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Abstract :
[en] Face à l'évolution de notre planète sur le plan environnemental se pose la question de l'utilisation des carburants fossiles. Les conséquences négatives de ces derniers incitent au débat tout en impliquant l'urgence d'alternatives, notamment le développement de biocarburants.
Ce travail a pour but d'étudier le potentiel de culture de microalgues capables de produire d'importantes quantités de lipides sous certaines conditions de croissance. Les souches étudiées sont Dunaliella tertiolecta et Dunaliella salina qui peuvent contenir entre 20 et 70 % de leur masse sèche en huile. Ce sont des microalgues unicellulaires vertes et biflagellées mesurant entre 5 et 10 µm de diamètre. Dunaliella Salina est une microalgue capable de croître en milieu marin et peut, selon la littérature, stocker d'importantes quantités d'huile lors d'un stress osmotique.
Ces microorganismes sont cultivés en batch (erlenmeyers) ou en photobioréacteurs (PBR) de type coil ou airlift. Les paramètres de culture en PBR sont régulés afin de favoriser la cinétique de croissance et les densités cellulaires élevées. Les microalgues requièrent une intensité lumineuse importante ainsi qu'un apport en CO2 pour leur développement cellulaire. Pour les cultures en petits volumes (batch < 500 ml), aucun apport complémentaire de CO2 n'est nécessaire, le rapport surface/volume (air/milieu) étant suffisant.
Grâce à la technique de spectroscopie de fluorescence, nous avons pu mettre au point une méthode de dosage des lipides directement sur la suspension d'algues : les vésicules lipidiques utilisables des microalgues sont colorées en jaune grâce à un colorant liposoluble, le rouge du Nil, et sont tout à fait visibles au microscope optique. Grâce à cette technique, nous avons pu mettre en évidence la difficulté d'obtenir à la fois une vitesse de croissance élevée et un contenu lipidique important.
Dans le cas de Dunaliella tertiolecta, la productivité moyenne obtenue après 15 jours de croissance est environ six fois supérieure en photobioréacteur qu'en culture batch (erlenmeyer). En moyenne, les microalgues cultivées en PBR dans des conditions optimales de croissance contiennent entre 3 et 5 % de lipides par rapport au poids de biomasse sèche. Ce pourcentage peut être augmenté sous l'effet d'un stress (modification du milieu de culture) tel qu'une carence en un élément spécifique du milieu de culture (nitrates, phosphates...) ou un choc osmotique (modification de la concentration en NaCl du milieu de culture).
Les expérimentations ont mis en évidence que sous l'effet d'une augmentation brutale de la concentration en NaCl du milieu, les cellules stockent environ 13 % de lipides en 7 jours et que sous l'effet d'une carence en nitrates le contenu lipidique peut atteindre 19 % en 10 jours. Un plan d'expériences (trois facteurs, 2 niveaux : concentration NaCl, nitrates, phosphates) est mené sur les deux souches afin d'étudier les réponses en biomasse et en contenu lipidique. Les résultats du plan d'expériences (à confirmer) permettent de trouver les conditions menant à une croissance rapide couplée à une fraction lipidique exploitable.
Les étapes d'obtention du biocarburant à partir des microalgues sont également étudiées et sont : la récolte (centrifugation), le séchage (lyophilisation, étuve), l'extraction par solvant des lipides (chloroforme-méthanol) et la dérivation de ceux-ci en esters méthyliques. Les esters peuvent alors être caractérisés par la méthode de chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse.
Mots-clés. Microalgues, biocarburant, lipides, photobioréacteur.
