Etude et modelisation du comportement de spirulina plantesis en photobioreacteur en condition de limitation par la lumiere et la source de carbone

Study and modeling of the behaviour of spirulina platensis in a photobioreactor under light and carbon limitations

• Auteur / Autrice : Anne Marty
• Direction : Jean-Bernard Gros
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques et fondamentales appliquées. Psychologie
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2

Résumé

Ce travail concerne l'etude et la modelisation du comportement de spirulina platensis dans un photobioreacteur, en condition de limitation par la lumiere et la source de carbone. Il s'insere dans le cadre de l'utilisation des micro-organismes photosynthetiques presents dans des ecosystemes clos artificiels, pour lesquels l'etude de ces deux limitations est essentielle. La modelisation de la croissance de s. Platensis en condition de limitation par la lumiere, condition toujours presente dans un photobioreacteur, est basee sur un modele monodimensionnel de transfert de l'energie lumineuse radiante. Il necessite la determination du flux lumineux radial incident sur le reacteur. Nous avons mesure avec precision ce flux lumineux radial par trois methodes differentes. Les coefficients d'absorption et de diffusion de la lumiere ainsi que les parametres cinetiques d'un modele de croissance ont ete etablis pour des cultures en discontinu et en reacteur cylindrique. Nous avons alors pu etudier le couplage entre la limitation par la lumiere et la limitation par la source de carbone. La limitation par la source de carbone a ete etudiee sous ses deux aspects : limitation par le transfert de co#2 et limitation biologique par la concentration en bicarbonate. L'etude de la dynamique de transfert du co#2 a mis en evidence une acceleration de l'absorption du co#2 pour des ph eleves (10-11) et a donne lieu a l'etablissement d'un modele de transfert du co#2 dans le reacteur permettant de calculer avec precision le coefficient volumetrique de transfert. Outre une diminution de la vitesse de croissance, la limitation biologique par la source de carbone chez s. Platensis entraine des deviations metaboliques et des modifications physiologiques notamment un arret de la synthese de l'exopolysaccharide et une baisse de la synthese de proteines. L'atp necessaire a la synthese de ces metabolites a ete detourne pour transporter le bicarbonate a l'interieur de la cellule contre son gradient de concentration. Cette utilisation d'atp se fait aux depens du rendement de conversion de l'energie lumineuse. Les bases de la modelisation mathematique en condition de limitations couplees par la lumiere et la source de carbone ont ete etablies.