Etude de la croissance de Chlorella vulgaris en photobioréacteur batch et continu, en présence de concentrations élevées de CO2,

Study of the growth of Chlorella vulgaris in batch and continuous cultures in a photobioreactor, in the presence of high concentrations of CO2

• Auteur / Autrice : Barbara Clement-larosière
• Direction : Arsène Isambert, Dominique Pareau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science de l'ingénieur
• Date : Soutenance le 23/01/2012
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Châtenay-Malabry, Hauts de Seine)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie des procédés et matériaux (Gif-sur-Yvette, Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Patrick Perré
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dominique Pareau, Benoît Véron, Jérémy Pruvost, Michel Minier, Filipa Lopes
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Benoît Véron, Jérémy Pruvost

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dioxyde de carbone

Algues marines

Mots clés libres

Bioprocédé

Culture batch

Chlorella vulgaris

Bioprocess

Batch culture

Chlorella vulgaris

Résumé

Face à la montée de la prise de conscience des enjeux écologiques actuels, la recherche se tourne vers le développement des bioprocédés pour développer de nouvelles solutions aux problèmes environnementaux. Cette thèse porte sur l’étude de la faisabilité d’un procédé de capture de CO2 à partir de la culture de la microalgue Chlorella vulgaris en photobioréacteur continu. Ce travail a permis d’identifier l’algue C. vulgaris comme une candidate prometteuse pour cette application. En effet C. vulgaris présente une capacité de production de biomasse et de fixation de CO2 très intéressante pour cette application. Les études menées lors de ce travail de thèse ont également permis de mettre à jour les interactions complexes entre les cellules algales et le CO2 présent à de fortes concentrations. De même, elles ont apporté un approfondissement à la compréhension des verrous existants pour le développement d’un procédé de captage du CO2 et de la nécessité de prendre en compte tous les paramètres de culture (lumière, concentration en nitrate). A partir des études menées, il a été possible de proposer un modèle pour la croissance de C. vulgaris en photobioréacteur continu. Bien que de futures études soient encore nécessaires pour être en mesure de parfaitement modéliser le comportement de l’algue lors de cultures en photobioréacteur, ce modèle présente une bonne corrélation avec les expérimentations. Enfin une étude de pré-dimensionnement a été proposée qui a permis de mettre en lumière les nombreux points d’interrogations encore existants avant d’être en mesure d’adapter le procédé de laboratoire à une échelle industrielle

Faced with the growing awareness of environmental issues, the research turns to the development of bioprocesses to develop new solutions to environmental problems. This thesis concerns the study of the feasibility of a process for CO2 capture from the culture of the microalgae Chlorella vulgaris in a continuous photobioreactor. This work has identified the algae C. vulgaris as a promising candidate for this application. Indeed C. vulgaris has a capacity of biomass production and CO2 biofixation very interesting for this application. Studies in this thesis allowed us to update the complex interactions between the algal cells and high CO2 concentrations. Also they have provided a deeper understanding of existing locks for the development of a process for CO2 capture and the need to take into account all the parameters of culture (light, nitrate concentration). A model for the growth of C. vulgaris in continuous photobioreactor has been proposed. This model shows good correlation with experiments; although future studies are still needed to be able to fully simulate the behaviour of algae in photobioreactor cultures. Finally a study of pre-design has been proposed allowing highlighting the many questions that still exist before being able to adapt the laboratory process to an industrial scale.