Les Micro-algues, ressource énergétique inépuisable,
envahissent la façade Atlantique….
Les Micro-algues constituent une véritable alternative écologique. Issue de cultures de phytoplancton alimentées en eaux usées et CO2, cette nouvelle filière ouvre des perspectives importantes en matière de ressources énergétiques.
Une filière pouvant générer simultanément trois sources d’énergie : de l’hydrogène, de l’huile végétale, de la biomasse et restituer de l’eau clarifiée, nettoyée de ses polluants. Ainsi, la recherche sur les potentialités énergétiques des micro-algues confère une multitude d’usages encore inexploités.
Extrêmement riches en vitamines, lipides, protéines, sucres, pigments et antioxydants, les algues sont aujourd’hui essentiellement utilisées dans le secteur des compléments alimentaires (protéines), des aliments fonctionnels, de la cosmétique (crèmes de soin, maquillages...), de l’aquaculture ou encore dans le secteur pharmaceutique.
Elles devraient, dans un avenir proche, être au cœur des nouveaux enjeux énergétiques et environnementaux de la planète. Elles apparaissent ainsi de plus en plus fréquemment comme une alternative intéressante à la production d’énergie en général et à la production de biocarburant en particulier. L’Universitéde Nantes, avec l’ensemble des partenaires d’Atlanpoler Blue Cluster (la filière Micro-algues ligérienne), est à la pointe de cette recherche.
Le Grenelle de l’Environnement a fixé un objectif de 6 000 MW produits en 2020 par l’ensemble des énergies marines, soit une production de 18 TWh, l’équivalent de la consommation domestique de 8 millions de Français.
Cette ambition affichée au plus haut niveau représente l’opportunité de voir émerger une nouvelle filière française porteuse d’emplois et d’activités. Pour la région des Pays de la Loire, les Energies Marines Renouvelables promettent ainsi de fortes perspectives de développement économiques pour le territoire.
L’émergence d’une nouvelle filière industrielle est un phénomène rare en France, qui ne se produit que tous les 40 ou 50 ans. Les acteurs publics de la région des Pays de la Loire, forts de cette opportunité, se sont préparés à jouer un rôle majeur dans la structuration de cette filière en mobilisant le tissu économique local pouvant intervenir sur la chaîne de valeur, en diversifiant les activités autour des bassins industriels de Saint-Nazaire et en soutenant les projets de recherche notamment sur les bioressources marines.
Les Micro-algues bénéficient en effet d’un excellent rendement par rapport aux autres plantes terrestres en produisant notamment 5 à 10 fois plus de litres d’huile par hectare que des oléagineux comme le colza ou le palmier à huile. Pouvant être cultivée en milieu marin, les Micro-algues ne nécessitent également aucune consommation d’eau supplémentaire pour leur culture. En conséquence, elles n’impactent pas les surfaces agricoles destinées à la consommation alimentaire contrairement aux carburants agricoles issus des cultures de Colza et plus largement des oléagineux.
Leur croissance par photosynthèse permet également de combiner avantageusement cette production à un traitement d’effluents liquides et de fumées industrielles (par biofixation de CO2, nitrates et phosphates par exemple).
- Rendements 5 à 10 fois plus grands, surfaces non alimentaires
- Captage et valorisation du CO2
- Recyclage des effluents industriels: fumées, nitrates, chaleur
- Faible consommation d’eau
- Production sans produits phytosanitaires
- Une ressource pérenne, locale, maîtrisée
Le principal enjeu d’avenir des Micro-algues est le développement de nouveaux biocarburants, dit de « 3ème génération ». Riches en lipides et dotées d’une forte productivité, les Micro-algues drainent plusieurs centaines de millions d'euros d'investissements depuis 2007 dans des sociétés développant des biocarburants. Les Etats-Unis, l’Australie et Israël s’investissent dans le domaine à travers le montage de nombreux projets de recherche. En Europe, une quinzaine de programmes scientifiques ont déjà été lancés.
La France n’est pas en reste. Elle est aujourd’hui l’un des premiers acteurs de ce secteur en pleine expansion (1er rang pour les publications scientifiques et 4ème rang pour les brevets de recherche) qui retient l’attention des plus grands industriels et de l’ensemble des territoires côtiers.
L’ambition du projet Défi-μALG est d’intensifier le développement de la filière Micro-algues en région Pays de la Loire par l’acquisition d’un démonstrateur de recherche et de développement
(DRD). Ce démonstrateur permettra notamment de prouver la faisabilité de la production d’hydrocarbures d’origine algale à grande échelle, dont c’est l’objectif principal. L’infrastructure mise à disposition permettra également d’aborder les autres enjeux de la production industrielle de Micro-algues : alimentation, chimie verte, dépollution d’effluents industriels.
Au-delà de l’équipement technologique, c’est bien un effet d’accélérateur de l’ensemble de la filière qui est attendu et qui permettra aux différents acteurs de développer des projets de recherche et d’innovation d’envergure internationale, notamment en matière d’énergie marine.
Le projet Défi-μALG est porté par l’Université de Nantes et rassemble l’ensemble des acteurs de la filière en Pays de la Loire.
Porté par l’Université de Nantes qui en est le maître d’ouvrage - à travers son laboratoire de Génie des procédés – environnement – agro-alimentaire (GEPEA) (UMR Université de Nantes/CNRS/Ecole des Mines de Nantes/ONIRIS) – le projet Défi-μALG a pour objectif de mettre en place une plateforme R&D dédiée aux Micro- algues. Une infrastructure collaborative qui permettra, dans un futur relativement proche, le passage à l’échelle industrielle de nombreuses applications des Micro-algues, dont notamment la production de biocarburant (3ème génération) actuellement encore au stade du laboratoire.
Pour mener à bien ce projet, le GEPEA doit se doter d’un démonstrateur de recherche et développement (appelé DRD), unique en France et dédié à la mise en place de l’exploitation de Micro-algues pour la production de biomasse à grande échelle.
L’objectif principal du projet Défi-μALG est de démontrer la faisabilité de la production d’hydrocarbures d’origine algale à une taille suffisamment importante et sur une durée suffisamment longue.
Ce procédé intégré, une fois défini, cherchera à satisfaire les objectifs et contraintes d’une production de masse d’énergie, à savoir un rendement énergétique positif, un impact environnemental réduit, utilisant notamment une source industrielle de dioxyde de carbone (CO2), une eau non potable, et une rentabilité économique préservée. Une telle démarche aura également des répercussions sur les autres secteurs potentiels de valorisation des Micro-algues (production alimentaire, chimie verte, applications environnementales de dépollution, autres vecteurs énergétiques type biodiesel ou biogaz).
Defi-μALG est un projet structurant, s’inscrivant dans une dynamique locale et nationale. Il est essentiel pour :
- La reconnaissance des activités régionales « Micro-algues » et la conservation d’un leadership,
- Concrétiser le travail réalisé depuis 4 ans : pool important d’industriels et nombreuses actions R&D collaboratives en attente,
- Consolider l’activité Enseignement-Recherche du site Nazairien par la création d’un « Technocampus des Micro-algues » : Association sur un même site du Démonstrateur Defi-μALG, à un Département de l’Ecole Polytechnique de l’Université de Nantes (Département Génie des Procédés et Bioprocédés - Polytech).
A l’avenir, Défi-μALG permettra aux équipes de recherche françaises dans le domaine des biotechnologies bleues et des bioénergies de jouer à jeu égal sur ce qui constitue aujourd’hui un champ de compétition international.
Le GEPEA et les starts up :
Mondialement reconnu pour son expertise en bioprocédés et biotechnologies marines, le laboratoire de Génie des procédés – environnement – agro-alimentaire (GEPEA) (Université de Nantes/CNRS/Ecole des Mines de Nantes/ONIRIS) est à l’origine du Défi-μALG. Il est impliqué dans de très nombreux autres projets nationaux et internationaux, et a développé ces dernières années de nombreuses innovations, notamment sur des briques technologiques clés de la production Micro-algale (photobioréacteurs à haute concentration, technologies intensifiées de récolte et de bioraffinage).
Il s’est par exemple dernièrement associé à X-TU Architects, un cabinet d’architecture avec qui il développe, en partenariat avec le Groupe Séché Environnement, les premiers prototypes français de photobioréacteurs intégrés au bâtiment. Les « biofaçades » pourraient, à l’avenir, venir couvrir les façades de bâtiments neufs ou en réhabilitation, programmes de logements, bureaux, commerces, ou encore sites industriels. Un pilote sera bientôt mis en place sur les toits du campus de Gavy, à Saint-Nazaire.
Ces "biofaçades", aux couleurs vertes pouvant virer au rouge, pourraient, à l'avenir, améliorer l'isolation des bâtiments neufs ou en réhabilitation ou de sites industriels comme celui de Séché Environnement en Mayenne.
Dans le cadre d’un programme de recherche mené avec le Bureau d’études Valagro (Poitiers) et soutenu par la Région Poitou-Charentes, Séché Environnement étudie depuis 4 ans la valorisation des gaz de combustion de moteurs biogaz (CO2 et chaleur) au Vigeant (86) par la mise en œuvre d’une expérimentation de cultures algales en raceway (bassins ouverts).
Partant du constat que les usines de valorisation énergétique des déchets produisent des quantités importantes de chaleur et de gaz (CO2 notamment) aujourd’hui souvent incomplètement valorisées, le Groupe Séché a décidé de poursuivre dans cette voie en étudiant une culture en système clos (PBR – photo bio réacteur) en symbiose avec une façade, concept encore appelé « biofaçade ».
Un partenariat a été noué avec le GEPEA (Université de Nantes) et X-TU afin de mettre en œuvre un programme de recherche à Saint-Nazaire autour d’un banc test appelé SymBio2- BOX visant à valider ce concept de « biofaçade » : choix d’algues adaptées en production aux fumées des usines d’incinération d’ordures ménagères, évaluation de l’efficacité thermique, mesure de la productivité algale en PBR, confirmation des données technico-économiques , etc...
La réalisation de ce programme est prévue au cours de l’année 2013 à Saint-Nazaire sur le site de l’Université de Nantes «Gavy-Océanis». En fonction des résultats obtenus au cours de ces travaux, ce concept de « biofaçade » pourrait être envisagé au titre d’une démonstration industrielle sur une usine d’incinération, ce serait une première en France !
Plusieurs start-up ligériennes spécialisées sur la thématique des micro-algues jouent aussi un rôle primordial dans ce projet :
- Alpha Biotech, cultive et valorise les micro-algues destinées à la cosmétique, la diététique et la nutraceutique.
- AlgoSource Technologies offre des services d’ingénierie et de conseil sur l’ensemble des procédés production, et de bioraffinage des micro-algues.
Le réseau est supporté par Airbus, le réseau d’industriels NEOPOLIA, le pôle de compétitivité Aerospace Valley, le pôle de compétitivité EMC2 et Valorial. Blue Cluster entend également mener des projets communs avec le Pôle Mer Bretagne.