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06/11/2018

C’était a priori une bonne idée : utiliser des microalgues pour produire un carburant

Article de mars 2018

C’était a priori une bonne idée : utiliser des microalgues pour produire un carburant, et ainsi ne pas gaspiller les terres fertiles à vocation alimentaire. Mais les données issues du retour d’expérience de la R&D sont catastrophiques. L’EROI est inférieur à 1 :1. Autrement dit le contenu énergétique des algocarburants est inférieur à l’énergie qui a été dépensée pour les obtenir.

Il faut beaucoup d’énergie pour cultiver les algues (a fortiori s’il s’agit de cultures en bioréacteurs fermés pour éviter les contaminations microbiologiques), et aussi pour casser les cellules algales et produire les solvants nécessaires à l’extraction de l’huile obtenue. 

A l’occasion d’une interview pour le média Atlantico.fr, le Jean-Philippe Steyer de l’INRA a estimé que « les moyens technologiques destinés à produire de “l’algocarburant” sont de manière générale plutôt énergivores. C’est pourquoi on peut se demander si le biocarburant peut réellement être considéré comme le domaine de prédilection de l’exploitation des algues ».

Encore plus grave, les quantités de Phosphore et d’eau nécessaires sont gargantuesques. Or les stocks mondiaux en Phosphore sont très limités et l’eau douce est la denrée la plus précieuse pour l’humanité. Il faut entre 32 litres (dans l’hypothèse d’un recyclage intégral de l’eau) et 3 650 litres d’eau par litre d’algocarburant. Contre 2 litres d’eau par litre d’essence. Le Peak Phosphorus est encore plus inquiétant que le peak Oil (pic pétrolier) car le phosphore est indispensable à la croissance des végétaux, y compris ceux à vocation alimentaire.

Dans l’article « Une douzaine de raisons expliquant pourquoi le monde ne tournera pas aux algocarburants », le site EnergySkeptic.com a rassemblé l’ensemble des problèmes que pose la filière. Trouver à la fois un grand site plat (pour installer les bassins), ensoleillé et qui dispose aussi d’une source de CO2 (par exemple une centrale thermique à charbon ou au gaz) et d’une source d’eau, ce n’est pas vraiment aisé.

Alors que le bilan des agrocarburants de première génération est médiocre, celui des algocarburants est catastrophique. Pourquoi donc ExxonMobil s’obstine-t-il dans cette voie ? Juste pour le fun de financer un programme de recherche fondamentale ? C’est probablement plutôt pour de simples raisons de communication en faveur des carburants liquides face à la vague de la voiture électrique à batterie. Les algocarburants confèrent une (fausse) teinte verte aux carburants pétroliers dans lesquels ils sont mélangés. Ce programme de recherche serait alors en réalité qu’une composante d’un programme de Public Relation (PR). Maintenir coûte que coûte l’illusion selon laquelle le moteur thermique aurait de l’avenir.

ExxonMobil et Synthetic Genomics Inc ont modifié génétiquement une souche d’algues pour doubler sa teneur en huiles sans inhiber sa croissance. L’OGM obtenu pourrait contaminer les milieux naturels. Mais les 10 000 barils annoncés pour 2025 (dans 7 ans), soit 1590 tonnes, constituent une goutte minuscule. Le parc automobile français, à lui seul, consomme 50 millions de tonnes de pétrole, soit plus de 30 000 fois plus.

Jean-Gabriel Marie

https://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/articles/al...

 

Article du 27 mars 2012

Micro-algues de Sophia Antipolis à Narbonne puis Mèze

Le projet Greenstars lancé dans le cadre du programme d'investissements d'Avenir, a été choisi pour lancer la filière de valorisation des micro-algues. Il va sous la forme juridique de société par actions simplifiée devenir un des 9 instituts d'excellence sur les énergies décarbonnées (IEED). 
L’objectif est double : 
- être en mesure d’ici 10 ans de produire de façon industrielle du biocarburant 
- à court-terme dès 2013, de produire diverses molécules : 
  protéines pour nourrir les poissons 
  oméga 3 et omega 6 

GreenStars doit devenir le maillon qui accélèrera le passage des innovations de la recherche à l'industrie ! "Il ne s'agit pas seulement de rassembler des acteurs autour d'une thématique, mais d'aller vite, de faire la preuve du concept, de produire des pilotes, des démonstrateurs, bref, de générer ensemble les bases de l'industrie des micro-algues de demain." déclare le chercheur Olivier BERNARD membre de l'équipe BIOCORE à l'INRIA Sophia Antipolis-Méditerranée.

Un budget de 160 ME sur 10 ans est initialement prévu dont près de 20% d’aide publique. Le projet a pour ambition de se positionner, d’ici cinq à dix ans, parmi les centres d’excellence mondiaux dans le domaine de la bio-raffinerie des micro-algues.

Face à des enjeux stratégiques mondiaux relatifs au développement des bioénergies et des produits biosourcés, les micro-algues apparaissent aujourd’hui comme une solution porteuse d’avenir et de développements économiques majeurs à un horizon d’une dizaine d’années. Les recherches et les investissements dans la filière des micro-algues à des fins énergétiques se sont récemment considérablement développés : plus de $ 2 Mds d’investissements et plus de 200 projets de recherche et développement ont été recensés, en majorité aux Etats-Unis.

Sans utiliser de terres arables, cette filière offre la possibilité de produire des biocarburants de troisième génération à partir de CO2 d’origine industrielle et de substrats issus d’eaux recyclées. Elle s’inscrit ainsi dans une stratégie de recyclage et de valorisation des rejets issus de l’activité humaine. Par ailleurs, les micro-algues peuvent accumuler jusqu’à la moitié de leur poids en lipides, l’une des matières premières des biocarburants, d’où une productivité qui peut atteindre des valeurs élevées.



(Rappel :  grosso modo, l’INRA s’occupe de recherche agronomique tandis que l’INRIA s’occupe de recherche en informatique et automatique. L’INRIA travaille en coopération avec l’INRA pour déterminer les conditions de productivité optimales des micro-algues en  les modélisant sur ordinateur pour les simuler et avoir le moins de tests réels possibles à faire.)

MIDI LIBRE Narbonne La micro-algue, futur biocarburant grâce à l’Inra

MARIE PINTADO 27/03/2012, 09 h 05 | Mis à jour le 27/03/2012, 13 h 58

http://www.midilibre.fr/2012/03/27/la-micro-algue-futur-b...

Autres liens :

La micro-algue, futur biocarburant grâce à l’Inra

[…] les laboratoires de l’Inra au Quatourze, […]. Jean-Philippe Steyer et son équipe de chercheurs viennent de décrocher l’appel d’offres lié à la valorisation des micro-algues lancé par l’État, dans le cadre de projets d’investissements d’avenir dans les énergies décarbonées. 

En résumé, pendant dix ans, l’Inra va avoir pour mission de développer tout le potentiel de cette culture en bassin.

[…] 45 partenaires ont été mobilisés […] et vont continuer à l’être, à travers la SAS Greenstars bientôt créée. "L’objectif est d’être le chaînon manquant entre la recherche académique et l’industrialisation. Notre rôle est de construire la filière française".

[…] Le projet va être conduit sur trois sites :

  • aux abords de l’étang de Thau à l’écosite de Mèze où siège Greenstars,
  • dans la plaine du Var aux environs de Nice,
  • et sur le territoire du Grand Narbonne. Dix bassins ouverts (appelés “raceway”) d’un hectare chacun vont ainsi être aménagés sur le site de l’Inra à Pech Rouge.[…]. Aucune gêne olfactive n’est à craindre, "si cela est bien géré".

Outre la mise au point des procédés d’extraction des molécules d’intérêt, la mission de la quarantaine de chercheurs de Greenstars va être "d’arriver à produire à un coût correct". Les premières mises en culture dans les bassins sont prévues pour le printemps 2013.

[…] Les entreprises susceptibles d’être intéressées par la valorisation des micro-algues ne devraient pas être difficiles à trouver...  Pas plus loin qu’au sein de la pépinière d’entreprises

  • Innovéum, zone de la Coupe,
  • Al’guinove, jusque-là basée à Gaillac, vient de décider de venir s’y installer l’an prochain.

INRIA Spohia Antipolis - Energies renouvelables

Sophy Caulier - 20/03/2012

GreenStars développera à terme des biocarburants à base de micro-algues

Olivier Bernard, Chercheur Inria© Inria / Photo J. Wallace

Le projet GreenStars vient d'être retenu au titre des Investissements d'Avenir en tant qu'Institut d'Excellence sur les Energies Décarbonées (IEED). 

De quoi s'agit-il et quels sont ses objectifs ? Olivier Bernard, chercheur de l'équipe-projet Biocore, au centre Inria Sophia Antipolis - Méditerranée, répond à toutes ces questions.

Qu'est-ce qu'un IEED et qu'est-ce que le projet GreenStars ?

Olivier Bernard : 
Les « Instituts d'Excellence sur les Energies Décarbonées » ont été lancés dans le cadre du programme Investissements d'Avenir. A ce jour, neuf instituts ont été labellisés dans le cadre des deux appels à projet. GreenStars est un IEED qui va regrouper de nombreux acteurs de la filière de valorisation des micro-algues (voir encadré ci-dessous). Sur le plan administratif, ce sera une société par actions simplifiée (SAS), c'est-à-dire que les partenaires seront tous actionnaires de la société. Sur le plan pratique, GreenStars est un réseau national de plates-formes collaboratives, qui consolide l'expertise et les technologies des meilleurs acteurs publics et privés de la filière.

Quel est l'objectif de GreenStars ?

O. B. : C'est de contribuer à l'industrialisation de procédés qui utilisent des micro-algues, des algues microscopiques, pour produire, d'une part, de l'énergie pour le futur, du biocarburant, et d'autre part, des molécules intéressantes pour plusieurs secteurs : des protéines pour nourrir les poissons, des oméga 3, des oméga 6… Pour que ces procédés puissent être industrialisés, nous allons avoir besoin d'un certain nombre d'innovations et de ruptures technologiques. Nous voulons que GreenStars devienne le maillon pour accélérer le passage des innovations de la recherche à l'industrie ! Il ne s'agit pas seulement de rassembler des acteurs autour d'une thématique, mais d'aller vite, de faire la preuve du concept, de produire des pilotes, des démonstrateurs, bref, de générer ensemble les bases de l'industrie des micro-algues de demain.

A quelle échéance cette filière industrielle verra-t-elle le jour ?

O. B. : La filière biocarburants devrait être opérationnelle d'ici à une dizaine d'années. Mais plusieurs marchés sont accessibles à plus court terme. Par exemple, les nutriments pour poissons ou pour animaux devraient exister d'ici à 3 ans. De même, certaines molécules devraient être disponibles dans les prochaines années pour les industries chimique et cosmétique.

Quels sont les défis scientifiques d'un tel projet ?

O. B. : Ils sont nombreux mais le premier défi – et le principal – est d'enrichir notre connaissance des micro-algues afin de mieux les domestiquer. Cette ressource a été très peu utilisée jusque là alors que son potentiel est énorme puisqu'elle transforme le CO2 en carbone organique. Mais c'est une ressource très complexe. Il existe plusieurs centaines de milliers voire des millions d'espèces de micro-algues et nous en connaissons 20 ou 30 000 seulement ! Il nous faut identifier le potentiel des espèces connues et stockées dans des collections de cultures – des algothèques ! –, mais aussi récolter de nouvelles espèces issues du milieu naturel. Puis il faudra les faire pousser et améliorer leur productivité en les stressant. Car c'est bien en déclenchant un stress métabolique que l'on peut améliorer la production d'un composant par une micro-algue ! Mais ce stress doit être parfaitement dosé. Pour produire des huiles, par exemple, il faut carencer un élément nutritif de la micro-algue pour qu'elle accumule les lipides, mais sans interrompre sa croissance. Enfin, il faut extraire les composés à haute valeur ajoutée. Et, autre défi important, il faut faire tout ça à un coût financier et environnemental acceptable, autrement dit, ne pas consommer plus d'énergie que l'on en produira.

Green Stars explorera-t-il d'autres pistes que la production de biocarburants ?

O. B. : Oui, les micro-algues permettent d'envisager de nouveaux systèmes de dépollution. Grâce à leurs capacités épuratoires des effluents liquides ou gazeux, elles pourront être associées à d'autres procédés biologiques et utilisées pour ce que l'on appelle l'épuration biologique, qui contribue à diminuer les rejets polluants.

Le projet compte plusieurs équipes des sciences du numérique. Quel est leur rôle ?

O. B. : Les défis sont différents et imbriqués les uns dans les autres. Difficile de connaître précisément les performances d'une micro-algue lorsqu’elle vit au laboratoire et d'imaginer les conditions optimales pour qu'elle atteigne son potentiel réel de production. Il faudrait des années et des années de recherche. Les sciences du numérique permettront d’identifier et de simuler très en amont ce potentiel et l'environnement optimal d'une micro-algue. Les travaux que nous avons réalisés nous permettent de reproduire ces conditions optimales dans des systèmes de culture, par des techniques issues de la science du contrôle. De plus, il s'agit d'organismes contenus dans un milieu liquide, agité et dense dans lequel la lumière pénètre peu… Grâce à des modèles mathématiques d'hydrodynamique, de distribution de la lumière, de développement des micro-organismes, etc, nous pourrons simuler la productivité des micro-algues en interaction avec leur environnement. Les sciences du numérique apporteront également une aide précieuse en combinant l‘information issue des quelques capteurs disponibles en ligne aux modèles numériques. Ainsi, nous pourrons surveiller, en temps réel, l’état physiologique des microalgues, et leurs performances. Trois équipes-projets Inria participeront à cette aventure (BIOCORE, BANG, MODEMIC).

GreenStars ne part pas de zéro ?

O. B. : Non, loin de là ! Les 45 partenaires* apportent chacun leurs savoir-faire et leurs connaissances. Green Stars rassemble un cocktail de matières scientifiques. Il y aura des experts en biologie, en génie des procédés, en biocarburants… Inria a un rôle fort dans ce cocktail, car nous travaillons depuis près de vingt ans sur les modèles numériques de micro-algues. Nous pouvons quantifier l'apport de chacune des sciences et simuler l'impact de chaque rupture technologique sur la productivité globale. Notre capacité à proposer un modèle numérique global donnera de la cohérence aux nombreux thèmes de recherche abordés dans ce projet.

____________ De nombreux acteurs pour bâtir une filière industrielle complète ____________

Green Stars s'est doté des moyens nécessaires pour atteindre son objectif : bâtir l'industrie des biocarburants de demain. Le projet va rassembler 45 acteurs (venus du public, des organismes de recherche et des collectivités territoriales, et d'autres venus du privé : pôles de compétitivité, grands industriels et PME innovantes. Ils seront actionnaires d'une société, qui va être créée rapidement.

Green Stars bénéficiera d'un budget de 160 millions d'euros sur 10 ans. Son effectif à terme sera de 200 personnes dont 80 chercheurs. Les principales installations seront implantées sur trois sites :

  • Montpellier-Etang de Thau (siège principal à l'Ecosite de Mèze),
  • Narbonne
  • et Nice (Plaine du Var).

Les laboratoires de recherches participants mettront leurs infrastructures à disposition.

(*) Partenaires :

Organismes publics :

  • Des organismes de recherche et des universités : INRA, Inria, CNRS, IRD, Ifremer, CEA, IFP-EN, Université Montpellier 2 et Université Pierre et Marie Curie.
  • Des collectivités territoriales : la Communauté de Communes du Nord Bassin de Thau, la Communauté d’Agglomération du Grand Narbonne, la Métropole Nice Côte d’Azur, le Conseil Général des Alpes Maritimes, la Région Languedoc Roussillon et la Région PACA.

Organismes privés :

  • Des pôles de compétitivité : Trimatec, Mer PACA et Industries & Agro-Ressources qui ont labellisé le projet.
  • Des industriels : Air Liquide, ACRI, Alfa Laval, Algaestream, Algenics, Algu’Innov, Bioalgostral, EADS, Eco-Solution, Envolure, Fermentalg, Greensea, IDEE Aquaculture, La Compagnie du Vent-GDF Suez, Microphyt, Naskeo Environnement, Ondalys, Peugeot Citroën Automobiles, Rhodia, Roquette, Sofiprotéol, Soliance, Solvay, Suez Environnement, TIA, TOTAL, Véolia Environnement

Le campus de Green Stars sera établi sur l’étang de Thau dans l’Hérault comme une « plate-forme fédérative de recherche et développement ».  Le but du projet : faire en sorte que la filière de production de micro-algues devienne efficace et rentable.

2 à 5 projets seront identifiés, hébergés et accompagnés chaque année. Green Stars concernera l‘ensemble de la filière, depuis la production d’énergie jusqu’à la valorisation de déchets et à la production de composés d’intérêt.

Les micro-algues ont des avantages décisifs

http://www.consoglobe.com/projet-avenir-le-projet-green-s... 
http://www.consoglobe.com/projet-avenir-le-projet-green-s...

algues-cyanobacteries-    Végétaux aquatiques, les algues n’occupent pas des terres utiles à l’agriculture à destination alimentaire, 

-    La culture des micro-algues consomme du CO2 et apparaît donc comme une piste potentielle pour capturer et recycler du carbone produit par des industries par exemple ? 

-    Leur culture consomme des nutriments, phosphates ou nitrates, ce qui permettra de se débarrasser d’eaux usées,  

-    Un rendement exceptionnel : les micro-algues pourraient produire entre 20 et 30 hectares d’huile par hectare et par an, contre 1 tonne pour le colza ou 6 tonnes pour le palmier, selon un spécialiste de l’Ifremer (Paul Cadoret, directeur du laboratoire de physiologie et biotechnologie des algues), 
. 
-    Le carburant n’est pas le seul débouché des algues : elles devraient contribuer à la fabrication d’aliments pour animaux, de cosmétiques, de colorants, de compléments alimentaires, d’anti-oxydants, …

La société espagnole, Bio Fuel Systems, à Alicante, va produire du biocarburant à base de plancton (algues). 

Les projets antérieurs

L’avenir de la biomasse à travers le projet VEGA (2009)

http://www.enerzine.com/41/4913+la-recherche-se-penche-su...

Finalité : identifier des espèces végétales, plantes annuelles ou pérennes ou micro-algues, et des systèmes de production qui répondent aux demandes des nouvelles filières énergétiques et de la chimie et qui soient compatibles avec des objectifs de durabilité, en tenant compte de tous les intrants et des bilans écologiques complets. 
Toutes formes de valorisation de la biomasse seront envisagées : biocarburants, chimie du végétal, combustion directe pour la production d’énergie, biomatériaux …

 

Le point sur les potentiels de recherche au 25 mai 2012

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/70093.htm

 

L'article présente les diverses méthodes potentielles de production de biocarburants à base d'algues.

Bien que l'utilisation des microalgues pour la production énergétique fasse l'unanimité, de nombreux points restent à soulever et clarifier.

Il est établi qu'il ne sera pas possible d'offrir une place de choix au biocarburant algal sur le marché mondial sans avoir au préalable ajusté la chaîne de procédés en vue d'une optimisation énergétique.

Pour chacun des processus utilisés, l'article dénote des avantages et des inconvénients à l'utilisation des microalgues.

Certains problèmes techniques dans la mise en oeuvre de ces nouvelles technologies doivent être surmontés, de même que certaines contraintes économiques. En effet, ce nouveau système énergétique a un fort potentiel mais également un coût très élevé.

Selon les auteurs et les recherches qu'ils ont effectuées pour achever cet article, la production de biocarburant algal dans les prochaines années pourrait prendre deux directions différentes.

  • La première serait principalement axée sur les biocarburants en tant que produit fini possédant des propriétés spécifiques, comme par exemple un biocarburant destiné uniquement aux avions [2]. Dans cette situation, le défi à relever serait d'ordre financier, car les frais de production seraient très élevés.
  • Dans la seconde, le point important serait l'origine de la biomasse. Des algues peuvent en effet être produites pour un usage particulier (séquestration du CO2 et traitement des eaux usées sont certaines possibilités), toutefois, le principal objectif de cette ligne de conduite ne serait pas de produire un certain type d'algues avec des propriétés très spécifiques mais de choisir l'algue et de développer des procédés qui lui seraient appropriés pour une application énergétique quelconque.

Pour en savoir plus, contacts :

- [1] Pour plus d'informations sur l'utilisation des microalgues pour les biocarburants en Allemagne lire le rapport : "L'utilisation des micro-algues pour la production de biocarburants en Allemagne" - Rapport Allemagne - 2/02/2012 - http://www.bulletins-electroniques.com/rapports/smm10_058...

- [2] Pour plus d'informations sur les biocarburants utilisés pour des avions :

- "Premiers résultats du test de biocarburant sur un avion de ligne de la Lufthansa" - BE Allemagne 564 - 22/03/2012 - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/69512.htm

- "Biokérosène : Lufthansa s'associe à l'Université de Lunebourg " - BE Allemagne 567 - 12/04/2012 - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/69715.htm

Un carburant du futur dans l’eau de mer

http://www.metrofrance.com/nice-cannes/un-carburant-du-fu...

[...]

 "Le phytoplanction est composé d’organises tout petits mais très compliqués, expose Antoine Sciandra, le directeur du Laboratoire Océanographique de Villefranche sur mer. Nous avons découvert qu’en le stressant avec de l’azote il produit de grandes quantités de lipides". Cette huile végétale d’origine marine est la base du biodiesiel, capable de faire fonctionner les moteurs à explosion. [...]

"A court terme, poursuit Olivier Bernard, directeur de recherches à l’INRIA, nous sauront produire pour l’aquaculture (de la nourriture pour les poissons d’élevage, NDLR), puis pour l’industrie cosmétique et dans dix ans pour le marché de l’énergie". Car si les scientifiques savent déjà créer du biocarburant à base de phytoplanction, son coût est encore prohibitif (10 euros le litre environ). Mais dans une décennie, on pourrait trouver ce carburant vert à la pompe, pour 0,89 euros !

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