Production de biodiesel à partir des microalgues : recherche des souches accumulatrices des lipides et optimisation des conditions de culture en photobioréacteurs

Biodiesel production from microalgae : search for strains with large lipid accumulation capacity and optimization of culture condition in photobioreactors

• Auteur / Autrice : Aumaya Taleb
• Direction : Jérémy Pruvost, Samir Taha, Hosni Takache
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences et de Technologie (Beyrouth), École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génie des Procédés Environnement – Agroalimentaire (GEPEA) (Saint-Nazaire)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques
• Jury : Président / Présidente : Jean-Claude Charpentier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérémy Pruvost, Samir Taha, Hosni Takache, Jean-Claude Charpentier, Arnaud Muller-Feuga, Jalal Halwani, Jack Legrand
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Arnaud Muller-Feuga

Mots clés

Mots clés contrôlés

Triglycérides

Biocarburants

Algues

Mots clés libres

Photobioréacteurs

Biodiesel

Optimisation

Criblage

Résumé

Les microalgues apparaissent comme une source végétale prometteuse pour la production du biodiesel. Cela implique cependant une optimisation systématique de nombreux aspects afin d'envisager une exploitation industrielle durable et compétitive. Le présent travail porte sur l'amélioration de la production en triglycérides, par notamment deux étapes clés : la sélection d'une souche performante et l'optimisation des conditions de cultures en photobioréacteurs. Dans un premier temps, une méthodologie de criblage des souches de microalgues a été développée, prenant en considération des critères représentatifs de l'application industrielle envisagée. Les résultats de criblage ont montré que Parachlorella Kessleri UTEX2229 ressort comme la souche la plus performante. Les expérimentations d'optimisation de production sous lumière continue ont montré une productivité surfacique maximale en biomasse de 27 g. M-2. J-1 pour un flux incident qo = 430 µmol. M-2. S-1 .  Cette valeur s'est montrée similaire aux performances d'autres souches rapportées dans la littérature et connues pour leur forte productivité en biomasse. Après optimisation, des fortes accumulations de triglycérides (jusqu'à 48 % MS) ainsi que les productivités importantes en triglycérides (9. 125 à 16,06 tTAG. Ha-1. A-1) ont été observées en carence azotée.

Microalgae are a promising vegetal ressource for biodiesel production. However, many hurdles need to be overcome in order to set a sustainable and cost competitive industry. This study demonstrated an improvement in triglycerides (TAG) production rate by the selection of a strain of interest and by the optimization of the culture conditions in photobioreactors. Thus, a large part of this study focused on the development of a rapid screening procedure of microalgal strains, which took into account pertinent criteria of the final industrial application, in this case biodiesel production. Screening results showed that Parachlorella kessleri UTEX2229 was the most efficient strain for TAG production. Production optimization experiments under continuous light yielded a maximum areal biomass productivity of 27 g. M-2. D-1 for an incident PFD of 430 µmol. M-2. S-1 . This was comparable to the productivities achieved by other strains reported in the literature and known for their large biomass productivity. Large TAG accumulation, up to 48 % DW, and large TAG productivity, up to 12. 5-16. 06 tTAG. Ha-1. A-1, were observed in cultures subjected to nitrogen deficiency. Finally, cultures exposed to diurnal Ligh/Dark cycles had their TAG productivity reduced by 26 % compared to that obtained in continuous light. The results presented in this study pave the way for achieving large scale TAG production in outdoor photobioreactors.