Brevet FR3058867A1 — publié le 20180518

- 1 - Système d'illumination d'un panneau, notamment d'un élément décoratif ou d'une façade d'un bâtiment par bioluminescence. Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine de l'illumination par bioluminescence d'un panneau, notamment d'un élément décoratif ou d'une façade d'un bâtiment. La bioluminescence est une réaction chimique régie par un gène, qui permet à certains organismes vivants de 10 produire de la lumière, notamment des organismes marins, algues, méduses, calamars, poissons, ou encore crevettes. De tels gènes codant pour la bioluminescence, par exemple, chez des bactéries symbiotiques du calamar peuvent être insérés dans des bactéries communes, non pathogènes et 15 non toxiques, encapsulées dans une coque transparente, aux côtés d'une solution nutritive contenant tout ce dont elles ont besoin pour vivre et produire leur lumière. Ce phénomène a été analysé à des fins de recherche scientifique et commence à trouver des applications 20 industrielles, pour réaliser des équipements bioluminescents émettant pendant des durées relativement brèves de la lumière, de faible intensité. Etat de la technique 25 On connaît la demande de brevet U52013045531 décrivant un ensemble d'éclairage comprenant un bioréacteur immergeable et un guide d'onde optique ayant une structure cylindrique avec un indice de réfraction connu pour provoquer la propagation de la lumière longitudinalement à travers une 30 longueur du guide d'onde optique selon un angle de réflexion. Un milieu de bioréacteur ayant un indice de réfraction différent de l'indice de réfraction connu produit la lumière 3058867 - 2 - dans le guide d'onde optique pour diffuser la structure diffusant à travers la surface intérieure du guide d'onde optique et dans le milieu à un autre angle d'incidence. 5 On connaît en particulier dans l'état de la technique la demande de brevet internationale W02012125953 décrivant des systèmes d'émission de lumière à partir d'algues. En préparant les algues et en appliquant une onde électromagnétique appropriée, les algues émettent de la lumière. Les algues luminescentes préparées peuvent également être incorporées dans des panneaux luminescents, qui peuvent ensuite être intégrés dans une diversité d'applications. Dans certains modes de réalisation, ces panneaux luminescents peuvent être commandés individuellement et à distance, permettant une facilité d'utilisation et d'installation. De plus, ces panneaux luminescents consomment également une quantité relativement faible d'énergie par rapport à des sources de lumière classiques, créant une possibilité d'économiser des quantités significatives d'énergie et des coûts associés à l'énergie. Le brevet américain US5554035 se rapporte à un appareil destiné à la visualisation luminescence des algues dinofiagellate, incorporées dans une solution aqueuse contenue dans un récipient en forme d'ampoule de lumière translucide. Inconvénients de l'art antérieur Les solutions de l'art antérieur présentent plusieurs inconvénients. Elles sont adaptées à des applications éphémères, produisant un éclairage par bioluminescence pendant une période de quelques minutes à quelques heures. La biomasse n'est pas stable, en raison de la croissance des microorganismes bioluminescents et l'évolution de la densité et le vieillissement des microorganismes conduit 3058867 -3 - plus ou moins rapidement à la mort de la majorité des microorganismes et donc l'arrêt de la bioluminescence. Par ailleurs, l'activité de bioluminescence résulte dans les solutions de l'état de la technique d'un stress qui 5 vient perturber la survie des microorganismes, en raison de l'agitation de la biomasse observée dans les solutions de l'art antérieur. En particulier, ces solutions ne sont pas adaptées pour l'illumination de grandes surfaces exposées aux 10 intempéries, notamment des façades. Solution apportée par l'invention Afin de remédier à ces inconvénients, la présente invention concerne un système d'illumination d'un panneau, 15 notamment d'un élément décoratif ou d'une façade d'un bâtiment par bioluminescence produite caractérisé en ce qu'il comporte un bioréacteur comportant une arrivée d'un milieu de culture et au moins un moyen de prélèvement d'une partie de la biomasse, ainsi que des piquages pour le raccordement d'un 20 circuit de circulation d'un milieu de culture chargé de microorganismes bioluminescents, ledit circuit de circulation comprenant un ensemble de conduits au moins partiellement transparents et au moins une pompe de circulation, ledit système comportant un circuit de pilotage de l'alimentation en 25 milieu de culture, de l'apport de biomasse et de retrait de biomasse et au moins un capteur de l'état biologique des micro-organismes circulant. Avantageusement, ledit circuit de circulation est étanche aux fluides et perméables au gaz, au moins 30 partiellement, pour permettre les échanges de CO2 avec l'air ambiant et ainsi enrichir le milieu de culture et assurer une fonction de captation de CO2. 3058867 - 4 - Description détaillée d'un exemple de réalisation non limitatif de l'invention La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant aux dessins 5 annexés concernant un exemple non limitatif de réalisation où : - la figure 1 représente une vue schématique d'un système selon l'invention. 10 L'installation comprend une cuve de réaction (ou bioréacteur) (1) contenant la biomasse et le milieu de culture ainsi qu'un agitateur. La cuve de réaction (1) reçoit des compléments de biomasse provenant d'un réservoir (2) et de milieu de culture 15 liquide provenant d'un réservoir (3). La cuve de réaction comprend des moyens de brassage et d'oxygénation mise en fonction de manière périodique, par exemple avec une rapport temporel d'activation/désactivation inférieur à 10% de manière à limiter le stress des micro- 20 organismes ainsi que la consommation électrique. Le prélèvement de biomasse en excès dans la cuve de réaction (1) est transféré dans un équipement de traitement de la biomasse (4) par exemple par incinération. La chaleur produite est récupérée pour la thermorégulation d'une cuve de 25 réaction (1) et/ou du bâtiment. Par ailleurs, le système peut comporter des moyens de récupération de molécules d'intérêts. Cette étape de récupération peut concerner des protéines et/ou des anticorps monoclonaux sécrétés par les organismes, séparés de la 30 biomasse par filtration. La cuve de réaction (1) présente des piquages pour le raccordement d'un circuit de circulation (5) du milieu de culture liquide contenant la biomasse. 3058867 - 5 - Ce circuit de circulation (5) est transparent dans la zone d'illumination. Il est formé par un ensemble tubulaire d'une section comprise entre 10 et 100 millimètres. Une pompe de circulation (6) assure le débit de biomasse dans le circuit 5 de circulation (5). Le circuit de circulation (5) est étanche aux fluides et perméables au gaz, au moins partiellement, pour permettre les échanges de CO2 avec l'air ambiant et ainsi enrichir le milieu de culture et assurer une fonction de 10 captation de CO2. Un circuit électronique (appelé également système de commande) (11) pilote le fonctionnement de : - la vanne (7) contrôlant le débit dans le circuit de circulation (5), 15 - la vanne (8) contrôlant l'ajout dans la cuve de réaction (1) de milieu de culture provenant du réservoir (3) - la vanne (9) contrôlant l'ajout dans la cuve de réaction (1) de biomasse provenant du réservoir (2) - la vanne (10) contrôlant l'évacuation de biomasse 20 de la cuve de réaction (1). Ce circuit électronique de régulation (11) reçoit des signaux provenant d'un capteur de densité optique (12) disposé sur le circuit de circulation (5) et/ou des capteurs 25 physicochimiques. La biomasse bioluminescente est constituée par une biomasse naturellement bioluminescente ou une biomasse génétiquement modifiée pour produire de la bioluminescence, 30 tel que : - des organismes photosynthétiques (algues, microalgues, cyanobactéries,...) - microorganismes (bactéries, ...) - organismes cellulaire (levures, ...) - substances actives biologiques 3058867 -6 - - une combinaison composée de plusieurs des exemples cités ci-dessus (co-culture). La biomasse est constituée, à titre d'exemple non limitatif d'une composition comprenant : 5 - 500mL de milieu de culture à pH7 modifié contenant 10 g/L de glucose, - 13,6 g/L de KH2PO4, - 0.02g/L de CACL2, - 0.2g/L de MgS07H20, 10 - 2g/L de (NH4)2SO4, - milieu LB. Les milieux de culture peuvent être pour l'eau douce, estuariens, saumâtre ou espèces bactériennes marines ou d'algues et / ou d'autres micro-organismes ou de plancton. Les 15 milieux de croissance peuvent comprendre des sels tels que le chlorure de sodium et / ou du sulfate de magnésium, macronutriments tels que l'azote et des composés contenant du phosphore, oligo-éléments tels que des métaux-traces, par exemple, le fer et composés contenant du molybdène et / ou des 20 vitamines telles que la vitamine B. sub.12. Les milieux de croissance peuvent être modifiés ou modifiés pour tenir compte de diverses espèces et / ou d'optimiser les différentes caractéristiques des espèces cultivées, telles que le taux de croissance, la production de protéines, la production de 25 lipides et de production d'hydrate de carbone. Le système de commande (11) peut en outre être configuré pour commander automatiquement au moins une variable de processus. Par exemple, le système de commande (11) peut 30 être configuré pour commander automatiquement au moins l'une d'une température à l'intérieur du bioréacteur, de la pression dans le bioréacteur, le niveau de pH, le débit de nutriments, la culture de l'écoulement du milieu, l'écoulement de gaz, le flux de gaz de dioxyde de carbone, le débit d'oxygène gazeux, 35 la fourniture de lumière, etc. 3058867 - 7 - Optionnellement, le système comprend des dopants optiquement actifs de type photoluminescents. Ces dopants sont selon une première variante constituée de microbilles incorporés dans la biomasse. 5 Ces matériaux sont constitués par une matrice polymérique dans laquelle sont incorporés un ou plusieurs types de composés organiques luminescents. Dans le cas de combinaison de deux types de composés organiques luminescents, les composés présentent 10 respectivement un spectre d'absorption et un spectre d'émission, et le spectre d'émission de l'un des deux types de composés organiques luminescents chevauche le spectre d'absorption de l'autre composé organique luminescent. Les deux spectres, correspondant à deux courbes d'intensité d'un 15 rayonnement en fonction de la longueur d'onde, présentent une surface de recouvrement. Les micro-billes sont par exemple constituées de nanoparticules d'un composé optiquement actif encapsulé dans une matrice polymérique en silicone, en éthylène-acétate de 20 vinyle (EVA), polyoléfines polyméthacrylate de méthyle (PMMA) élastomère, polyuréthane, polyamide, éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), polytétrafluoroéthylène (PTFE). Les nanoparticules sont par exemple des nanoparticules de silice, ou des composés organiques 25 luminescents incorporés à l'intérieur de silice poreuse, soit greffées à la surface des nanoparticules. Selon une alternative, les matériaux optiquement actifs sont incorporés dans une matrice polymérique du conduit de circulation de la biomasse. 30 Additionnellement, le conduit et/ou la biomasse peut comporter une charge diffusante, par exemple de la poudre de silice. Selon une autre variante, la face arrière des conduits est réfléchissante, par exemple par dépôt d'un 35 revêtement métallisé. REVENDICATIONS1 - Système d'illumination d'un panneau, notamment d'un élément décoratif ou d'une façade d'un bâtiment par bioluminescence caractérisé en ce qu'il comporte un bioréacteur (1) comportant une arrivée d'un milieu de culture et au moins un moyen de prélèvement d'une partie de la biomasse, ainsi que des piquages pour le raccordement d'un circuit de circulation (5) d'un milieu de culture chargé de micro-organismes bioluminescents, ledit circuit de circulation (5) comprenant un ensemble de conduits au moins partiellement transparents et au moins une pompe de circulation (6), ledit système comportant un circuit de pilotage (11) de l'alimentation en milieu de culture, de l'apport de biomasse et de retrait de biomasse et au moins un capteur de l'état biologique des micro-organismes circulant. 2 - Système d'illumination selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit circuit de circulation (5) est étanche aux fluides et perméables au gaz, au moins partiellement, pour permettre les échanges de CO2 avec l'air ambiant et ainsi enrichir le milieu de culture et assurer une fonction de captation de CO2. 3 - Système d'illumination selon la revendication 1 25 caractérisé en ce qu'il comporte un circuit électronique (11) pilote le fonctionnement de : - la vanne (7) contrôlant le débit dans le circuit de circulation (5), - la vanne (8) contrôlant l'ajout dans la cuve de 30 réaction (1) de milieu de culture provenant du réservoir (3) - la vanne (9) contrôlant l'ajout dans la cuve de réaction (1) de biomasse provenant du réservoir (2) - la vanne (10) contrôlant l'évacuation de biomasse de la cuve de réaction (1). 3058867 - 9 - 4 - Système d'illumination selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un système de commande configuré pour commander automatiquement au moins l'une d'une 5 température à l'intérieur du bioréacteur, de la pression dans le bioréacteur, le niveau de pH, le débit de nutriments, la culture de l'écoulement du milieu, l'écoulement de gaz, le flux de gaz de dioxyde de carbone, le débit d'oxygène gazeux, la fourniture de lumière. 10 5 - Système d'illumination selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite biomasse est constituée, d'une composition comprenant : - 500mL de milieu de culture à pH7 modifié 15 contenant 10 g/L de glucose, - 13,6 g/L de KH2PO4, - 0.02g/L de CACL2, - 0.2g/L de MgS07H20, - 2g/L de (NH4)2504, 20 - milieu LB. 6 - Système d'illumination selon la revendication 1 caractérisé en ce le prélèvement de biomasse en excès dans la cuve de réaction (1) est transféré dans un équipement de 25 traitement de la biomasse (4) par incinération. 7 - Système d'illumination selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de récupération de molécules d'intérêts. 30 8 - Système d'illumination selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte des dopants optiquement actifs. 3058867 - 10 - 9 - Système d'illumination selon la revendication 8 caractérisé en ce que lesdits dopants optiquement actifs sont incorporés dans la biomasse. 5 10 - Système d'illumination selon la revendication 8 caractérisé en ce que lesdits dopants optiquement actifs sont incorporés dans l'enveloppe dudit conduit. 11 - Système d'illumination selon les 10 revendications 1 à 10 caractérisé en ce que la face arrière des conduits est réfléchissante.