GRAINE 2021 - MiACE-PEF : MicroAlgae Continuous Extraction by Pulsed Electric Field -Procédé d’extraction en continu de produits de la biomasse microalgale par utilisation d’un champ électrique pulsé.
Mots-clés : Sols / Agriculture / Forêt
Contexte : Les microalgues sont des ressources de fort intérêt pour le développement d’une bioéconomie circulaire. Leur croissance rapide (un jour) assurée principalement par l’énergie solaire, leur productivité très élevée (10 à 200 fois celles de plantes terrestres) et leurs faibles besoins en intrants leur assure une place fondamentale pour le développement des procédés durables contribuant au développement d’une bioéconomie globale. Cette biomasse peut être utilisée ou valorisée de différentes manières. En dehors de son utilisation complète dans l’alimentation humaine ou animale, on peut l’exploiter en tant qu'énergie (amidon, sucres, qui sont transformés ensuite en biocarburants alternatifs, valorisation en méthanisation) ou en tant que source de biomolécules d’intérêt particulier, en médecine (anticancéreux, anticoagulants, dermatologie, …), en cosmétique (antioxydants, pigments), en chimie verte (colorants, solvants biosourcés), en agriculture (biofertilisants, biostimulants). Les usages sont donc très variés et, le potentiel de ressources issues des microalgues n’en est qu’à ses tout débuts, seules quelques souches sont actuellement valorisées industriellement alors que des centaines de milliers de souches ont été répertoriées, les microalgues constituent donc un extraordinaire potentiel pour l’avenir. En choisissant la souche de microalgue adaptée on sera alors en mesure de produire de manière naturelle les composés souhaités (lipides, protéines, pigments, …). Cette diversité de ressources de microalgues (en forme, taille, contenu, …) impose de disposer d’outils performants pour en extraire de manière sélective les composés et biomolécules d’intérêt.
Description : Le développement de la filière microalgues est contrarié économiquement par l’étape d’extraction qui met généralement en oeuvre des procédés énergivores (séchage, …), non sélectifs (extraction mécanique) et peu contrôlables au niveau thermique. Afin de rendre cette étape moins énergivore, et plus sélective dans l’obtention des molécules à forte valeur ajoutée, ce projet de recherche industrielle, propose de développer un démonstrateur qui couple différentes techniques mises au point dans les Laboratoires de l’Université de Pau et des Pays de l’Adour (extraction par champ électrique pulsé, extraction enzymatique, utilisation de bio-solvants, mélange chaotique en continu) en association avec le Centre Technologique des Transitions APESA, qui cultivera la biomasse algale et assurera l’écoconception du procédé. La société ASMA managera le projet, entreprendra la conception de démonstrateur en intégrant les briques technologiques issues des procédés développés au sein des Laboratoires universitaires et réalisera ce démonstrateur. Le but final du projet de recherche est de développer une technique innovante d’extraction douce en continu de composés de microalgues et la mise au point d’un appareil éco-conçu, simple, robuste et transportable. Il s’intègre dans la chaîne de production de produits issus de la culture de microalgues (bioraffinerie). Le détail technique de cette opération figure en annexe 1 (annexe technique) à la présente convention qui en constitue de ce fait partie intégrante.
Objectifs et résultats attendus : Il est prévu de lever les verrous identifiés pour la réalisation du projet qui sont principalement liés : - au dimensionnement du système en fonction des caractéristiques du champ électrique pulsé (qui lui va dépendre des caractéristiques de la souche de microalgues, de la concentration en biomasse algale dans la suspension concentrée en écoulement, de la qualité du mélange, des performances des extractions post-traitement par CEP), il y a donc un fort couplage entre les paramètres biologiques, électriques et hydrodynamiques et physico-chimiques, - en conséquence, le dimensionnement (et le coût) du générateur de CEP vont dépendre du taux d’électroporation (ou de destruction cellulaire) souhaité, - un ciblage de la gamme d'utilisation de l’appareil selon les usages envisagés sera à faire pour une première version pré-industrielle du démonstrateur. Les principaux objectifs sont liés à la maîtrise des phénomènes couplés décrits ci-dessus, pour un traitement appliqué aux deux souches de microalgues choisies qui doit conduire au dimensionnement adéquat et à la fabrication du procédé d’extraction en continu de produits de la biomasse microalgale par utilisation d’un champ électrique pulsé. A l’issue du projet, le démonstrateur MIACE-PEF devra servir de preuve de concept, pré-industrielle et faciliter ensuite le développement d’un appareillage scientifique qui puisse être mis sur le marché.
Bénéficiaire : UNIVERSITE DE PAU ET DES PAYS DE L'ADOUR
Localisation : Pau, Nouvelle-Aquitaine, FRANCE
Début : 02/12/2022 — Durée : 44 mois
Budget total : 701604.82 € — Aide ADEME : 248888.62 €
Statut : Suivi du projet