Influence des conditions de culture sur les profils lipidiques de microalgues pour la production de biodiesel

Influence of environmental microalgae lipids profile productionsection conditions on for biodiesel

• Auteur / Autrice : Gérard Van Vooren
• Direction : Jérémy Pruvost, Jack Legrand, Guillaume Cogne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l’ingénieur, génie des procédés
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Université Nantes-Angers-Le Mans - COMUE (2009-2015)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génie des Procédés Environnement – Agroalimentaire (GEPEA) (Saint-Nazaire)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Bernard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérémy Pruvost, Jack Legrand, Guillaume Cogne, Olivier Bernard, Etienne Paul, Gilles Peltier, Gaël Bougaran
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Etienne Paul, Gilles Peltier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Triglycéride

Biocarburants

Lipides

Microalgues d'eau douce

Mots clés libres

Photobioréacteur

Résumé

Il est possible d'augmenter la teneur en lipides de certaines microalgues, en vue de transformer une partie de ces lipides en biodiesel, en modifiant leurs conditions environnementales. Ceci a constitué l'objet de cette thèse, ayant eu pour but d'étudier à l'aide de photobioréacteurs contrôlés la relation entre ces conditions et la réponse biologique. Rapidement, il s'est avéré qu'un suivi précis du procédé était nécessaire. La chromatographie ionique et le cotmètre ont permis de déterminer les besoins en nutriments majeurs. L'interaction entre les nutriments azote et carbone a été ainsi mise en évidence. L'étude des différents protocoles analytiques usuels de caractérisation de la biomasse (protéines, glucides et lipides) a révélé également leur très grande imprécision. Le choix analytique s'est donc limité à la caractérisation, par chromatographie gazeuse, des acides gras extraits par la méthode «cellules entières». La production de biodiesel privilégiant l'utilisation de triacylglycérols purs a conduit à les isoler des lipides extraits afin d'identifier et de quantifier leurs acides gras. Deux protocoles de carence en azote ont été testés en photobioréacteurs, imposant à la cellule une adaptation métabolique instantanée ou progressive. L'ensemble des expériences de carence a montré que la synthèse de triacylglycérol dépendait de l'intensité lumineuse reçue par la cellule, paramètre complexe dépendant de caractéristiques variant au cours de la carence. Deux verrous technologiques relatifs à la culture industrielle des microalgues ont également été brièvement abordés : la récolte par autofloculation et le milieu recyclable.

Increasing lipids content of some microalgae, in order to produce biodiesel, can be obtained by modifying culture medium. The aim of this work was to investigate the relation between culture conditions and lipids production. Lt was rapidly shown the relevance of an accurate monitoring of the process evolution. Microalgae needs in major nutrients were measured with ionic chromatography and cotmeter. Interaction between carbon and nitrogen was then highlighted. A study of the analysis protocols used for biomass characterization (proteins, carbohydrates and lipids) revealed a lack of accuracy. Then, biomass characterization was restricted to lipids with a method ("whole cells") where fatty acids analysis is directly conducted on the sample without a prior extraction. Due to biodiesel process specifications, fatty acid analysis was realized on triacylglycerids after their separation from total lipids. Progressive and sudden nitrogen starvation protocols were tested in photobioreactors. All experiences indicated that light received by individual cell is a relevant parameter for increasing triacylglycerids cell content. Two production steps related to the industrial microalgae production were briefly studied: harvesting by autofloculation and medium recycling.