Influence d'un ecoulement tourbillonnaire sur l'acces a la lumiere des microalgues : conception d'un photobioreacteur et modelisation de la croissance d'une culture de porphyridium purpureum

par JEREMY PRUVOST

Thèse de doctorat en Sciences biologiques fondamentales et appliquées

Sous la direction de Jack Legrand.

Soutenue en 2000

à Nantes .

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  • Résumé

    Les systemes de production de microalgues se differencient des bioreacteurs classiques par le besoin de fournir de l'energie lumineuse essentielle au developpement photosynthetique. Cependant, a forte concentration, le milieu devient fortement absorbant et des zones insuffisamment eclairees apparaissent au sein de la culture. Un compris est alors necessaire entre atteindre des concentrations importantes pour augmenter la productivite et fournir une energie lumineuse suffisante a chaque microalgue. Ce memoire, base sur un photobioreacteur developpe par ifremer, presente une solution possible a ce probleme en homogeneisant la quantite d'energie lumineuse recue par la population de microalgues grace a la modification des conditions de circulation. Pour cela, un ecoulement tourbillonnaire genere par une entree tangentielle est employe, le mouvement tridimensionnel cree favorisant alors un renouvellement des cellules au droit des sources lumineuses. Apres presentation du systeme etudie, l'interet de l'ecoulement tourbillonnaire est montre en substituant le milieu biologique par une solution photochimique. Ensuite, afin de representer au mieux le couplage entre ecoulement et croissance des microalgues, l'hydrodynamique est caracterisee grace a la technique de velocimetrie par images de particules. Apres reconstruction du champ tridimensionnel des vitesses par une methode employant un reseau de neurones, les trajectoires suivies et l'energie lumineuse recue par une microalgue sont alors calculees. En couplant a ces resultats un modele de croissance simulant la reponse photosynthetique de la microalgue, et notamment son comportement physiologique face a des passages alternes dans des zones d'eclairements differents, des cultures batch sont simulees. Finalement, notre etude s'acheve par la validation experimentale de l'interet du photobioreacteur a ecoulement tourbillonnaire en mettant en uvre des cultures de la microalgue porphyridium purpureum.

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Informations

  • Détails : 301 p.
  • Annexes : 159 ref.

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
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