Brevet FR2978772A1 — publié le 20130208

PHOTOBIOREACTEUR MUNI D'UN EMPILEMENT DE COUCHES MINCES SELECTIF L'invention concerne la réalisation d'un photobioréacteur fermé comportant une enceinte pour la culture de cellules biologiques à l'intérieur de cette enceinte, cette enceinte présentant un vitrage de face avant non opaque (c'est-à-dire présentant une transmission lumineuse dans toute la gamme de longueurs d'ondes du visible qui est non nulle), ledit vitrage de face avant présentant une surface en contact avec l'intérieur de l'enceinte. L'invention ne concerne pas la réalisation d'un photobioréacteur ouvert sur l'extérieur ; ce type de photobioréacteur ne comporte pas de vitrage de face avant. L'invention ne concerne pas non plus la réalisation d'un bioréacteur opaque (c'est-à-dire ne laissant passer aucune lumière) et fermé ; ce type de bioréacteur ne comporte pas de vitrage de face avant non opaque. L'invention concerne plus particulièrement un photobioréacteur dont l'enceinte comporte un substrat transparent, notamment en un matériau rigide minéral comme le verre, revêtu d'un empilement de couches minces comprenant plusieurs couches fonctionnelles pouvant agir sur le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge de grande longueur d'onde. L'invention concerne aussi l'utilisation de tels substrats revêtus d'un empilement de couches minces comprenant plusieurs couches fonctionnelles pour fabriquer un photobioréacteur. Le but d'un photobioréacteur est de permettre la culture de cellules biologiques dans un milieu immobile ou qui circule à l'intérieur d'une enceinte en apportant de la lumière venant de l'extérieur de l'enceinte, et de préférence de la lumière solaire, à travers le vitrage de face avant de l'enceinte, pour la croissance des cellules et / ou leur reproduction. Un photobioréacteur permet de créer de la biomasse dans un milieu utilisant la lumière, par une culture photo-autotrophe. La biomasse crée peut -2- servir notamment à l'alimentation animale, à la biochimie, ou encore comme biocarburant ou comme piège de CO2. Les photobioréacteurs fermés connus sont en général classés dans une des deux catégories suivantes : - les photoréacteurs dits « tubulaires », pour lesquels le milieu de culture est présent, mobile ou immobile, dans un cylindrique plein (colonne) ou creux, ou dans des serpentins, verticaux, horizontaux ou inclinés, et - les photoréacteurs dits « plans », verticaux ou inclinés par rapport à l'horizontale, pour lesquels le milieu est cultivé, mobile ou immobile, entre deux substrats plans, un substrat de face arrière qui est généralement opaque et un substrat de face avant non opaque. Des photobioréacteurs plans inclinés sont connus par exemple des demandes internationales de brevet N° WO 2011 /034567 et WO 2011 /039354. Dans tous les cas, l'enceinte de culture des cellules biologiques d'un photobioréacteur fermé présente un vitrage de face avant non opaque qui permet le passage de la lumière vers le milieu de culture. Dans le cas des photobioréacteurs en colonne ou en serpentin, l'enceinte de culture est formée pour l'essentiel du vitrage de face avant puisqu'il n'y a pas de substrat de face arrière et ce vitrage de face avant est cintré. Dans tous les cas, le vitrage de face avant présente une surface en contact avec l'intérieur de l'enceinte qui peut être directement en contact avec le milieu de culture, mais qui peut aussi ne pas être directement en contact avec le milieu de culture si une atmosphère gazeuse est ménagée entre le milieu de culture et la surface du vitrage de face avant qui est en contact avec l'intérieur de l'enceinte. Le terme « vitrage » utilisé ici est à prendre dans son sens le plus général, comme une paroi plate ou incurvée constituée d'une ou de plusieurs feuilles, chacune en matière minérale comme un verre, ou en matière organique comme une matière plastique. Ce vitrage est situé entre la source lumineuse (par exemple le soleil) et le milieu de culture. -3- Le vitrage de face avant d'un photobioréacteur est relativement transparent dans le sens où, même s'il ne présente pas une transmission lumineuse de 100 % sur la totalité de la plage de longueur d'onde du domaine visible (ce qui est en pratique impossible), il présente toute de même une transmission lumineuse élevée (plus de 50 %) sur au moins une partie de la plage de longueur d'onde du domaine visible. Toutefois, certaines plages de longueurs d'onde ne sont pas utiles aux cellules biologiques. Certaines plages de longueurs d'onde de la lumière sont même néfastes à la culture de cellules biologiques ; la plage des infrarouges (en particulier la plage de longueur d'onde de 780 nm à 2500 nm) est ainsi néfaste car elle engendre un réchauffement du milieu sans bénéfice pour le milieu, ce qui oblige à prévoir des moyens particuliers pour refroidir le milieu ou en tout cas pour contenir sa température dans une plage bénéfique à la culture des cellules ; la plage des ultraviolets est elle aussi parfois néfaste à la culture de certaines cellules biologiques. Ceci est le cas, en particulier lorsque les cellules biologiques cultivées sont des micro-algues. Le but de l'invention est ainsi de permettre de réaliser un photobioréacteur fermé dont le vitrage de face avant qui est situé entre la source lumineuse et le milieu de culture, d'une part autorise le passage du rayonnement lumineux favorable à la culture (c'est-à-dire correspondant à la plage spectrale favorable au milieu), afin d'atteindre une efficacité élevée et d'autre part réfléchit le rayonnement infrarouge néfaste à la culture. Il faut comprendre ici que l'action de réflexion du rayonnement infrarouge est différente d'une action d'absorption du rayonnement infrarouge. En effet, il est connu que la couleur du substrat de face avant, ou tout au moins la couleur d'un élément constituant ce substrat de face avant, peut engendrer une absorption d'une partie du rayonnement infrarouge ; ce -4- rayonnement infrarouge ne peut donc pas atteindre le milieu de culture ; toutefois, une telle absorption est néfaste car elle engendre nécessairement un réchauffement du substrat de face avant qui gêne la culture car cette chaleur se transmet au milieu, alors qu'une réflexion du rayonnement infrarouge n'engendre pas de réchauffement du substrat de face avant et évite ainsi une transmission de chaleur au milieu. L'invention a ainsi pour objet, dans son acception la plus large, un photobioréacteur comportant une enceinte pour la culture de cellules à l'intérieur de cette enceinte, cette enceinte présentant un vitrage de face avant non opaque, ledit vitrage de face avant présentant une surface intérieure en contact avec l'intérieur de l'enceinte, le photobioréacteur étant remarquable en ce que ledit vitrage de face avant comporte un substrat qui est muni d'un empilement de couches minces comportant une alternance de «n» couches fonctionnelles métalliques, notamment de couches fonctionnelles à base d'argent ou d'alliage métallique contenant de l'argent, et de « (n + 1) » revêtements antireflet, avec n nombre entier > 3, chaque revêtement antireflet comportant au moins une couche antireflet, de manière à ce que chaque couche fonctionnelle soit disposée entre deux revêtements antireflet. Il existe certes des empilements de couches minces ou des revêtements sans couche fonctionnelle métallique et qui empêchent le passage du rayonnement de proche infrarouge ; toutefois, ces empilements de couches minces ou revêtements d'une part présentent généralement une transmission dans la plage spectrale favorable au milieu qui n'est pas très élevée (de l'ordre de 60 %, voire moins) et d'autre part absorbent pour l'essentiel le proche infrarouge ; utiliser de tels empilements de couches minces ou revêtements ne permettrait pas d'atteindre une efficacité élevée pour la culture de cellules biologiques du fait des pertes de transmission dans la plage spectrale favorable au milieu et engendrerait nécessairement un réchauffement du vitrage de face avant du photobioréacteur du fait de l'absorption par le vitrage de face avant dans le proche infrarouge. -5- Au contraire, un empilement de couches minces à au moins trois couches fonctionnelles métalliques présente le double avantage : - d'une part de permettre d'obtenir une transmission élevée dans la plage spectrale favorable au milieu (supérieure à 70 %, voire supérieure à 75 %), et - d'autre part de ne pas absorber le proche infrarouge, mais de le réfléchir pour l'essentiel ; ainsi, la présence d'un tel empilement permet d'atteindre une efficacité élevée en raison des faibles pertes de transmission dans la plage spectrale favorable au milieu, permet d'empêcher les infrarouges d'atteindre le milieu de culture, sans engendrer d'augmentation de la température de la surface intérieure du vitrage de face avant, celle qui est en contact avec l'intérieur de l'enceinte. La notion « d'empilement de couches minces » désigne ici la totalité des couches minces présentent sur la face du substrat considéré. Cette présence est observée par des techniques usuelles de microscopie électronique à balayage (MEB), de microscopie électronique à transmission (MET), ou encore de spectrométrie de masse des ions secondaires (SIMS). De préférence, l'empilement de couches minces à au moins trois couches fonctionnelles métalliques est disposé sur une face du substrat autre que la surface intérieure du vitrage qui est en contact avec l'intérieur de l'enceinte ; ainsi, la réflexion du rayonnement dans le proche infrarouge est encore plus efficace. Dans ce type d'empilement à au moins trois couches fonctionnelles métalliques, chaque couche fonctionnelle métallique se trouve disposée entre deux revêtements antireflet comportant chacun au moins une (et en général plusieurs) couche(s) antireflet qui est (sont chacune) en un matériau diélectrique du type nitrure et notamment nitrure de silicium ou d'aluminium et/ou du type oxyde. Du point de vue optique, le but de ces revêtements qui encadrent chaque couche fonctionnelle est « d'antirefléter » cette couche fonctionnelle ; les couches antireflet ne sont pas, par nature, des couches métalliques. -6- Un revêtement de blocage très fin est toutefois intercalé parfois entre un ou chaque revêtement antireflet et une couche fonctionnelle adjacente : un revêtement de blocage disposé sous la couche fonctionnelle en direction du substrat et/ou un revêtement de blocage disposé sur la couche fonctionnelle à l'opposé du substrat et qui protège cette couche d'une éventuelle dégradation lors du dépôt du revêtement antireflet supérieur et lors d'un éventuel traitement thermique à haute température, du type bombage et/ou trempe. Ce revêtement peut présenter une nature métallique ou oxydée et notamment une nature sous-oxydée ; toutefois, son action sur les caractéristiques de transmission ou de réflexion des rayonnements est en général négligée. Les épaisseurs des couches évoquées dans le présent document sont des épaisseurs physiques, ou réelles (et non pas des épaisseurs optiques). Par ailleurs, lorsqu'il est fait état d'un positionnement vertical d'une couche (ex. : en dessous /au-dessus), c'est toujours en considérant que le substrat porteur est positionné horizontalement, en bas, avec l'empilement au-dessus de lui ; Lorsqu'il est précisé qu'une couche est déposée directement sur une autre, cela signifie qu'il ne peut y avoir une (ou plusieurs) couche(s) intercalée(s) entre ces deux couches. Le rang des couches fonctionnelles est ici toujours défini en partant du substrat porteur de l'empilement (substrat sur la face duquel est déposé l'empilement). La couche antireflet qui est au minimum comprise dans chaque revêtement antireflet, comme défini ci-avant, présente un indice optique mesuré, comme habituellement, à 550 nm compris entre 1,8 et 2,5 en incluant ces valeurs, ou, de préférence, entre 1,9 et 2,3 en incluant ces valeurs, c'est-à-dire un indice optique que l'on peut considérer comme haut. Dans une variante particulière, la dernière couche du premier revêtement antireflet sous-jacent à la première couche fonctionnelle en partant du substrat est une couche de mouillage à base d'oxyde cristallisé (i.e. : non amorphe), notamment à base d'oxyde de zinc, éventuellement dopé à l'aide d'au moins un autre élément, comme l'aluminium et ce dernier revêtement antireflet sous-jacent à la première couche fonctionnelle peut -7- comporter une couche de lissage, en un oxyde mixte non cristallisé, ladite couche de lissage étant en contact avec ladite couche de mouillage sus-jacente. Dans cette variante particulière, l'épaisseur de ladite couche de lissage représente, de préférence, environ 1 /6e de l'épaisseur dudit premier revêtement antireflet et environ la moitié de l'épaisseur de ladite première couche fonctionnelle. Dans une variante toute particulière, la dernière couche de chaque revêtement antireflet sous-jacent à une couche fonctionnelle est une couche de mouillage à base d'oxyde cristallisé, notamment à base d'oxyde de zinc, éventuellement dopé à l'aide d'au moins un autre élément, comme l'aluminium. Dans une autre variante particulière, chaque revêtement antireflet qui est situé au-dessus d'une couche fonctionnelle comporte une couche à base de nitrure de silicium Si3N4 ou à base de nitrure d'aluminium AIN. Dans une autre variante particulière, lesdits revêtements antireflet comportent chacun au moins une couche à base de nitrure de silicium Si3N4 ou à base de nitrure d'aluminium AIN. Dans ces deux dernières variantes, le nitrure de silicium Si3N4 et le 20 nitrure d'aluminium AIN peut éventuellement être dopé à l'aide d'au moins un autre élément, comme l'aluminium. Ainsi pour ces deux dernières variantes le substrat porteur de l'empilement de couches minces selon l'invention est apte à subir un traitement thermique sans dommage pour l'empilement de couches minces. Il 25 peut donc éventuellement être bombés et/ou trempés après le dépôt de l'empilement de couches minces. Si le substrat porteur de l'empilement est trempé, il est mécaniquement très résistant. Le substrat porteur de l'empilement, lorsqu'il est bombé, permet de 30 réaliser une face avant cintrée pour un photobioréacteur tubulaire. -8- L'épaisseur de chaque couche fonctionnelle est, de préférence, comprise entre 8 et 20 nm en incluant ces valeurs, voire entre 10 et 18 en nm en incluant ces valeurs, et de préférence encore entre 11 et 15 en nm en incluant ces valeurs. L'épaisseur totale des couches métalliques fonctionnelles métalliques est de préférence supérieure à 30 nm et cette épaisseur totale est : - notamment comprise entre 30 et 60 nm en incluant ces valeurs, voire cette épaisseur totale est comprise entre 35 et 50 nm pour un empilement de couches minces à trois couches fonctionnelles métalliques (en particulier chacune à base d'argent), - voire est comprise entre 40 et 60 nm pour un empilement de couches minces à quatre couches fonctionnelles métalliques (en particulier chacune à base d'argent). Dans une variante de l'invention, le vitrage de face avant comporte en outre au moins un empilement de couches minces antireflet ne comportant pas de couche fonctionnelle métallique ; cet empilement de couches minces antireflet ne comportant pas de couche fonctionnelle métallique est situé sur une surface d'un substrat autre que la surface sur laquelle est disposé l'empilement de couches minces à plusieurs couches fonctionnelles. Un tel empilement de couches minces antireflet peut être disposé sur la surface extérieure ou sur la surface intérieure du vitrage de face avant. Un tel empilement de couches minces antireflet, et a fortiori deux empilements de couches minces antireflet disposés respectivement sur la surface extérieure et sur la surface intérieure du vitrage de face avant permet(tent) d'augmenter encore la haute transmission du vitrage dans la plage spectrale favorable au milieu sans dégrader la haute réflexion dans l'infrarouge. Pour augmenter la quantité de lumière favorable au milieu qui traverse le vitrage de face avant, il est préférable que, à la manière de ce qui est connu de la demande internationale de brevet N° WO 2003/046617, le vitrage de face avant présente une surface extérieure texturée par une pluralité de motifs géométriques en relief par rapport au plan général de ladite surface, la -9- surface desdits motifs comprenant chacun au moins deux points tels qu'il existe deux plans sécants entre eux contenant chacun l'un desdits deux points et réunissant les deux conditions suivantes : - ces plans sont tous deux perpendiculaires au plan général de la face texturée de la plaque, et - ces plans contiennent chacun l'une des deux droites perpendiculaires à ladite surface et passant par l'un desdits deux points. Il est également possible que le vitrage de face avant présente une surface extérieure texturée à la manière de ce qui est connu des demandes internationales de brevet N° WO 2006/134300, WO 2006/134301 ou WO 2010/084290. La présente invention concerne ainsi un substrat porteur d'un empilement de couches minces selon l'invention et formant éventuellement tout seul le vitrage de face avant ; toutefois, ce substrat est, de préférence, associé à au moins un autre substrat afin de former un vitrage de face avant feuilleté, ledit substrat porteur de l'empilement de couches minces pouvant être bombé et/ou trempé. Le substrat, ou chaque substrat, du vitrage de face avant est de préférence clair, mais il peut aussi être coloré. Un des substrats au moins notamment peut être en verre coloré dans la masse. Le choix du type de coloration va dépendre des valeurs de transmission lumineuse recherchées pour certaines plages de longueurs d'ondes du domaine visible pour le vitrage de face avant une fois sa fabrication achevée. Le vitrage de face avant selon l'invention peut présenter une structure feuilletée, associant notamment au moins deux substrats rigides du type verre par au moins une feuille de polymère thermoplastique, afin de présenter une structure de type verre/empilement de couches minces/feuille(s) de polymère/verre. Le polymère peut notamment être à base de polyvinylbutyral PVB, éthylène vinylacétate EVA, polyéthylène téréphtalate PET, polychlorure de vinyle PVC. -10- Le vitrage de face avant peut alors présenter une structure de type : verre/empilement de couches minces/feuille(s) de polymère/verre, ou encore : verre/feuille(s) de polymère/empilement de couches minces/feuille(s) de polymère/verre. Le vitrage de face avant peut être bombé et/ou trempé en étant constitué d'un seul substrat, celui muni de l'empilement. Il s'agit alors d'un vitrage dit « monolithique ». Dans le cas où il est bombé, notamment en vue de constituer un vitrage de face avant d'un photoréacteur tubulaire, l'empilement de couches minces se trouve alors sur une face au moins partiellement non plane. Lorsque le vitrage de face avant est monolithique ou feuilleté, au moins le substrat porteur de l'empilement peut être en verre bombé ou trempé, ce substrat pouvant être bombé ou trempé avant ou après le dépôt de l'empilement. Ne choisir que des substrats en verre pour réaliser le vitrage de face avant permet de réaliser un vitrage : - dont la transparence est stable dans le temps, alors que ce n'est pas le cas de toutes les matières plastiques : le PE, le PMMA peuvent perdent leur transparence dans le temps et le PVC peut prendre une coloration jaunâtre ; - complètement inerte chimiquement, ne relâchant aucun composé organique à l'usage, ce qui n'est pas le cas de toutes les matières plastiques ; - résistant aux UV, alors qui ce n'est pas le cas de toutes les matières plastiques. Ces avantages sont aussi obtenus lorsqu'un substrat organique est intégré 25 au vitrage de face avant mais que ce substrat est lui-même pris en sandwich entre deux substrats en verre (vitrage feuilleté). Une structure feuilletée, pour laquelle tous les composants sont ainsi en contact les uns avec les autres, permet de réaliser un vitrage de face avant présentant une transmission énergétique par conduction élevée ; de ce fait, la 30 chaleur produite par le milieu peut être évacuée à travers le vitrage de face avant par conduction et ce, malgré la présence de l'empilement de couches -11- minces (qui s'oppose par ailleurs à la transmission de cette chaleur par radiation, en raison de son caractère bas-émissif). Au contraire, un vitrage de face avant multiple qui intègre au moins un espace intercalaire, du type double-vitrage ou triple vitrage, n'est pas conseillé car cet espace va s'opposer à l'évacuation de la chaleur produite par le milieu à travers le vitrage de face avant par conduction (et l'empilement de couches minces s'oppose par ailleurs à la transmission de cette chaleur par radiation en raison de son caractère bas-émissif). L'invention concerne en outre l'utilisation, pour réaliser un photobioréacteur selon l'invention, d'un substrat qui est muni d'un empilement de couches minces comportant une alternance de « n » couches fonctionnelles métalliques, notamment de couches fonctionnelles à base d'argent ou d'alliage métallique contenant de l'argent, et de « (n + 1) » revêtements antireflet, avec n nombre entier > 3, chaque revêtement antireflet comportant au moins une couche antireflet, de manière à ce que chaque couche fonctionnelle soit disposée entre deux revêtements antireflet. Avantageusement, la présente invention permet de réaliser un vitrage de face avant présentant, pour la totalité du spectre solaire : - une transmission moyenne égale ou supérieure à 50 %, avec une transmission dans la plage spectrale favorable au milieu égale ou supérieure à 70 %, une transmission dans le domaine de l'UV proche de zéro et une transmission dans le domaine du proche infrarouge proche de zéro, et - une réflexion moyenne inférieure à 50 %, avec une absorption/réflexion dans le domaine de l'UV supérieure à 50 % et proche de 100 % et une réflexion dans le domaine du proche infrarouge supérieure à 50 % et proche de 100 %. La présente invention permet en outre les échanges thermiques par conduction avec l'extérieur.30 - 12 - Les détails et caractéristiques avantageuses de l'invention ressortent des exemples non limitatifs suivants, illustrés à l'aide des figures ci-jointes illustrant : en figure 1, une vue en coupe verticale d'un photobioréacteur selon l'invention qui est plan et incliné ; en figure 2, une vue en perspective d'un photobioréacteur selon l'invention qui est cylindrique et creux ; en figure 3, une vue en perspective d'un photobioréacteur selon l'invention qui est cylindrique et plein - en figure 4, une vue en coupe d'une variante de réalisation du vitrage de face avant selon l'invention en figure 5, une vue en coupe d'une autre variante de réalisation du vitrage de face avant selon l'invention en figure 6, la courbe du coefficient d'absorption des micro-algues 15 testées et la courbe de transmission lumineuse des vitrages de face avant testés, en fonction de la longueur d'onde ; et en figure 7, un empilement à trois fonctionnelles selon l'invention, chaque couche fonctionnelle n'étant pas pourvue d'un revêtement de sous-blocage mais étant pourvue d'un revêtement de sur-blocage et l'empilement 20 étant en outre pourvu d'un revêtement de protection optionnel. Dans les figures 4, 5, et 7, les proportions entre les épaisseurs des différentes couches ne sont pas rigoureusement respectées afin de faciliter leur lecture. 25 La figure 1 illustre un photoréacteur 1 du type « plans », incliné par rapport à l'horizontale, pour lequel le milieu cultivé est mobile entre deux substrats plans qui sont ni à l'horizontale, ni à la verticale. Le photobioréacteur 1 comporte une enceinte 2 pour la culture de 30 cellules à l'intérieur I de cette enceinte. Cette enceinte 2 comporte un substrat de face 3 avant non opaque et un substrat de face arrière 4 qui est - 13 - généralement opaque (même si cela n'est pas une obligation). L'enceinte 2 comporte par ailleurs un montant bas 5, un montant haut 5' et des montant latéraux (non illustrés), qui assurent la jonction hermétique à la périphérique respectivement basse, haute et sur les côtés entre le substrat de face 3 avant et le substrat de face arrière 4. Le photobioréacteur 1 comporte par ailleurs un système de pompage (non illustré) qui aspire le milieu de culture à proximité du montant bas pour le refouler à proximité du montant haut. Le milieu de culture 6 est ainsi animé d'un mouvement de haut en bas, sous l'effet de la gravité, par ruissellement sur la face intérieure du substrat de face arrière 4, comme illustré par les doubles flèches. Le substrat de face 3 avant et le substrat de face arrière 4 sont disposés parallèles l'un à l'autre. Le substrat de face arrière 4 (et par conséquent aussi le substrat de face 3) est orienté d'un angle a de l'ordre de 30 ° ou 45 ° par rapport à l'horizontal grâce à un châssis 7. Le vitrage de face avant 3 présente une surface intérieure 30 en contact avec l'intérieur I de l'enceinte 2 et une surface extérieure 31 en contact avec le milieu ambiant. Ici, un espace est prévu entre le milieu de culture 6 et la surface intérieure 30 du vitrage de face avant 3. Les figures 2 et 3 illustrent deux exemples de photoréacteurs dits tubulaire », l'un en figure 2 où le milieu est cultivé, mobile ou immobile, dans un cylindrique plein (colonne) et l'autre en figure 3 où le milieu est cultivé, mobile ou immobile, dans un cylindrique creux. Chacun de ces deux exemples, l'enceinte 2 comporte un substrat de face avant 3 non opaque de forme cylindrique. A la différence de la version en cylindre plein, pour la version en cylindre creux l'enceinte 2 comporte en outre un substrat de face arrière 4 qui est - 14 - opaque ou non et qui est également de forme cylindrique mais selon un rayon plus petit que celui du substrat de face avant 3. Les rayons de ces deux cylindres sont de préférence concentriques afin que l'espace entre les deux substrats soit toujours le même le long de l'axe de l'enceinte. Les figures 4 et 5 illustrent deux exemples de structures de vitrages de face avant feuilletés pour photobioréacteur. Sur ces deux figures, le vitrage de face avant 3 est constitué d'un vitrage feuilleté comportant deux substrats en verre : le substrat 10, sur une face duquel est déposé l'empilement de couches minces 11, et un second substrat 400. Une feuille de matière plastique 300 est située entre les deux substrats en verre. Le substrat 10 est plus à l'extérieur de l'enceinte que le second substrat 400 et l'empilement de couches minces 11 est situé sur la face du substrat 10 qui est orientée vers la feuille de matière plastique 300 intercalaire. L'empilement de couches minces 11 est disposé en face 2, en considérant, comme habituellement, que la face 1 est la face du vitrage la plus à l'extérieur et que les faces sont numérotées par ordre croissant en partant de la face la plus à l'extérieur. La surface intérieure 30 du vitrage de face avant 3 est ainsi constituée par la face du second substrat 400 la plus à l'intérieur et la surface extérieure 31 du vitrage de face avant 3 est ainsi constituée par la face du substrat 10 la plus à l'extérieur. En figure 5, le vitrage de face avant 3 comporte deux empilements de 25 couches minces antireflet 12, 13, situés respectivement sur la surface extérieure 31 et sur la surface intérieure 30. Chacun de ces empilements de couches minces antireflet ne comporte pas de couche fonctionnelle métallique. Il pourrait être envisagé de ne prévoir qu'un seul empilement de couches 30 mince antireflet, situé sur la surface extérieure 31 ou sur la surface intérieure 30. - 15 - La figure 6 illustre en ordonnée le coefficient d'absorption des micro-algues testées, en fonction de la longueur d'onde À (en nanomètres) en abscisse. Cette courbe permet d'appréhender l'absorption lumineuse des micro- algues : cette absorption est élevée dans la gamme 400-500 nm, faible dans la gamme 500-650 nm, élevée dans la gamme 650-700 nm, puis faible au-delà. C'est un profil assez typique des micro-algues. La figure 7 illustre une structure d'empilement à trois couches fonctionnelles 40, 80, 120, cette structure étant déposée sur le substrat 10 10 verrier, transparent. Chaque couche fonctionnelle 40, 80, 120, est disposée entre deux revêtements antireflet 20, 60, 100, 140, de telle sorte que la première couche fonctionnelle 40 en partant du substrat est disposée entre les revêtements antireflet 20, 60 ; la deuxième couche fonctionnelle 80 est disposée entre les 15 revêtements antireflet 60, 100 et la troisième couche fonctionnelle 120 est disposée entre les revêtements antireflet 100, 140. Ces revêtements antireflet 20, 60, 100, 140, comportent chacun au moins une couche diélectrique 24, 26, 28 ; 62, 64, 66, 68 ; 102, 104, 106, 108 ; 142, 144. 20 Eventuellement, d'une part chaque couche fonctionnelle 40, 80, 120, peut être déposée sur un revêtement de sous-blocage (non illustré) disposé entre le revêtement antireflet sous-jacent et la couche fonctionnelle et d'autre part chaque couche fonctionnelle peut être déposée directement sous un revêtement de sur-blocage 55, 95, 135 disposé entre la couche 25 fonctionnelle et le revêtement antireflet sus-jacent à cette couche. Quatre exemples de vitrage avant ont été testés, numérotées de 1 à 4 ci-après. Ces quatre vitrages sont des vitrages feuilletés de structure : substrat en verre / feuille intercalaire en PVB / substrat en verre. 30 Dans trois de ces vitrages, numérotées de 2 à 4 ci-après, a été incorporé un empilement de couches minces comportant au moins une couche 2978772 - 16 - fonctionnelle métallique, afin de réaliser des vitrages feuilletés de structure : substrat en verre porteur de l'empilement de couches minces / feuille intercalaire en PVB / substrat en verre. Ainsi, l'exemple 1 est un exemple de référence présentant la même 5 structure de substrat / feuille intercalaire / substrat, mais sans empilement de couches minces. Le tableau 1 suivant résume les matériaux et les épaisseurs de chaque couche et de chaque élément de la structure feuilletée en fonction de sa position vis-à-vis du substrat porteur de l'empilement (dernière ligne du tableau) ; les numéros de la 2e colonne correspondent aux références de la figure 7. N° Ex. 1 Ex. 2 Ex. 3 Ex. 4 Substrat 400 2,1 mm 2,1 mm 2,1 mm 2,1 mm Intercalaire 300 0,76 mm 0,76 mm 0,76 mm 0,76 mm Si3N4 144 30 ZnO 142 7 NiCr 135 1 ZnO 108 7 Si3N4 104 15 65 ZnO 102 7 7 NiCr 95 1 1 ZnO 68 7 7 Si3N4 64 63 65 65 ZnO 62 7 7 7 ZnO 28 7 7 7 Si3N4 24 30 30 30 Substrat 10 1,6 mm 1,6 mm 1,6 mm 1,6 mm Tableau 1 Dans tous les exemples ci-après l'empilement de couches minces est 15 déposé sur un substrat en verre sodo-calcique clair d'une épaisseur de 1,6 mm, distribué par la société SAINT-GOBAIN. NiCr 55 -17- Le substrat 10 porteur de l'empilement est celui qui est positionné le plus proche du soleil, c'est-à-dire que lors des tests réalisés, il y avait, dans cet ordre : soleil / substrat 10 / Empilement de couches minces 11 (sauf pour l'ex. 1)/ intercalaire 300 / substrat 400 / micro-algues, comme visible en figure 4, avec le soleil au-dessus de la surface extérieure 31 de la face avant 3 et les micro-algues sous la surface intérieure 30 de la face avant 3. Chaque revêtement antireflet 20, 60, 100 sous-jacent à une couche fonctionnelle 40, 80, 120 comporte une dernière couche de mouillage 28, 68, 108 à base d'oxyde de zinc cristallisé, dopé à l'aluminium et qui est au contact de la couche fonctionnelle 40, 80, 120 déposée juste au-dessus. Chaque revêtement antireflet 20, 60, 100, 140 comporte une couche 24, 64, 104, 144 à base de nitrure de silicium, dopé à l'aluminium. Ces couches sont importantes pour obtenir l'effet barrière à l'oxygène lors du traitement thermique, afin de préserver les couches fonctionnelles métalliques de l'attaque de l'oxygène lors d'un traitement thermique. Sur la figure 7 on constate que l'empilement se termine par une couche de protection optionnelle 200, qui n'est pas présente pour les exemples 2 à 4. Pour chacun des trois exemples d'empilement (ex. 2-4), les conditions de dépôt des couches, qui ont été déposées par pulvérisation (pulvérisation dite Couche Cible employée Pression de dépôt Gaz Si3N4 Si:Al à 92:8 % wt 1,5.10-3 mbar Ar /(Ar + N2) à 45 % cathodique magnétron »), sont les suivantes : % ZnO Zn:Al à 98:2 % wt 2.10-3 mbar Ar /(Ar + 02) à 52 % NiCr NiCr à 80:20 wt 2.10-3 mbar Ar à 100 % Ag Ag 2.10-3 mbar Ar à 100 Tableau 2 Du fait que chaque revêtement antireflet 60, 100, 140 qui est situé au- dessus d'une couche fonctionnelle 40, 80, 120 comporte une couche à base de nitrure de silicium, l'empilement de l'exemple 4 présente de plus l'avantage -18- d'être trempables ou bombables et peut subir une opération d'intégration dans un vitrage feuilleté sans que ses propriétés optiques et thermiques ne soient modifiées. Cela est particulièrement important pour permettre la réalisation de photoréacteurs dits « tubulaire » ; il est ainsi possible de déposer l'empilement de couches minces selon l'invention sur le substrat 10, puis de bomber ce substrat pour lui permettre de prendre une forme tubulaire. Le tableau 3 résume pour les exemples 1 à 4 les principales caractéristiques optiques mesurées pour le vitrage feuilleté complet intégrant le substrat porteur de l'empilement : - la transmission photosynthétique, correspond à l'intégration du spectre d'absorption des micro-algues (celui de la figure 6), par le spectre solaire normalisé (norme ISO 9050 AM 1,5) et par la transmission du vitrage considérée pour ce spectre ; cela correspond à ce que les micro-algues "perçoivent" du spectre solaire, à la manière de ce que les yeux d'un être humain perçoivent de ce même spectre solaire ; - l'efficacité comparée est l'efficacité de chacun des exemples 2 à 4, comparée à celle de l'exemple 1, c'est-à-dire comparée à celle d'un vitrage 20 feuilleté sans empilement de couches minces ; - la TE est la transmission énergétique à travers le vitrage, en pourcentage, mesurée selon la norme ISO 9050 AM 1.5, c'est-à-dire la fraction d'énergie transmise directement à travers le vitrage aux micro-algues ; - la RE est la réflexion énergétique à travers le vitrage, en pourcentage, 25 mesurée selon la norme ISO 9050 AM 1.5, c'est-à-dire la fraction d'énergie réfléchie directement par le vitrage et qui ne peut pas atteindre les micro-algues ; - la TTS correspond à l'abréviation en anglais de l'expression « Total Transmitted Sun » ; c'est la somme de la transmission énergétique totale à 30 travers le vitrage, qui prend en considération à la fois la TE et l'énergie ré- - 19 - émise par radiation par le vitrage en direction de l'intérieur du photobioréacteur, pour un vent extérieur moyen de 4 m/s ; - la TIR correspond à la transmission du vitrage sur la plage de longueur d'onde infrarouge de 780 nm à 2500 nm ; et - la RIR correspond à la réflexion du vitrage sur la plage de longueur d'onde infrarouge de 780 nm à 2500 nm. Transmission Efficacité TE RE TTS TIR RIR photosyntétique (%) comparée (%) (%) (%) (%) (%) Ex. 1 88 100 % 77,4 7,7 81,5 77,36 7,0 Ex. 2 71 80 % 50,2 32,7 54,9 45,7 35,8 Ex. 3 171 81 % 44,4 28,0 52,0 35,94 33,5 Ex. 4 71 81 % 35,6 41,1 42,0 9,57 60,8 Tableau 3 On constate ainsi que la transmission de la lumière utile à la croissance des micro-algues est sensiblement la même à travers les vitrages des exemples 2 à 4 ; elle est environ 80 % inférieure à celle d'un vitrage feuilleté sans empilement (ex. 1). Un photobioréacteur dont le vitrage de face avant comporte un empilement à une (ex. 1), deux (ex. 2) ou trois (ex. 3) couche(s) fonctionnelle(s) métallique(s) présente donc à première vue une efficacité moindre. Toutefois, le tableau 3 montre que d'une part la transmission énergétique de l'exemple 4 est meilleure que celle des exemples 1 à 3, puisque c'est la plus petite et d'autre part que la transmission énergétique totale de l'exemple 4 est meilleure que celle des exemples 1 à 3 puisque c'est la plus petite, alors même que la transmission énergétique des exemples 2 (à une couche fonctionnelle) et 3 (à deux couches fonctionnelles) est sensiblement identique. Le Tableau 3 montre par ailleurs la transmission dans l'infrarouge est 25 quasiment nulle (moins de 10 %) pour l'exemple 4 alors qu'elle est - 20 - relativement élevée pour les exemples 2 et 3 et que la réflexion dans l'infrarouge est très élevée (supérieure à 60 %) pour l'exemple 4 alors qu'elle est relativement basse et identique pour les exemples 2 et 3. Les transmissions lumineuses des exemples 1 à 4 ont été rajoutées sur la figure 6. Chacun peut ainsi voir d'une part que la transmission lumineuse de l'exemple 4 est quasi-nulle dans le proche infrarouge (de 780 nm à 980 nm) alors qu'elle est bien plus faibles pour les exemples 1 à 3 et est nulle pour les longueurs d'onde plus grande et d'autre part que la transmission lumineuse de l'exemple 4 est celle qui se conforme le mieux aux attentes relativement à l'absorption des micro-algues puisque cette transmission lumineuse est élevée dans la gamme 400-500 nm, moins élevée dans la gamme 500-650 nm, puis à nouveau élevée dans la gamme 650-700 nm, puis faible au-delà. La présente invention permet ainsi d'atteindre une transmission très proche de la transmission lumineuse idéale qui serait une transmission de 100 dans le domaine d'absorption des micro-algues et uniquement dans ce domaine d'absorption des micro-algues. La structure feuilletée du vitrage de face avant de l'exemple 4 présente en outre l'avantage de contrecarrer l'effet bas-émissif de l'empilement de couches minces vis-à-vis du milieu en permettant à la chaleur produite par le milieu d'être évacuée par conduction à travers la structure feuilletée malgré la présence de l'empilement de couches minces. Il a ainsi été constaté que la température du milieu testé avec l'exemple 4 restait quasiment identique alors que dans les mêmes conditions la température du milieu testé avec l'exemple 1 était montée de 17 °C. Par ailleurs, l'utilisation d'un vitrage feuilleté intégrant une feuille intercalaire en matière plastique permet d'obtenir une transmission dans les UV inférieure à 1 %.30 - 21 - Un empilement à quatre couches fonctionnelles métalliques, notamment quatre couches fonctionnelles à base d'argent ou d'alliage métallique contenant de l'argent, et de cinq revêtements antireflet de manière à ce que chaque couche fonctionnelle soit disposée entre deux revêtements antireflet présentera une transmission lumineuse assez proche de celle d'un empilement à trois couches fonctionnelles métalliques tel que celles de l'exemple 4. La présente invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de l'invention sans pour autant sortir du cadre du brevet tel que défini par les revendications. REVENDICATIONS1. Photobioréacteur (1) comportant une enceinte (2) pour la culture de cellules à l'intérieur (I) de cette enceinte, cette enceinte (2) présentant un vitrage de face avant (3) non opaque, ledit vitrage de face avant (3) présentant une surface intérieure (30) en contact avec l'intérieur (I) de l'enceinte (2), caractérisé en ce que ledit vitrage de face avant (3) comporte un substrat (10) qui est muni d'un empilement de couches minces (11) comportant une alternance de « n » couches fonctionnelles (40, 80, 120) métalliques, notamment de couches fonctionnelles à base d'argent ou d'alliage métallique contenant de l'argent, et de « (n + 1) » revêtements antireflet (20, 60, 100, 140), avec n nombre entier > 3, chaque revêtement antireflet comportant au moins une couche antireflet (24, 64, 104, 144), de manière à ce que chaque couche fonctionnelle (40, 80, 120) soit disposée entre deux revêtements antireflet (20, 60, 100, 140). 2. Photobioréacteur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit empilement de couches minces (11) est disposé sur une face du substrat (10) autre que la surface intérieure (30) en contact avec l'intérieur (I) de l'enceinte (2). 3. Photobioréacteur (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit vitrage de face avant (3) est un vitrage feuilleté, ledit substrat (10) étant en verre et ledit vitrage de face avant (3) comportant en outre au moins un second substrat (400) en verre et une feuille de matière plastique (300) disposée entre les deux substrats en verre. 4. Photobioréacteur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'épaisseur totale des couches fonctionnelles métalliques est supérieure à 30 nm et est notamment comprise entre 30 et 60 nm en incluant ces valeurs, voire cette épaisseur totale est comprise entre 35 et 50 nm pour un empilement de couches minces à trois couches fonctionnelles métalliques, voire cette épaisseur totale est comprise entre 40 et 60 nm pour un empilement de couches minces à quatre couches fonctionnelles métalliques.- 23 - 5. Photobioréacteur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit vitrage de face avant (3) comporte en outre au moins un empilement de couches minces antireflet (12, 13) ne comportant pas de couche fonctionnelle métallique. 6. Photobioréacteur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le vitrage de face avant (3) présente une surface extérieure (31) texturée par une pluralité de motifs géométriques en relief par rapport au plan général de ladite surface, la surface desdits motifs comprenant chacun au moins deux points tels qu'il existe deux plans sécants entre eux contenant chacun l'un desdits deux points et réunissant les deux conditions suivantes : - ces plans sont tous deux perpendiculaires au plan général de la face texturée de la plaque, et - ces plans contiennent chacun l'une des deux droites perpendiculaires à ladite surface et passant par l'un desdits deux points. 7. Photobioréacteur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque revêtement antireflet (60, 100, 140) qui est situé au-dessus d'une couche fonctionnelle (40, 80, 120) comporte une couche à base de nitrure de silicium Si3N4 ou à base de nitrure d'aluminium AIN. 8. Utilisation d'un substrat (10) qui est muni d'un empilement de couches minces (10) comportant une alternance de « n » couches fonctionnelles (40, 80, 120) métalliques, notamment de couches fonctionnelles à base d'argent ou d'alliage métallique contenant de l'argent, et de « (n + 1) » revêtements antireflet (20, 60, 100, 140), avec n nombre entier > 3, chaque revêtement antireflet comportant au moins une couche antireflet (24, 64, 104, 144), de manière à ce que chaque couche fonctionnelle (40, 80, 120) soit disposée entre deux revêtements antireflet (20, 60, 100, 140), pour réaliser un photobioréacteur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.