Etude et optimisation de la culture de microalgues en photobioréacteurs solaires
Auteur / Autrice : | Arnaud Artu |
Direction : | Jérémy Pruvost |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences pour l’ingénieur |
Date : | Soutenance le 21/10/2016 |
Etablissement(s) : | Nantes |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes) |
Partenaire(s) de recherche : | COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019) |
Laboratoire : Génie des Procédés Environnement – Agroalimentaire (GEPEA) (Saint-Nazaire) | |
Jury : | Président / Présidente : Jean-Luc Mouget |
Examinateurs / Examinatrices : Jack Legrand, Mariana Titica, Marcel Janssen | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Goetz, Arnaud Muller-Feuga |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
La production industrielle de microalgues a lieu principalement en conditions solaires et dans des bassins de culture ouverts. Dans l’optique d’étendre la gamme de souches cultivables et de réduire les coûts de production de la biomasse, de nombreux systèmes de culture clos (aussi appelés photobioréacteurs ou PBRs) se développent pour la production solaire de microalgues. Néanmoins, en raison de la dynamique du rayonnement solaire et de sa composition spectrale (présence de rayonnements infrarouges et ultraviolets), maximiser les performances d’un photobioréacteur solaire demeure complexe et tient en majeure partie à la gestion de deux paramètres : l’énergie lumineuse et la température de culture. Cette thèse présente l’ensemble des résultats obtenus en photobioréacteurs lors de l’étude de ces paramètres avec comme microalgue de référence, Chlorella vulgaris. La première partie a porté sur l’utilisation de l’énergie lumineuse par les algues au travers de la vitesse spécifique d’absorption de photons (RPA). Les résultats ont montré que l’efficacité de conversion des photons en biomasse était bien liée à la valeur moyenne de RPA dans le volume de PBR (aussi appelé MRPA), et que cette dernière était décroissante avec l’augmentation du MRPA. De plus, outre le MRPA, le profil de RPA peut aussi avoir un impact majeur sur la culture. En effet, il est possible d’inhiber toute croissance en imposant un profil de vitesse d’absorption de photons important dans l’intégralité du volume de culture. La deuxième partie de cette thèse a porté sur la gestion et l’optimisation des postes de consommation énergétique associés à la production solaire en PBR. Lors de cette partie, les coûts énergétiques liés à la production ont été associés aux performances théoriques de différents PBRs plans, afin de comparer ces systèmes entre eux (avec l’exemple d’une production de microalgue sur l’année à Nantes), et mesurer les efforts à réaliser pour envisager la production industrielle de microalgues dans le domaine de l’énergie.