Biocarburants algaux : l’effet catalyseur du bicarbonate de sodium

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Algue brune, photo Université de Guam

Les biocarburants à base d’algues apparaissent comme une alternative prometteuse aux carburants d’origine fossile. Cependant, quelques problèmes restent à surmonter : la faisabilité en termes de productivité, les procédés en aval (récolte, extraction des composés)… Le principal obstacle à leur développement, comme nous l’évoquions dans un précédent bulletin [1], est la rentabilité économique du procédé permettant leur obtention. Ainsi, fin juin 2010, l’administration Obama annonçait un financement de 24 millions de dollars pour la recherche sur le sujet. Cette somme a bénéficié à 3 groupes de recherche travaillant sur la production de biocarburants à base d’algues : le Sustainable Algal Biofuels Consortium dans l’Arizona ; le Consortium for Algal Biofuels Commercialization en Californie et Cellana, LLC Consortium à Hawaï. Dans ce contexte, des chercheurs de Montana State University (MSU) ont mis en évidence un composé présentant la propriété d’augmenter considérablement la production algale d’huiles précurseures à la synthèse de biocarburant : le bicarbonate de sodium.

Ce composé si communément utilisé en cuisine, serait la clé que les scientifiques cherchent depuis le début des années 1990. Si l’on ajoute ce composé à un moment précis du cycle de croissance des algues, il permet la production de 2 à 3 fois plus d’huile et ce en deux fois moins de temps que pour les modèles de croissance et de production conventionnels. Ces résultats ont été observés pour trois espèces d’algues différentes : 2 espèces d’algues brunes, appartenant à la classe des Phaeophyceae, et une espèce d’algue verte.

Les chercheurs de Montana State ayant réalisé ces travaux sont : Keith Cooksey, professeur émérite en microbiologie ; Brent Peyton, professeur en génie chimique et biologique et directeur du Thermal Biology Institute. Ils font tous trois partie du Algae Biofuels Group à MSU, un groupe de recherche interdisciplinaire.

Le Algae Biofuels Group fait partie du Energy Research Institute [2] de MSU qui rassemble environ 35 enseignants-chercheurs travaillant dans des disciplines variées. MSU consacre environ 15 millions de dollars chaque année pour la recherche sur l’énergie.

Ce groupe de recherche sur les algues est également très impliqué dans l’Algal Biomass Organization [3]. Le professeur Peyton y a d’ailleurs présenté les résultats de leurs travaux lors de leur quatrième sommet annuel qui s’est tenu à Phoenix, Arizona du 28 au 30 septembre 2010. La Algal Biomass Organization (ABO) est une organisation à but non lucratif dont la mission est de promouvoir le développement de marchés commerciaux viables pour les produits dérivés d’algues.

Selon le professeur Cooksey, l’une des explications de l’effet catalytique du bicarbonate de sodium serait sa capacité à permettre aux algues d’assimiler plus de dioxyde de carbone, et ce à un moment clé de son cycle de vie.

Rappelons que les algues photosynthétiques, sont capables, sous certaines conditions de stress, comme une forte intensité lumineuse ou une faible concentration en nutriments, d’accumuler de grandes quantités de triacylglycérols (TAG) (30 à 60% de la matière sèche). Ce composé lipidique qui, chez certaines algues, est synthétisé naturellement constitue un important précurseur potentiel pour la production de biocarburants. D’un point de vue métabolique, les mécanismes de répartition du carbone entre les lipides et/ou les glucides sont mal connus chez les algues.

La réduction du temps nécessaire pour la production d’huile présente d’une part un avantage certain pour les industriels et d’autre part, limite les risques de contamination des milieux de culture des algues. Par ailleurs, les 3 espèces d’algues avec lesquelles ces résultats ont été répétés n’étant pas proches d’un point de vue phylogénétique, selon les chercheurs, cela élargirait les applications possibles à d’autres espèces d’algues.

Les scientifiques cherchent désormais des entreprises pour développer une licence pour cette technologie. Plusieurs articles scientifiques ont été rédigés sur ces travaux dont un qui devrait paraître dans le Journal of Phycology d’ici un mois.

Selon Keith Cooksey, la filière des biocarburants produits à partir d’algues est en plein essor, comme en témoigne l’intérêt et le soutien des plus grands consommateurs de carburants au monde : la Défense et les compagnies aériennes commerciales.

Un récent rapport publié par le DOE en mai 2010 et intitulé National Algal Biofuels Technology Roadmap [4] rappelle les principaux intérêts des biocarburants obtenus à partir d’algues :

  1. grande productivité / surface (de 2 à 20 fois plus d’huile que les cultures conventionnelles);
  2. matières premières non-alimentaires ;
  3. utilisation de terres non-productives, non-arables ;
  4. utilisation de différentes sources d’eau (douce, saumâtre, salée, usées, …) ;
  5. production de biocarburants et de co-produits à valeur ajoutée ;
  6. possibilité de recycler le CO2 et d’autres nutriments.

Selon un rapport de Pike Research [5], la production de biocarburants à partir d’algues devrait connaître une croissance rapide durant la prochaine décennie pour atteindre les 61 millions de gallons de production annuelle. Ceci représenterait une valeur marchande de 1,3 milliards de dollars d’ici 2020, ce qui est à peu près comparable aux premiers développements de l’industrie des biodiesel.

Keith Cooksey travaille depuis les années 1980 sur la faisabilité de la conversion de l’huile produite par les algues en biodiesel. A cette époque, les recherches sur le sujet étaient financées par le programme Aquatics Species du U.S. Department of Energy [6], qui consacra environ 25 millions de dollars pour la recherche sur le sujet pendant 18 ans (1978-1996). C’est seulement 20 ans après la fin des financements pour ce programme, qu’un regain d’intérêt est apparu pour la production de biocarburants à partir d’algues.

Le soutien fédéral et industriel pour la recherche sur les biocarburants produits à partir d’algues témoigne de l’intérêt de tels procédés en tant qu’alternative économiquement viable aux carburants fossiles. Selon un récent rapport publié par l’Energy Biosciences Institute en California et intitulé « A Realistic Technology and Engineering Assessment of Algae Biofuel Production » [7] 10 ans de R&D seraient encore nécessaires pour rendre cette technologie compétitive.

Pour en savoir plus :
– [1] Valorisation de la biomasse algale : des avancées dans un contexte fortement incitatif – BE Etats-Unis 220 – 24/09/2010 – http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/64595.htm
– [2] Energy Research Institute – Montana State University – http://www.montana.edu/energy/
– [3] Algal Biomass Organization – http://www.algalbiomass.org/
– [4] National Algal Biofuels Technology Roadmap – US DOE Biomass Program – mai 2010 – http://redirectix.bulletins-electroniques.com/d8qqv
– [5] Algae-Based Biofuels Production to Reach 61 Million Gallons per Year by 2020 – 27/10/2010 – Pike Research – http://redirectix.bulletins-electroniques.com/w9NOG
– [6] A Look Back at the U.S. Department of Energy’s Aquatic Species Program: Biodiesel from Algae – juillet 1998 – National Renewable Energy Laboratory
http://redirectix.bulletins-electroniques.com/P6fZb
– [7] A Realistic Technology and Engineering Assessment of Algae Biofuel Production – Energy Biosciences Institute, University of California Berkeley – Octobre 2010 – http://redirectix.bulletins-electroniques.com/1p0Tr

Origine : BE Etats-Unis numéro 227 (3/12/2010) – Ambassade de France aux Etats-Unis / ADIT – http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/65259.htm