Optimisation du mélange pour la culture intensifiée de microalgues en bassins ouverts.

Mixing optimization for enhanced microalgae production in open ponds.

• Auteur / Autrice : Imane Skifa
• Direction : Yves Le guer, Pierre-henri Cocquet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique des fluides 2
• Date : Inscription en doctorat le 25/05/2023
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Exactes et leurs Applications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences pour l'Ingénieur Appliquées à la Mécanique et au génie électrique

Mots clés

Mots clés libres

Optimisation du mélange

Advection chaotique

Croissance des microalgues

Bassins ouverts

Modélisation et simulations numériques

Fluides complexes

Mixing optimization

Chaotic advection

Microalgae growth

Open ponds

Ponds; numerical modelization and simulations

Complex fluids

Résumé

Les microalgues/cyanobactéries sont cultivées industriellement dans des photobioréacteurs ou, plus traditionnellement, dans des bassins ouverts. Ces bassins ouverts contenant la solution d'algues en culture sont larges et peu profonds. Pour leur croissance, ces micro-organismes photosynthétiques ont besoin de lumière, de CO2, de nutriments et de conditions favorables (température, pH, mélange efficace). Pour améliorer le rendement de la culture, la qualité du mélange qui met en contact les nutriments, le CO2 et la lumière avec les microalgues en croissance est essentielle. Le projet MOMiPOP s'articule principalement autour de quatre tâches qui sont détaillées ci-dessous. Le travail de recherche sera réparti de manière égale entre la modélisation théorique et le travail d'optimisation (tâches 1 et 3) et le travail expérimental (tâches 2 et 4). Pour les tâches 1 et 3, la croissance des microalgues ne sera pas prise en compte. Les résultats obtenus par les études théoriques et expérimentales permettront un enrichissement mutuel. L'étude globale permettra de définir des règles pour guider les producteurs de spiruline dans la conception de bassins de culture avec agitateurs latéraux et de définir des protocoles d'agitation optimisés pour améliorer le rendement de production de microalgues. Les résultats seront obtenus en combinant des développements mathématiques avancés appliqués à la mécanique des fluides complexes en écoulement laminaire et des expériences réalistes de culture de Spiruline dans des bassins modèles.

Microalgae/cyanobacteria are cultivated industrially in photobioreactors or often more traditionally in open basins. These open basins containing the algae solution in culture are large and thin. For their growth, these photosynthetic micro-organisms need light, CO2, nutrients and favourable conditions (temperature, pH, efficient mixing). To improve the yield of the culture, the quality of the mixture that brings nutrients, CO2 and light into contact with the growing microalgae is essential. The MOMiPOP project is structured mainly around four Tasks which are detailed below. The research work will be divided equally between theoretical modelling and optimization work (Tasks 1 and 3) and experimental work (Tasks 2 and 4). For Tasks 1 and 3, the growth of microalgae will not be considered. The results obtained from the theoretical and experimental studies will allow for mutual enrichment. The overall study will define rules to guide Spirulina producers in their design of culture tanks with lateral agitators and to define optimized agitation protocols to improve microalgal production. The results will be obtained by combining advanced mathematical developments applied to the mechanics of complex fluids in laminar flow and realistic experiments of Spirulina cultivation in model basins.