Microalgues - un outil innovant pour la bioéconomie

Irina Adarchenko devint intervenante principale avec son projet intitutlé «Innovative Tools for Bioeconomy : the case of microalgae production».

Production

Les microalgues c'est une ressource biologique précieuse : protéines, lipides, glucides, vitamines et autres substances utiles. Cependant, leur obtention se fait en plusieurs étapes.

D'abord, les microalgues sont cultivées dans des conditions spécifiques contrôlées, qu'il s'agisse d'étangs ouverts, de photobioréacteurs fermés ou de fermenteurs. La biomasse ainsi cultivée est ensuite récoltée et déshydratée. Pour libérer le contenu des cellules, il est nécessaire de détruire les parois cellulaires. Des techniques mécaniques, chimiques et enzymatiques sont utilisées à cet effet. On procède ensuite à une extraction par des solvants organiques, des alcalins, des acides et des enzymes pour récupérer des substances bien précises. Les extraits obtenus sont séparés et purifiés pour isoler les produits cibles.

Par exemple, les protéines de haute pureté sont obtenues par extraction alcaline ou hydrolyse enzymatique et les acides gras oméga-3 par extraction des lipides avec des solvants organiques puis par séparation. Les vitamines et les pigments naturels sont récupérés à l'aide de solvants spéciaux. Les antioxydants et autres substances spécifiques sont récupérés par extraction par solvants et chromatographie.

Domaines d'utilisation

Les protéines, lipides et glucides dérivés des microalgues peuvent être utilisés dans l'industrie alimentaire. Par exemple, comme additifs, ingrédients permettant l'alimentation fonctionnelle et comme aliments pour l'aquaculture. Vitamines, pigments, antioxydants et autres composés bioactifs - dans la pharmacie, la cosmétologie et les compléments alimentaires. En indistrie énergétique les lipides sont utilisés pour la production de bio-diesel et les glucides pour le bioéthanol. Dans l'agriculture, la biomasse des microalgues devient biodégradable. En outre, les microalgues servent pour effectuer le traitement des eaux usées ainsi que pour la production de plastiques biodégradables.

Les microalgues devinrent utiles  dans la bioéconomie:

1. Un taux de croissance élevé  permet d'obtenir de la biomasse en grandes quantités et en peu de temps.
2. Elles  n'occupent pas de terres arables parce qu'elles sont cultivées dans des zones prévues à cet effet.
3. Capables d'absorber le CO 2 de l'atmosphère elles réduisent l'effet de serre.
4. Utilisées pour la bioremédiation, le traitement des eaux usées et dans des zones contaminées.
5. La diversité des types de microalgues, dont chacune a une composition unique, offre la possibilité d'obtenir une variété de produits.

Les microalgues fournissent des protéines et des micronutriments à la population, ce qui résout le problème mondial de la sécurité alimentaire. Ils jouent également un rôle important dans la sécurité énergétique. Ils fournissent des sources renouvelables de biocarburants, réduisant ainsi la dépendance à l'égard des combustibles fossiles. Les perspectives d'utilisation des microalgues sont liées au développement de nouvelles technologies de culture, de transformation et de production à grande échelle. À l'avenir, de nouveaux bioproduits à base de microalgues devraient voir le jour et leur utilisation dans divers secteurs devrait être élargie.

Technologies de cultivation des microalgues

Il existe plusieurs technologies de culture des microalgues :

• Les étangs ouverts sont l'option la moins coûteuse , bien qu'ils ne permettent pas une surveillance totale de la croissance.
• Les photobioréacteurs fermés offrent des conditions d’une surveillance meilleure, une productivité et une pureté élevées de la biomasse, mais leur coût est beaucoup plus élevé.
• Les systèmes hybrides combinent les éléments des étangs ouverts et des photobioréacteurs fermés pour optimiser le processus de production.
• Les fermenteurs sont utilisés pour la culture de certaines espèces de microalgues dans l'obscurité à l'aide d'un substrat organique.

L'introduction de ces technologies dans la production pose un certain nombre de problèmes et de défis. Ainsi, en raison du coût élevé de la production, des investissements considérables dans les équipements et les infrastructures sont nécessaires. La faible productivité de certaines souches et technologies de recyclage nécessite une optimisation et une mise à l'échelle supplémentaires. Les processus de culture et de transformation demandent beaucoup de puissance et il faut donc trouver des moyens plus efficaces et plus écologiques. Le risque d'eutrophisation des eaux lors de l'utilisation de microalgues dans la bioremédiation est également important, ce qui nécessite un contrôle strict. En outre, on fait face à des problèmes de transfert de laboratoire à la production industrielle, ainsi qu’à des difficultés au niveau de la logistique et du stockage de la biomasse et des produits obtenus.