg, a fait rouler un véhicule avec un carburant contenant des microalgues

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Le projet Shamash a pour but la production de biocarburant à partir de microalgues/

La modélisation, la simulation et l’optimisation mathématiques fournissent des outils décisifs pour mieux comprendre et optimiser la production de biomasse de microalgues riches en huile. Coordonné par Olivier Bernard, chercheur à l’INRIA, ce projet implique sept équipes de recherche de différents organismes ainsi que deux industriels. Ces recherches pourraient déboucher d’ici une dizaine d’années sur des productions industrielles de ce biocarburant de troisième génération.
Auteur scientifique : Olivier Bernard

Les microalgues sont elles l’or vert de demain? Un des avenirs énergétiques durables pour notre Planète ?

Cette production énergétique ne fait que commencer…

Cette piste suscite beaucoup d’espoir, la recherche continue ….De  nombreux grands groupes  et investisseurs se laissent séduire et s’investissent dans ces recherches ….

AlgoSolis : une plateforme de recherche dédiée à l’exploitation industrielle des micro-algues

La plateforme AlgoSolis (Université de Nantes/CNRS), inaugurée le 25 juin 2015 à Saint-Nazaire, propose pour la première fois aux acteurs de la nouvelle industrie des micro-algues une infrastructure de recherche nécessaire à l’exploitation contrôlée, intensifiée, durable et à grande échelle des micro-algues. Véritable trait d’union entre recherche fondamentale et exploitation industrielle, AlgoSolis se positionne en plateforme de référence internationale pour la valorisation des micro-algues, qui constituent un enjeu économique considérable tant leurs applications en nutrition, cosmétique, énergie et chimie verte sont nombreuses… voir la suite ici

En plus de la production de  biocarburants, n’oublions pas que ces microalgues aux potentiels énormes pourraient également:

  • – produire des molécules (  des protéines pour nourrir les poissons, des oméga 3, des oméga 6)
  •  – aider à la dépollution des déchets……à voir ici… 

Bref,un grand défi scientifique positif pour notre Planète ….. A suivre ….

sources partielles: CEA, IFPEN, BIOCORE INRIA / CNRS / UPMC / INRA ….

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