Effet de l'hydrodynamique sur l'utilisation de la lumière au sein de cultures de microalgues à grande échelle
Auteur / Autrice : | Philipp Hartmann |
Direction : | Olivier Bernard, Antoine Sciandra |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Automatique, traitement du signal et des images |
Date : | Soutenance le 14/05/2014 |
Etablissement(s) : | Nice |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Nice ; 1992-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut national de recherche en informatique et en automatique (France). Unité de recherche (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) - BIOCORE |
Jury : | Président / Présidente : Alain Vande Wouwer |
Examinateurs / Examinatrices : Olivier Bernard, Antoine Sciandra, Alain Vande Wouwer, Jérémy Pruvost, Clemens Posten, Jérôme Morchain | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Jérémy Pruvost, Clemens Posten |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Les microalgues sont souvent considérées comme de potentielles candidates pour la production d'énergie. Cependant, le lien entre l'énergie contenue dans la biomasse et l'énergie nécessaire pour cultiver les microalgues, en particulier pour agiter la culture, est complexe. Le mélange a un effet direct sur la photosynthèse car il affecte la façon dont les cellules sont successivement transportées entre la lumière et les zones sombres. En particulier, l'hydrodynamique module la fréquence à laquelle la lumière est perçue par les cellules. Dans cette thèse nous avons étudié la réponse du processus de photosynthèse à divers signaux lumineux. Tout d'abord, l'effet de cycles lumière-obscurité a été étudié à l’aide d'un modèle mécaniste de photosynthèse et de croissance. Il a été montré que l'augmentation de la fréquence lumineuse augmente l'efficacité photosynthétique. Ensuite, nous avons développé un modèle de photoacclimatation, en supposant à la fois un changement dans le nombre et la section des photosystèmes. Les concepts proposés ont ensuite été validés expérimentalement. Un dispositif à base de LED a été développé et des cycles lumière-obscurité de fréquences variables ont été appliqués à Dunaliella Salina. Les résultats confirment les prédictions des modèles, comme la dynamique de photoacclimatation. Enfin, un modèle hydrodynamique 3D a été simulé pour un raceway. Cela a permis de reconstruire numériquement les trajectoires lagrangiennes de cellules, et donc d’évaluer le signal lumineux perçu par les microalgues. Ces trajectoires réalistes ont alors alimenté un modèle de photosynthèse et ont permis de comprendre l’effet du mélange sur l'efficacité photosynthétique.