Brevet FR3073229A1 — publié le 20190510

PROCÉDÉ DE PRODUCTION D'ÉLÉMENTS UTILES À PARTIR D'UN CONCENTRAT DE MICRO-ALGUES DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé de production d'éléments utiles à partir d'un concentrat de micro-algues récoltées, ainsi qu'un dispositif de production permettant la 10 mise en oeuvre d'un tel procédé. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Les micro-algues sont de plus en plus utilisées en raison de 15 leurs compositions riches en éléments tels les acides aminés, les vitamines A, B, C et E, les acides gras essentiels insaturés, les protéines végétales, les minéraux de fer, de calcium, de soufre, de zinc, de potassium, de magnésium et de manganèse, les lipides ou encore les antioxydants. En raison précisément de 20 leurs compositions, les micro-algues sont utilisées pour la nutrition humaine, notamment comme compléments alimentaires. Les micro-algues sont déjà aussi largement utilisées pour la santé et les cosmétiques (shampoings, produits nettoyants du visage et des mains), mais aussi en tant qu'aliments pour les 25 animaux, en tant que biocarburant, ou encore pour la chimie verte en produisant en particulier des matières plastiques et des huiles techniques. Toutefois, pour des raisons de compromis, de logistique, d'administration ou encore de stabilité, la plupart des 30 compléments alimentaires a base de micro-algues ne sont actuellement proposés en matière de nutrition humaine que sous une forme déshydratée, c'est-à-dire sous une forme nettement appauvrie en vitamines. Il est par ailleurs connu de produire des micro-algues à 35 partir de cultures hydroponiques effectuées dans des tubes 2 transparents appelés photo-bioréacteurs « PBR », qui reçoivent un liquide contenant des éléments nutritifs « NPK » riches en azote, en phosphore et en potassium, ainsi que du dioxyde de carbone dissous dans ce liquide, afin de synthétiser de manière 5 rapide la biomasse. Le milieu de culture utilisé peut, selon différentes situations appelées « stress de culture », donner un produit riche en substances actives relarguées par la micro-algue tels que des toxines, des probiotiques ou des antibiotiques, de l'oméga 3 par exemple. Ainsi, on peut favoriser la production de chloréline dans le cas particulier de la culture de chlorelle, appelée aussi « Chlorella vulgaris », qui est une espèce d'algue verte unicellulaire microscopique de la famille des Chlorellaceae. La Chlorella vulgaris est en effet intéressante à de multiples titres : grâce à la photosynthèse, elle se reproduit très rapidement en eau douce dans les régions où l'ensoleillement est important et les températures relativement tempérées ; elle est considérée comme l'un des végétaux les plus riches en chlorophylle ; elle possède des propriétés reminéralisantes et d'élimination ; elle est censée pouvoir stimuler le système immunitaire grâce au Facteur de Croissance Chlorella (CGF), substance qui accélérerait la croissance cellulaire et contribuerait au maintien de l'intégrité des cellules. Quant à la chloréline, elle agit comme antibiotique naturel, c'est-à- dire que, contrairement aux antibiotiques chimiques, elle combat les bactéries pathogènes sans altérer la flore intestinale. De même, dans la catégorie des diatomées, l'odontella est une micro-algue apte à favoriser la production d'acide gras oméga 3 et à relarguer dans son milieu de culture des antibiotiques, des 30 antibactériens et des anti-oxydants. Et, dans la catégorie des cyanobactéries, la spiruline, micro-algue de couleur bleue verte en forme de spirale, peut quant à elle excréter dans son milieu des produits antibiotiques, des antibactériens, mais aussi de puissants antioxydants telle 3 la phycocyanine. Ces produits sont particulièrement recherchés dans les pays frappés par la malnutrition car ils éradiquent les carences alimentaires et l'anémie, ils renforcent les défenses immunitaires, ils réduisent les douleurs musculaires et ils 5 aident à garder, voire à retrouver une excellente forme physique. Pour ce qui est par ailleurs de la récolte des micro-algues, c'est-à-dire de leur séparation de leur milieu de culture alors qu'elles sont arrivées à maturité, ladite récolte est généralement obtenue par centrifugation de l'ensemble de la 10 biomasse, qui est plus ou moins pure dans la mesure où elle peut contenir d'autres micro-algues ou des bactéries par exemple. On déshydrate ensuite cette récolte afin de récupérer une poudre riche en micro-algues, qui est compacte, ce qui facilite et réduit les coûts du conditionnement et des expéditions. 15 Toutefois, ces procédés de traitement des micro-algues par centrifugation posent des problèmes de dégradation des qualités du produit obtenu. En particulier, ces traitements détériorent les nutriments essentiels contenus dans les micro-algues et ils peuvent au surplus détruire la presque totalité (jusqu'à 80%) 20 des vitamines contenues dedans. En outre, étant donné que la structure des cellules à récolter est extrêmement fragile, on comprend que l'opération de récolte par centrifugation est délicate et d'un faible rendement. Enfin, le traitement de déshydratation ne tient aucunement compte du milieu de culture. 25 La récolte des micro-algues par filtration, par flottaison ou encore par sédimentation n'est pas davantage rentable car, dans chacun de ces procédés, il est indispensable d'utiliser une très grande quantité d'eau, ce qui implique une consommation importante d'énergie pour maintenir la circulation de l'eau nécessaire et partant des dépenses significatives hors de proportion avec les bénéfices tirés de la récolte. D'ailleurs, à ce dernier égard, les déposants de la présente demande de brevet déposent ce même jour une autre demande de brevet qui décrit et revendique un procédé original de récolte 4 de micro-algues par filtration qui conduit à des résultats notablement améliorés, et ce sans nécessiter d'importants investissements en matériel.* C'est donc en utilisant avantageusement ce procédé, bien que 5 cela ne soit nullement obligatoire, qui sera mise en pratique la technique objet de la présente invention, dont le but est de produire à partir de certaines micro-algues des substances actives en grande quantité qu'il sera possible de commercialiser en mélange avec la micro-algue concentrée, distribuée avec son 10 milieu alors qu'elle est encore sous une forme « fraîche » et vivante. DESCRIPTION GÉNÉRALE DE L'INVENTION 15 La présente invention a donc notamment pour but d'améliorer les techniques antérieures qui se limitent actuellement, en matière de nutrition humaine, à la commercialisation de complément alimentaires distribués sous une forme déshydratée pauvre en substances actives. 20 Elle propose à cet effet un procédé de production d'éléments utiles à partir d'un concentrat de micro-algues récoltées, ledit procédé étant remarquable en ce qu'il expose ce concentrat de micro-algues à une source lumineuse, tout en réalisant une mise en mouvement dudit concentrat. 25 Un avantage de ce procédé de production d'éléments est qu'on réalise un stress de culture avec l'exposition au rayonnement lumineux d'un concentrat de micro-algues fortement concentré, permettant ainsi la respiration cellulaire du système photosynthétique des micro-algues et favorisant la production 30 d'éléments utiles. De plus, avec simultanément un brassage permanent de ce concentrat consécutif à sa mise en mouvement, on expose de manière homogène la masse complète de la micro-algue au rayonnement. Ainsi, on place la micro-algue entière, vivante, en situation de stress afin de lui imposer une production continue de substance active, par exemple d'antibiotique, 5 indispensable à son maintien à l'écart des bactéries, à sa contamination et donc à la disparition de la micro-algue. On obtient ainsi de manière simple et rapide une production élevée d'éléments utiles, notamment de chloréline dans le cas de 5 la chlorelle. Le procédé de production selon l'invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, le procédé utilise un concentrat de micro-10 algues présentant une concentration comprise entre 20x106 et 109 cellules par millilitre. Avantageusement, le procédé de production expose le concentrat à la source lumineuse de manière périodique. Toujours de façon avantageuse, le procédé de production 15 comprend une étape supplémentaire consistant en un apport de complément azoté NPK dans le concentrat. En particulier, le procédé de production peut mettre en oeuvre un concentrat soit de chlorelle, pour produire des éléments utiles comprenant de la chloréline, soit d'odontella, soit de 20 spiruline. L'invention a aussi pour objet un dispositif de production d'éléments utiles à partir de micro-algues récoltées, ledit dispositif comportant des moyens mettant en oeuvre un procédé de production comprenant l'une quelconque des caractéristiques 25 précédentes. Ainsi, selon un mode de réalisation, le dispositif de production comporte un réacteur présentant des parois transparentes, utilisant une source lumineuse qui indifféremment est alors située à l'extérieur ou à l'intérieur dudit réacteur. 30 En particulier, le réacteur peut être réalisé sous la forme d'un tube transparent disposé verticalement. Avantageusement, la source lumineuse intérieure ou extérieure audit dispositif comporte des diodes électroluminescentes LED 6 présentant un spectre lumineux correspondant au rayonnement solaire. Toujours avantageusement, le dispositif de production conforme à l'invention comporte un système mécanique mobile ou 5 un dispositif d'injection de bulles d'air apte à réaliser le mouvement au sein du concentrat. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS 10 Les spécifications détaillées de l'invention sont données dans la description qui suit en liaison avec les dessins ci-annexés. Il est à noter que ces dessins n'ont d'autre but que celui d'illustrer le texte de la description et qu'ils ne constituent donc en aucune sorte une limitation de la portée de 15 l'invention. Dans ces dessins : -la figure 1 est un schéma présentant les différentes étapes allant de la culture des micro-algues jusqu'au procédé de production d'éléments à partir de ces micro-algues obtenues ; et 20 -les figures 2 et 3 présentent des schémas d'un réacteur mettant en oeuvre le procédé de production selon l'invention, respectivement pour une installation industrielle et pour une installation domestique. 25 DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS DE L'INVENTION La figure 1 illustre schématiquement une première étape 2 comportant la culture des micro-algues, en particulier dans des tubes transparents de photo-bioréacteurs PBR installés par 30 exemple dans des serres, afin d'utiliser au mieux le rayonnement solaire. Avantageusement, on réalise une culture dans un milieu confiné qui permet de limiter, voire d'éliminer tous les risques de contamination du concentrat venant de l'extérieur. 7 On réalise ensuite dans une deuxième étape 4 la récolte des micro-algues de la culture, qui est avantageusement effectuée de manière douce afin d'éviter des destructions des cellules de micro-algues. 5 Dans une troisième étape 6 utilisant un concentrateur, on réalise un concentrat de micro-algues 24, par exemple avec un filtre à plaque ou une membrane, afin d'obtenir une concentration élevée de micro-algues comprise entre 20 millions et 1 milliard de cellules par millilitre (soit 0,6 à 30g/1). 10 Ensuite, dans une quatrième étape 8, le concentrat de micro- algues 24 est inséré dans un réacteur comportant une cuve fermée permettant néanmoins une exposition du produit contenu dans ladite cuve à une source lumineuse 10 en vue de réaliser la photosynthèse. Ainsi, la source lumineuse 10 peut être externe, 15 et dans ce cas les parois de la cuve sont transparentes, ou interne avec alors des parois de cuve opaques. Au titre de source lumineuse interne ou externe au réacteur, on peut notamment utiliser des diodes électroluminescentes « LED » qui, par exemple, présentent un large spectre lumineux 20 correspondant au rayonnement solaire. Avantageusement, la source lumineuse 10 émet de manière périodique, avec en outre des périodes qui peuvent être réglables, afin de permettre une respiration cellulaire du système photosynthétique des micro-algues. 25 En parallèle de l'exposition à la source lumineuse 10, on réalise de manière très douce une mise en mouvement 12 de l'ensemble de la masse du concentrat 24, ceci afin d'exposer de la façon la plus régulière qui soit l'ensemble de cette matière au rayonnement lumineux, et donc d'obtenir une homogénéité de 30 son évolution. Certaines micro-algues, en particulier la chlorelle, l'odontella et la spiruline ont pour réaction, quand leur concentration cellulaire devient trop importante, de ne plus se développer et d'émettre dans leur milieu une production 8 d'antibiotiques, notamment de chloréline dans le cas particulier de la chlorelle, ces antibiotiques s'avérant en effet indispensables au maintien à l'écart des bactéries. La réaction des cellules est en quelque sorte un réflexe de protection. On 5 réalise ainsi un stress de culture où ces micro-algues évitent de cette manière leur contamination et leur disparition. Autrement dit, c'est le fait de garder concentrées et vivantes les micro-algues du type Chlorella Vulgaris qui permet la production de la chloréline, ici recherchée. 10 Cette production de chloréline est effective pour des concentrations de chlorelle dans le concentrat comprises entre 20x106 et 109 cellules par millilitre. Le concentrat 24 de chlorelle ainsi traité développe une production importante de chloréline pendant une période qui peut 15 aller de 10 à 30 jours, avant un tirage de ce concentrat par une vanne de sortie 30. Afin de pouvoir allonger cette période de production, on introduira avantageusement dans le réacteur un complément azoté NPK qui aura pour effet de nourrir les micro-algues qui vont 20 alors pouvoir continuer à se multiplier très légèrement alors que, en surnombre dans le concentrat, elles pourraient sans cet apport avoir tendance à mourir. La figure 2 représente, dans la perspective d'une installation industrielle, un réacteur 14 comportant une cuve 25 cylindrique 20 réalisée en inox, disposée horizontalement sur des pieds 16. La cuve 20 peut présenter un volume compris par exemple entre 1 et 5 m3. Le dessus de la cuve 20 comporte une trappe 22 permettant l'introduction du concentrat des micro-algues 24. La base de 30 l'une des extrémités de la cuve comporte une vanne de sortie 30 permettant l'extraction du produit obtenu après un temps de réaction, qui est enrichi en chloréline. La cuve 20 comporte à l'intérieur, en partie supérieure, une source lumineuse comprenant un éclairage 10 raccordé à une 9 alimentation électrique externe, délivrant un rayonnement lumineux de manière périodique afin de réaliser la photosynthèse du concentrat 24. La cuve 20 comporte sur le dessus un système 26 de brassage 5 mécanique en douceur, comprenant une motorisation électrique entraînant des pales de brassage 32 qui présentent une géométrie ainsi qu'une vitesse de rotation étudiées pour ne pas dégrader les cellules des micro-algues. La cuve 20 comporte aussi à l'une de ses extrémités un système 10 de bullage 28, afin d'injecter à la base du concentrat 24 des bulles qui génèrent en complément un mouvement de la matière. En variante, on peut utiliser un unique système de brassage, comportant soit seulement le système 26 de brassage mécanique, soit le système de bullage 28. 15 La figure 3 représente un réacteur 18 pour une installation davantage domestique comportant un tube transparent 40 disposé verticalement et présentant a son extrémité supérieure une ouverture fermée par un bouchon 42, permettant l'introduction du concentrat de micro-algues 24. Le volume de ce réacteur 20 domestique peut être de l'ordre de 1 à 5 litres, et de préférence voisin de 2 litres. Le tube 40, posé sur un support 44, comporte à sa base une vanne de sortie 30 permettant l'extraction du produit enrichi, et à côté un système de bullage 28 afin d'introduire en bas du 25 concentrat 24 des bulles d'air qui vont remonter le long de la colonne formée dans le tube 40, pour brasser le concentrat de micro-algue. Le système de bullage 28 est réalisé simplement par une petite pompe à air. Le réacteur pour installation domestique réalisé de manière 30 très simple et économique, utilisant donc de préférence le rayonnement solaire comme source lumineuse 10, peut être réalisé sous la forme d'un tube transparent 40 présentant par exemple un diamètre de 9cm et une hauteur de 60cm. 10 D'une manière générale, des essais ont été effectués in vivo sur différents animaux d'élevage, notamment un élevage de poules pondeuses et un élevage de poules de chair, avec un apport quotidien de micro-algues du type chlorelle concentrées dans leur 5 milieu de culture, apport qui est injecté dans l'eau de boisson des poules par une pompe doseuse pour obtenir une concentration de 0,2% à 0,6%/volume d'eau, soit de 2 à 6g par litre. En parallèle, on a retiré de l'alimentation de toutes ces poules les antibiotiques de synthèse couramment utilisés pour 10 les élevages intensifs. A la suite d'un bilan effectué au bout de soixante-dix semaines d'essais, à raison de l'apport pour 1000 poules d'une solution de chlorelle/chloréline dosée à 600 g par jour, on a pu noter sur ces élevages une réduction de 5% de la consommation 15 d'aliments par les animaux, une augmentation de 3% du nombre d'oeufs pondus, une amélioration de l'épaisseur des coquilles de ces oeufs, une amélioration de la qualité des fientes démontrant une absence de diarrhées, ce qui réduit les salissures des oeufs, et une diminution significative de la mortalité des poules, de 20 l'ordre de 3%. L'ensemble de ces facteurs permet d'améliorer de manière notable les conditions économiques des élevages, représentant plusieurs fois le coût du complément alimentaire à base de micro-algues. La rentabilité de ces micro-algues mises en situation de 25 stress est assurée, et ce d'autant plus que l'alimentation s'est faite avec un abandon simultané de l'emploi d'antiobiotiques de synthèse. Transposée à la nutrition humaine, une consommation moyenne de micro-algues du type Chlorella, concentrées, vivantes, et 30 mises en situation de stress serait de 50 à 150 millilitres/jour à raison de 200 millions de cellules par millilitre, soit entre 10 et 30 milliards de cellules ingurgitées avec leur milieu de culture riche en chloréline. 11 Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seuls modes d'exécution préférentiels décrits ci-dessus. Elle embrasse au contraire toutes les variantes possibles de réalisation, REVENDICATIONS1 - Procédé de production d'éléments utiles à partir d'un concentrat de micro-algues récoltées, caractérisé en ce qu'il 5 expose ce concentrat (24) à une source lumineuse (10), tout en réalisant une mise en mouvement dudit concentrat (24). 2 - Procédé de production selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il utilise un concentrat (24) de micro-algues présentant 10 une concentration comprise entre 20x106 et 109 cellules par millilitre. 3 - Procédé de production selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il expose le concentrat (24) à la source 15 lumineuse (10) de manière périodique. 4 - Procédé de production selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire consistant en un apport de complément azoté 20 NPK dans le concentrat (24). - Procédé de production selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un concentrat (24) soit de chlorelle, pour produire des éléments 25 utiles comprenant de la chloréline, soit d'odontella, soit de spiruline. 6 - Dispositif de production d'éléments utiles à partir de micro-algues récoltées, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens 30 mettant en oeuvre un procédé de production selon l'une quelconque des revendications précédentes. 7 - Dispositif de production selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un réacteur (20, 40) présentant 13 des parois transparentes, utilisant une source lumineuse (10) qui indifféremment est alors située à l'extérieur ou à l'intérieur dudit réacteur. 5 8 - Dispositif de production selon la revendication 7, caractérisé en ce que le réacteur est réalisé sous la forme d'un tube transparent (40) disposé verticalement. 9 - Dispositif de production selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la source lumineuse (10), intérieure ou extérieure audit dispositif, comporte des diodes électroluminescentes LED présentant un spectre lumineux correspondant au rayonnement solaire. 10 - Dispositif de production selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un système mécanique mobile (26) ou un dispositif d'injection de bulles d'air (28) apte à réaliser le mouvement au sein du concentrat (24).