Brevet FR2646989A1 — publié le 19901123

La présente invention concerne un bassin de plein air pour la culture d'algues macroscopiques, dans lequel les algues flottent dans l'eau de er qui y circule et un procédé de culture mettant en oeuvre ce bassin. Les algues sont largement utilisées par les industries phariaceu- tiques, chimiques et alimentaires comme source de matières premières certaines espèces sont même consommées fraîches ou réhydratées dans différents pays ; lais la récolte des algues sauvages, sur les côtes francaises notamment, diminue, et il est souhaitable de produire les algues au moins certaines espèces - par culture dans des bassins alimentés en eau de mer et situés à l'air libre sur le rivage, loin des tempêtes et des phénomènes de marée. De nombreuses espèces d 'algues peuvent être ainsi cultivées, telles que Chondrus crispus, Gigartina stellata, Calliblepharis ciliata et lanceolata, Laminaria sp., Solieria Chordalis, Cystoclonium purpureun, Palmaria palmata, Gracilaria sp., Ulva sp., Enteromorpha sp., Bryopsis Sp. Pour certaines comme le Chondrus, une algue rouge dont on extrait les carraghénanes, polysaccharides épaississants de qualité alimentaire, et plus particulièrement pour le Chondrus crispus dont les tonnages trai tés en Europe sont importants, il est tout à fait souhaitable de trouver des conditions de culture économiquement compétitives. Quelques équipes de spécialistes ont déjà étudié cette question, telle que celle de R.G.S. Bidwell au Canada, qui a décrit dans Botanica Marina vol. XXVIII p. 8797 (1985) un bassin pour la culture de Chondrus crispus, encore appelé Irish osts, alimenté en eau de mer, nutriments et gaz carbonique, le brassage des algues étant assuré par un bullage d'air à partir du fond du bassin, de 80 ci environ de profondeur;; D'après les auteurs, ce dispositif assure un éclairement intermit tent des algues, favorable à leur développement, et répartit reeulière {nt les sources de carbone et autres nutriments nécessaires bien connus du spécialiste, tandis que le système de roue à palettes, précédeeent utilisé pour l'agitation par Simpson et Colt. et décrit dans Bot. nar. 21 P. 229-235 (1978), est nettement moins efficace et rentable parce que les plantes circulent mal et ont tendance à se déposer au fond du bassin, avec pour conséquence une croissance plus lente et un développement faci lité des épiphytes et maladies.Pourtant, il était souhaitable de trouver un autre dispositif, car l'agitation du bassin par barbotage d'air prése- divers inconvénients dont une consommation- élevée d'énergie et de gaz carbonique, ainsi qu'un coût de réisation des bassins plus élevé : k ceux-ci doivent être équipés en tuyaux non codrrodables d'alimentation en air, et leur profondeur doit être 4 à 5 fois celle de pénétration de la lumière pour assurer un brassage correct. Le bassin selon l'invention, du fait de sa forme particulière et de la présence d'obstacles placés sur le parcours du milieu liquide mis en mouvement par une roue à aubes, permet la culture d'algues notamment du Chondrus crispus, dans une zone tempérée moyennement ensoleillée, comme les côtes de la Manche et de l'Atlantique en France, avec d'excellents rendements. Les algues se développement rapidement, dans des conditions de culture classiques, telles que celles décrites par R. G. S. Bidwell dans le document précédemment cité, ou par Neish et Col. dans Canadian Journal of Botany 55 p. 2 2632 271 (1977). La productivité par unité de surface est dix à quinze fois plus élevée que lorsque l'algue se trouve dans son milieu naturel ; on a en outre observé une légère différence d'aspect entre l'algue sauvage et celle cultivée dans les bassins selon l'invention et surtout une différence de composition puisque dans l'algue de culture, on ne trouve prati quement pas de fraction mu, précurseur du carraghénane Kappa, mais uniquement ce carraghénane ; ceci permet d'effectuer 1 'extraction par macéra- tion de la plante dans une eau légèrement alcalinisée, alors qu'un traitement basique à pH 12 est nécessaire pour transformer les précurseurs et extraire tout le carraghénane de la plante sauvage. Le bassin, selon l'invention, a en plan horizontal la forme d'une couronne, plus ou moins aplatie définie entre une paroi extérieure et un noyau interne. Il peut par exemple, être sensiblement elliptique, le noyau interne pouvant alors être réduit à un simple plan, situé dans le grand axe de l'ellipse ; ce plan sera matérialisé par exemple par un mur qui s'arrête de chaque caté à une distance de la paroi extérieure du bassin approximativement égale au petit axe de l'ellipse, de telle sorte que le milieu liquide puisse circuler en continu autour du noyau central ; un bassin équivalent, bien que plus encombrant au sol et légèrement moins performant, est constitué par un couronne cylindrique circulaire ou elliptique.Dans le cas d'un bassin elliptique, on préfère que la longueur du grand axe soit de 2 à 8 fois celle du petit axe et que le mur ait une épaisseur juste suffisante pour assurer sa résistance, c'est-à-dire de 8 cm à 1,80 m environ, selon le matériau qui le constitue (terre, béton, briques cimentées). Le bassin 10 illustré à titre d'exemple en vue en plan horizontal à la figure 1, a une forme elliptique allongée. Seule la moitié du bassin a été illustrée, l'autre moitié étant symétrique par rapport à un plan vertical transversal de trace XX. Le bassin est délimité entre une paroi extérieure 11 et un noyau central 12, réduit dans ce mode de réalisation à un mur s'arrêtant à une certaine distance des deux extrémités du bassin, ce qui définit dans ce dernier un circuit d'écoulement fermé pour l'eau contenue dans le bassin. Comme déjà évoqué, le bassin peut être en forme de couronne circulaire, auquel cas, la paroi extérieure et le noyau central auront des tracés circulaires concentriques ; ou encore, le bassin pourra avoir la forme d'une couronne elliptique, la paroi extérieure et le noyau central ayant des tracés elliptiques sensiblement concentriques. Le bassin peut être posé sur le sol, à demi-enterré ou enterré. I1 est, en outre, muni d'au moins une roue à aubes 14, dont la rotation assure la circulation du milieu liquide autour du noyau central 12 du bassin ; son axe est donc confondu avec le rayon du bassin au point considéré et ses pales 16 trempent dans l'eau jusqu'à une profondeur suffisante pour mettre en mouvement le milieu liquide sur toute sa hauteur. Le spécialiste sera à même de calculer la dimension des pales, leur hauteur de plongée dans l'eau, la vitesse de rotation de l'axe en fonction des caractéristiques de forme et de dimensions de bassin-et notamment de la hauteur de l'eau, en sachant que la vitesse de déplacement du liquide doit être suffisante pour éviter un développement important des algues macrophytes, c'est-à-dire pratiquement supérieur à 0,30 miseconde. On préfère, pour ne pas avoir de zone morte, à côté de zones très brassées, disposer deux roues 14, 14' dans le bassin, en position diamétralement opposées particulièrement dans les bassins en couronne, ou pour les bassins à noyau central aplati, dans la partie allongée de l'ellipse et coupant les 2 courants de sens contraire comme représenté Fig. 1, mais les roues peuvent ne pas être dans l'axe de symétrie du bassin. La distance entre leurs axes peut aller jusqu'aux 2/3 de la longueur du bassin. La hauteur de l'veau dans le bassin dépend de l'espèce des algues cultivées, de leur densité et leur taille, ainsi que de l'ensoleillement moyen ; elle sera en général comprise entre 0,3 m et 1 m, de préférence voisine de 0,40 m pour assurer une circulation satisfaisante du liquide et l'éclairement sur un maximum de profondeur. Enfin, le bassin est aussi pourvu d'obstacles 18, 20 situés sur le parcours du milieu liquide, constitué par exemple de petits murets verticaux ou légèrement inclinés, de préférence affleurant le niveau supérieur du liquide, qui font avec le courant un angle compris entre 90 et 1600, et de préférence 900 pour les obstacles 20 situés dans l'axe du noyau central 12, et 1300 pour ceux 18 en aval des roues à aubes 14,14' dont la longueur est au plus égale à la demi-largeur du courant de liquide.Ces obstacles créent des tourbillons et accélèrent localement le courant assurant une meilleure homogénéisation du milieu et la remontée des algues vers la surface de l'eau ; la productivité de la culture est très sensiblement améliorée en présence de quelques obstacles, convenablement placés, de préférence dans les zones où le courant tend vers un régime laminaire ou celles où le courant est ralenti. Ainsi, dans le cas du bassin représenté Fig. 1, équipé des 4 obstacles indiqués, la productivité en année moyenne est 2,5 fois celle d'un bassin de même forme, mais brassé uniquement par les roues à aubes. On trouve en outre, comme dans des bassins classiques, une arrivée d'eau de mer non représentée et, de préférence, à 1 'autre extrémité, une conduite 22 de sortie de 1 'eau ; cette sortie est avantageusement située derrière un obstacle, de telle sorte que la densité des algues dans la zone soit faible. L'alimentation en eau peut être continue ou séquentielle ; elle doit être suffisante pour amener la quantité d'oligoéléments et de potassium nécessaires au développement des algues et compenser l'évaporation naturelle. La configuration du bassin permet d'éviter le recyclage de l'eau, fréquemment installé sur les bassins rectangulaires pour créer un courant dans le milieu. Un autre objet de l'invention est le procédé d'obtention d'algues macroscopiques, qui consiste à les cultiver dans un bassin selon l'invention, alimenté en eau de mer et supplémenté en sources de carbone, d'azote et de phosphore. Les nutriments habituels, azote et phosphore, sont injectés à intervalles réguliers , de préférence en interrompant le circuit d'eau de mer, ce qui améliore l'absorption des composés par les algues et évite une perte importante dans les effluents. On introduit aussi, dans le milieu de culture, du carbone sous forme de gaz carbonique, d'un carbonate ou d'un acide carboxylique organique ; le pH du milieu de culture est généralement compris entre 8 et 9 et de préférence entre 8,5 et 8,8 pendant les periodes de photosynthèse importantes ; on peut introduire un acide minéral dans le milieu pour le maintenir dans ces limites. Selon un autre aspect du procédé de l'invention, on introduit dans le bassin durant la culture , lorsque le taux d'algues étrangères à la culture résultant de la germination des spores apportées par l'eau de mer devient gênant, une solution aqueuse oxydante contenant un hypochlorite alcalin. La quantité de NaOC1 dépend des caractéristiques du bassin et de la quantité d'algues présentes, et le spécialiste sera à même de la déterminer. On peut effectuer un traitement rapide, au cours duquel l'oxydant est détruit au bout de quelques minutes par addition d'un réducteur, tel qu'un thiodulfate ou un hydrogénosulfite alcalin ou un traitement plus simple où on laisse l'oxydant s'éliminer spontanément ; il est évident que dans le second cas, sa concentration initiale doit être plus faible, de 15 à 25 X inférieure. Dans un bassin de forme elliptique de 980 m2 environ, dans lequel le grand axe est 7,2 fois le petit axe, de 40 cm de profondeur et comportant deux obstacles de 1 m et deux obstacles de 2 m de long, disposés comme indiqués figure 1, on a récolté en 4 semaines 253 g/m2 en poids sec d'algues rouges de l'espèce Chondrus crispus, d'où on a extait du carraghénane. A titre de comparaison, dans un petit bassin rond de 3 m de diamètre, brassé par un fort bullage d'air, on a récolté simultanément avec le même milieu marin enrichi, seulement 234 g/m2 d'algues et cela pour un coût de fonctionnement nettement supérieur, étant donné le brassage d'air. REVENDICATIONS 1. Bassin (10 de culture d'algues macroscopiques alimenté en eau, caractérisé en ce qu'il a une forme de couronne plus ou moins aplatie définie entre une paroi extérieure (Il) et un noyau central (12), qu'il comprend au moins une roue à aubes (14) disposée radialement et des obstacles (18, 20). 2. Bassin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau central (12) est réduit à un plan. 3. Bassin selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il a sensibleient la forme d'une ellipse sont la longueur du grand axe est de 2 à 8 fois celle du petit axe. 4. Procédé d'obtention de Chondrus crispus qui consiste à cultiver les algues dans un bassin selon l'une des revendications 1 à 3, alimonté en eau de mer et supplémenté en sources de carbone, d'azote et de phosphore; 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la source de carbone est le gaz carbonique, un carbonate ou un acide carboxylique; 6. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le pH du milieu est maintenu entre 8 et 9. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le pH du milieu est maintenu entre 8,5 et 8,8 par addition éventuelle d'un acide minéral epndant les périodes de photosynthèse importantes. 8. Procédé selon 1 'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'addition d'un hypochlorite alcalin pour éliminer les algues étrangères; 9. Procédé selon la reverxilcations 8, caractérisé en ce que l'excès d'hypochlorite est détruit par addition d'un, thiosulfate ou d'un hydrogénosulfite alcalin.