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Au CEA de Cadarache, les micro-algues cherchent leur voie vers les biocarburants

Xavier Boivinet
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Au CEA de Cadarache, les micro-algues cherchent leur voie vers les biocarburants

Dans une serre de la plateforme bioprocédés et micro-algues, un photo-bioréacteur de grande taille produit des micro-algues destinées à la fabrication de bio-carburants en partenariat avec le CEA de Grenoble et un laboratoire lyonnais qui fait de la catalyse pour la pétrochimie.

© Xavier Boivinet

Au CEA de Cadarache, le futur bâtiment de l’Institut biosciences et biotechnologies d'Aix-Marseille (Biam) est en cours de construction. Cet été, les chercheurs devraient se rapprocher de leurs collègues de la plateforme bioprocédés et micro-algues. De quoi faciliter les synergies et les échanges entre recherche fondamentale et appliquée sur les micro-algues. Et, peut-être, lever les verrous à leur utilisation pour produire des biocarburants.

A l’horizon les sommets enneigés des Alpes. Devant, la Durance. La vue qu’auront certains chercheurs de l’Institut biosciences et biotechnologies d'Aix-Marseille (Biam) depuis leurs futurs bureaux laisse rêveur. D’ici cet été, si le chantier se déroule comme prévu, ils devraient quitter leurs locaux anciens et dispersés dans l’enceinte ultra-protégée du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) de Cadarache pour être regroupés de l’autre côté des multiples clôtures dans un bâtiment flambant.

Ils se rapprocheront ainsi de leurs collègues de la plateforme Bioprocédés et micro-algues, qui développent, dans un bâtiment voisin, des moyens de culture destinés à des transferts vers l’industrie. Tel un symbole du renouveau des micro-algues pour la production de biocarburants et le rapprochement de la recherche amont vers l’aval.


Sur 8 500 m2, le futur bâtiment du Biam réunira 6 plateformes et 9 équipes de recherche, plus une zone destinée à des partenaires. (© Xavier Boivinet)

Accélération des investissements

Responsable de l'implantation régionale Sud de la recherche technologique du CEA, Juliette Imbach affirme que le sujet des biocarburants suscite un regain d’intérêt : « Il est lié à un besoin de réduction des émissions de CO2 de plus en plus fort. Et la valorisation du CO2 issu du traitement des fumées industrielles est un moteur puissant qui n’existait pas forcément il y a encore 10 ans. Cela relance une nouvelle dynamique. » Le CEA a notamment participé au projet Vasco 2 qui a livré ses conclusions en juin 2019.

« Nous vivons une accélération », ajoute François Ioos, directeur des activités biocarburants chez Total, partenaire du CEA sur le sujet. Un phénomène qui concerne selon lui aussi bien les biocarburants que les micro-algues. Depuis une vingtaine d’années, Total indique avoir investi 500 millions d’euros dans la recherche et développement sur les biocarburants, soit environ 25 millions par an. « Aujourd'hui nous sommes plutôt autour de 30 millions d'euros par an et nous intensifions nos efforts », poursuit-il. Concernant les micro-algues, Total a investi « environ 10 millions d'euros en quelques années ». « Nos budgets annuels sont maintenant autour de 4 à 5 millions et nous nous autorisons à accélérer assez massivement », conclut-il.

Grandir malgré le stress

L’intérêt des micro-algues réside dans leur faculté à produire des molécules d'intérêt comme de l'amidon ou des lipides - c’est à dire des huiles. Ces dernières sont particulièrement intéressantes pour produire des biocarburants dans la mesure où il est possible de les transformer en hydrocarbures. Seulement, la production de ces molécules n'a lieu qu’en conditions de stress - variations de lumière, de température ou d’apport en nutriments par exemple. Malheureusement, ce stress stoppe la croissance des micro-algues cessent de se développer.  L’enjeu des recherches à Cadarache est de faire en sorte qu’elles produisent ces molécules d'intérêt tout en continuant à se multiplier.

Responsable du groupe de recherche sur les procédés et technologies des micro-algues au CEA, Jean-François Sassi présente un photo-bioréacteur composé de trois panneaux de 25 litres disposés autour d’une source lumineuse. A l’intérieur, des micro-algues produisent de l’amidon. Celui-ci est destiné à la production de bioplastiques.


Au sein de la plateforme bioprocédés et micro-algues, un photo-bioréacteur composé de trois panneaux de 25 litres cultive des micro-algues qui produisent de l’amidon pour faire des bioplastiques. (© Xavier Boivinet)

Des résultats industriels espérés d’ici « 5 à 10 ans »

Les bioplastiques et la « chimie bio-sourcée » font partie des leviers de croissance identifiés pour construire une feuille de route vers les biocabrurants, indique M. Sassi : « Les biocarburants sont un objectif de long terme. Avant cela, nous devons développer des marchés intermédiaires. » Jusqu’à présent, l’utilisation de micro-algues à l’échelle industrielle s’est plutôt développée pour les cosmétiques et la nutrition santé.

Tout le monde s’accorde sur le fait que les biocarburants à partir de micro-algues ne sont pas pour tout de suite. « Si nous pouvions montrer des choses à l’échelle industrielle d'ici 5 à 10 ans, nous serions très satisfaits », avance François Ioos. L’objectif à terme : être capable de produire 60 000 litres d’huile extraite à partir de micro-algues par hectare et par an. « C’est ambitieux mais atteignable », assure-t-il.

A la recherche de la bonne souche

D’ici là, restera à optimiser les conditions de culture et la balance énergétique des procédés pour les rendre économiquement viables. Mais une partie du travail se joue aussi dans la recherche plus fondamentale et la création de nouvelles souches de micro-algues aux propriétés intéressantes.


Les chercheurs du Biam excitent une enzyme capable de convertir l'huile en hydrocarbure grâce à l'énergie contenue dans les photons bleus de la lumière. (© Xavier Boivinet)

Devant son appareil de chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse, Damien Sorigué, chercheur au Biam depuis décembre 2019, décrit le fonctionnement d’une enzyme découverte il y a deux ans au laboratoire et brevetée depuis. Grâce à l’énergie des photons bleus de la lumière, elle est capable de convertir les acides gras libres - composés majoritaires des lipides - directement en hydrocarbures. Cela permet de se passer d’étapes de transformation souvent coûteuses en énergie.

« Nous souhaiterions créer une start-up, précise M. Sorigué. D’ici là, nous essayons d'optimiser l'enzyme pour permettre la synthèse d'hydrocarbures à façon. Il a été montré qu'elle pouvait produire des hydrocarbures comme le propane, le diesel ou le kérosène. » Un projet parmi d’autres qui rejoindra le nouveau bâtiment du Biam au second semestre. Peut-être un jour franchira-t-il les portes de la plateforme voisine des bioprocédés et micro-algues avant un transfert à l’industrie.

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