Les biofilms de microalgues pour la production de molécules d'intérêt

par Sufang Li

Projet de thèse en Génie des procédés

Sous la direction de Filipa Lopes.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (Cachan, Val-de-Marne ; 2015-....) , en partenariat avec LGPM - Laboratoire de Génie des Procédés et Matériaux (laboratoire) et de CentraleSupélec (2015-....) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 30-10-2018 .


  • Résumé

    Les microalgues sont des usines cellulaires qui convertissent l'énergie lumineuse en énergie chimique tout en consommant du dioxyde de carbone. Elles sont actuellement cultivées pour la production de molécules à haute valeur ajoutée destinées aux marchés de la cosmétique et de la santé. La production de microalgues et l'extraction des composés d'intérêt sont réalisées en plusieurs étapes : dans un premier temps, les cellules sont cultivées en réacteurs, photobioréacteurs ou raceways, puis la biomasse est récoltée et les molécules d'intérêt sont extraites et purifiées. Ces systèmes sont toutefois caractérisés par de faibles productivités, une demande énergétique élevée et des coûts d'exploitation importants associés aux étapes de production et de récolte. Dans ce contexte, l'intérêt pour les bioprocédés à biofilms de microalgues a augmenté fortement ces derniers temps car une amélioration significative des productivités avec une dépense moindre en énergie et en eau par rapport aux systèmes classiques a été démontrée. Un biofilm est un assemblage de microorganismes associés à une surface et insérés dans une matrice de substances polymériques extracellulaires. Afin d'optimiser la technologie à biofilm et de confirmer son potentiel de production à grande échelle, l'effet des paramètres environnementaux sur le développement du biofilm et sa composition sera étudié dans le contexte de cette thèse. Cette thèse sera réalisée au sein de l'équipe Bioprocédés du Laboratoire de Génie Chimique et des Matériaux (LGPM) de CentraleSupélec. L'équipe Bioprocédés (LGPM/CentraleSupélec) a pour objectif de développer des bioprocédés de microalgues innovants, durables et compétitifs, en utilisant une approche couplée d'expérimentation et de modélisation.

  • Titre traduit

    Microalgae biofilms for biomolecules production


  • Résumé

    Microalgae are photosynthetic microorganisms that convert carbon dioxide into valuable compounds. These sun-driven factories have been identified as a promising biomass feedstock for the production of biofuels, feeds, foods and high-value molecules with applications in markets such as cosmetics, pharmaceutical, nutritional, and aquaculture. They are mostly cultivated as planktonic cells suspended in liquid nutrient medium mainly in open raceways before being harvested for molecules extraction. These systems are though characterized by low productivities, high energy demand and high operating costs associated to the production and harvesting steps. In this context, the interest of using immobilized microalgae (biofilm-based microalgae cultivation) has increased lately and presented as a very promising technology to overcome the major challenges of the conventional systems. A biofilm is an assemblage of microbial cells that are associated with a surface and enclosed in a matrix of extracellular polymeric substance. In order to optimize the biofilm-based technology and fully confirm its potential for the production at large-scale, more research is strongly required. Therefore, the effect of environmental parameters on biofilm development and composition will be studied in the context of this thesis. This project will be carried out within the Bioprocess team in the Laboratory of Chemical Engineering and Materials (LGPM), CentraleSupelec. The Bioprocess team (LGPM/CentraleSupélec) aims at developing innovative, sustainable and competitive microalgae bioprocesses through coupled experimental and modelling approaches.