Brevet FR3162444A1 — publié le 20251128

Procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits caractérisé en ce qu’il comporte une phase initiale (A) composée d’au moins une étape de culture de microalgues ou cyanobactéries (A.I.1) et une étape de fermentation bactérienne (A.II.1) en phase aqueuse, arrangées en série ou en parallèle, proposant des milieux de culture différents, permettant l’obtention d’au moins une matière première, une phase intermédiaire (B) composée d’au moins une étape de séchage (B.1) permettant l’obtention d’au moins un produit semi-fini et une phase finale (C) composée d’une étape de conditionnement (C.1) permettant l’obtention, simultanée ou non, d’au moins un produit fini sous forme solide tel que paillettes ou pellets, liquide tel que biostimulants ou boissons ou en émulsion tel que crèmes ou gelées. Dispositif et procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits. DOMAINE GÉNÉRAL DE L’INVENTION La création de valeur à base de micro-organismes en phase aqueuse est un secteur d’activé en plein développement. Les applications sont nombreuses et en augmentation constante dans les secteurs de la médecine, l’alimentation humaine et animale, les biocarburants et les bioplastiques. Ces cultures permettent de valoriser les déchets tels que les effluents de l’industrie alimentaire mais aussi de capter et stocker le dioxyde de carbone atmosphérique. Cependant, les productions actuelles sont très segmentées, chaque acteur se focalisant sur le développement agricole d’un type de produit comme la spiruline solide pour alimentaire humaine ou la production de chlorella liquide pour biocarburant. ÉTAT DE LA TECHNIQUE Il est possible de comparer deux modèles de culture : D’une part, les dispositifs de production actuels inspirés du monde agricole induisent une certaine saisonnalité car ils sont dirigés par une gestion rigoureuse des coûts de production. La production est donc aléatoire tant en qualité qu’en quantité et les produits peuvent avoir des péremptions rapides ou induire des conditions de stockage rigoureuses. D’autre part, les dispositifs de production actuels inspirés des laboratoires de biotechnologie imposent des produits coûteux à longues péremptions mais disponibles en faible quantité. Ces deux modèles de production s’opposent sans proposer de solution intermédiaire permettant d’adapter la production au marché tout en proposant des solutions de stockage d’un produit semi-fini. De plus, bien que présente dans la littérature universitaire, la production de polymère de type PLA sur base de biomasse algale n’est pas industrialisée alors qu’elle permet d’augmenter le taux d’occupation des lignes de transformation. Enfin, les productions actuelles étant segmentées, il est impossible qu’une production profite à une autre d’un point de vue énergétique ou via un partage de matière. DESCRIPTION GÉNÉRALE DE L’INVENTION Le marché des produits issus de biomasse de micro-organisme est naissant. La présente invention propose une solution permettant de diversifier la production de produits finaux sous différentes formes en passant par un produit semi-fini à bonne aptitude au stockage. La présente invention propose un dispositif et un procédé flexible permettant d’adresser les produits aux besoins du marché en ajustant le mix de production. Les produits ciblés par ce document sont prioritairement les biostimulants, les polymères de type PLA et les produits cosmétiques car ils proposent des alternatives innovantes à des secteurs d’activités en pleine conversion écologique. Cependant, d’autres produits pourront être développés par la suite. Le procédé est séparé en trois phases majeures de production : une phase initiale permettant d’obtenir une matière première, une phase secondaire permettant d’obtenir un produit intermédiaire et enfin une phase finale permettant de créer le produit fini et l’emballer. Phase initiale : Les eaux réutilisées de qualité alimentaire proposent une source de milieu de culture riche, à qualité et quantité constante permettent d’alimenter le processus de manière continue. Les eaux de brasseries, de distilleries, de vini-viticulture ou autres transformations alimentaires proposent de bonnes qualités nutritives. Ces eaux, acheminées sur le site de production remplissent les enceintes de culture à environnement contrôlé. Ces enceintes permettent de maintenir la qualité alimentaire tout en garantissant le rendement en biomasse du dispositif de culture durant toute l’année.Les enceintes sont inoculées de deux type de micro-organismes différents : - les micro-algues ou cyanobactéries dans le but de produire de la biomasse, - les bactéries dans le but d’obtenir du polymère PLA via par polymérisation des acides lactiques obtenus. En fin de culture, la biomasse ou le PLA sont séparés du milieu de culture par moussage-écumage, centrifugation, filtration ou sédimentation. Par convenance, les concentrés peuvent alors être temporairement stockés. Après obtention de la biomasse , le processus d’obtention du produit semi-fini peut commencer.Pour obtenir du biostimulant, la biomasse est envoyée directement à la phase de conditionnement. Phase intermédiaire : Durant la phase intermédiaire, les étapes de mise en forme et séchage sont empruntées par la biomasse ou le PLA et forment les produits semi-finis sous forme de pellets. Ces pellets possède un faible taux d’humidité et une bonne densité permettant un stockage efficace. Phase finale : En phase finale, le polymère PLA peut être transformé ou directement emballé. Les pellets de biomasse peuvent être concassés, ajoutés à une base émulsifiée puis mélangés avant d’être conditionnés en produit cosmétique. Les pellets de biomasse peuvent être directement conditionnés pour servir à l’alimentation humaine ou animale. Afin de limiter les besoins énergétiques, il est nécessaire de profiter du pouvoir calorifique de la fermentation bactérienne et le pouvoir réfrigérant de la culture de micro-algues dans un même système de chauffage. De plus, la culture de micro-algues consomme du dioxyde de carbone et génère du dioxygène, en exact inverse de la fermentation bactérienne ce qui permet un certain équilibre lorsque les deux dispositifs partagent un système d’aération. On note aussi que le milieu de culture de fermentation peut être filtré par la culture de micro-algues et que la biomasse algale peut servir de substrat pour la fermentation bactérienne. Enfin, il est envisageable d’ajouter aux différents milieux de culture les différents déchets générés lors des différentes phases de transformation de la matière première. Le procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits comporte une phase initiale (A) composée d’au moins une étape de culture de microalgues ou cyanobactéries (A.I.1) et une étape de fermentation bactérienne (A.II.1) en phase aqueuse, arrangées en série ou en parallèle, proposant des milieux de culture différents, permettant l’obtention d’au moins une matière première, une phase intermédiaire (B) composée d’au moins une étape de séchage (B.1) permettant l’obtention d’au moins un produit semi-fini et une phase finale (C) composée d’une étape de conditionnement (C.1) permettant l’obtention, simultanée ou non, d’au moins un produit fini sous forme solide tel que paillettes ou pellets, liquide tel que biostimulants ou boissons ou en émulsion tel que crèmes ou gelées. Le procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits dont ladite étape de culture de microalgues ou cyanobactéries (A.I.1) de ladite phase initiale (A) précède une étape de séparation (A.I.2) du milieu de culture et de la biomasse. Le procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits dont ladite étape de fermentation bactérienne (A.II.1) de ladite phase initiale (A) est alimentée en biomasse et en milieu de culture issue de ladite étape de culture de micro-algues ou cyanobactéries (A.I.1) ou inversement, ou alternativement d’eaux réutilisées. Le procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits dont l’étape de fermentation bactérienne (A.II.1) de la phase initiale (A) précède d’au moins une des étapes de séparation (A.II.2), purification (A.II.3), polymérisation (A.II.4), et isolation (A.II.5) d’au moins un produit de ladite étape de fermentation bactérienne (A.II.1). Le procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits dont ladite étape de séchage (B.1) de ladite phase intermédiaire (B) est précédée d’un moins une des étapes de concentration (B.2) et de mise en forme (B.3) de ladite matière première. Le procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits dont ladite étape de conditionnement (C.1) de la phase finale (C) est précédée d’au moins une étape d’incorporation (C.2) d’éléments solides, liquides ou en phase aqueuse audit produit semi-fini. Le procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits dont ladite étape de culture de microalgues ou cyanobactéries (A.I.1) ou ladite étape de fermentation bactérienne (A.II.1) de ladite phase initiale (A) peut être alimentée en eaux réutilisées issues de l’industrie alimentaire et contenir au moins un additif soluble ou miscible. Le procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits met en oeuvre un dispositif de captage, de transformation et de redirection des déchets énergétiques ou matériels desdites phase intermédiaire (B) et phase finale (C) à destination de ladite étape de culture de microalgues ou cyanobactéries (A.I.1) ou de ladite étape de fermentation bactérienne (A.II.1) de ladite phase initiale (A). Le procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits dont les micro-organismes de ladite étape de culture de microalgues ou cyanobactéries (A.I.1) sont de genre Nannochloropsis, Nitzschia, Neochloris, Dunaliella, Chlamydomonas, Crypthecodinium, Chlorella ou Spirulina et dont les micro-organismes de ladite étape de fermentation bactérienne (A.II.1) sont de genre Lactobacillus. DESCRIPTION GÉNÉRALE DES FIGURES FIG. 1 représente un schéma simplifié du dispositif et procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits. Procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits caractérisé en ce qu’il comporte une phase initiale (A) composée d’au moins une étape de culture de microalgues ou cyanobactéries (A.I.1) et une étape de fermentation bactérienne (A.II.1) en phase aqueuse, arrangées en série ou en parallèle, proposant des milieux de culture différents, permettant l’obtention d’au moins une matière première, une phase intermédiaire (B) composée d’au moins une étape de séchage (B.1) permettant l’obtention d’au moins un produit semi-fini et une phase finale (C) composée d’une étape de conditionnement (C.1) permettant l’obtention, simultanée ou non, d’au moins un produit fini sous forme solide tel que paillettes ou pellets, liquide tel que biostimulants ou boissons ou en émulsion tel que crèmes ou gelées. Procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite étape de culture de microalgues ou cyanobactéries (A.I.1) de ladite phase initiale (A) précède une étape de séparation (A.I.2) du milieu de culture et de la biomasse. Procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits selon l’une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que ladite étape de fermentation bactérienne (A.II.1) de ladite phase initiale (A) est alimentée en biomasse et en milieu de culture issue de ladite étape de culture de micro-algues ou cyanobactéries (A.I.1) ou inversement, ou alternativement d’eaux réutilisées. Procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits selon l’une quelconque des revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que l’étape de fermentation bactérienne (A.II.1) de la phase initiale (A) précède d’au moins une des étapes de séparation (A.II.2), purification (A.II.3), polymérisation (A.II.4), et isolation (A.II.5) d’au moins un produit de ladite étape de fermentation bactérienne (A.II.1). Procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite étape de séchage (B.1) de ladite phase intermédiaire (B) est précédée d’un moins une des étapes de concentration (B.2) et de mise en forme (B.3) de ladite matière première. Procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite étape de conditionnement (C.1) de la phase finale (C) est précédée d’au moins une étape d’incorporation (C.2) d’éléments solides, liquides ou en phase aqueuse audit produit semi-fini. Procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits selon l‘une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que ladite étape de culture de microalgues ou cyanobactéries (A.I.1) ou ladite étape de fermentation bactérienne (A.II.1) de ladite phase initiale (A) peut être alimentée en eaux réutilisées issues de l’industrie alimentaire et contenir au moins un additif soluble ou miscible. Procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits selon l‘une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu’ il met en oeuvre un dispositif de captage, de transformation et de redirection des déchets énergétiques ou matériels desdites phase intermédiaire (B) et phase finale (C) à destination de ladite étape de culture de microalgues ou cyanobactéries (A.I.1) ou de ladite étape de fermentation bactérienne (A.II.1) de ladite phase initiale (A). Procédé de culture de micro-organismes et de transformation de leurs produits selon l‘une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que les micro-organismes de ladite étape de culture de microalgues ou cyanobactéries (A.I.1) sont de genre Nannochloropsis, Nitzschia, Neochloris, Dunaliella, Chlamydomonas, Crypthecodinium, Chlorella ou Spirulina et en ce que les micro-organismes de ladite étape de fermentation bactérienne (A.II.1) sont de genre Lactobacillus.