Les microalgues sont des organismes unicellulaires microscopiques qui peuvent être cultivés à diverses fins. Elles sont riches en protéines et en graisses et ont été largement étudiées pour leur capacité à convertir efficacement le dioxyde de carbone en huiles ou en biocarburants. La réduction des émissions de dioxyde de carbone, une énergie plus propre et la possibilité de réduire notre dépendance aux combustibles fossiles ont fait de la production de biocarburants à partir de microalgues un sujet brûlant dans le monde de la biotechnologie. Cependant, à l’heure actuelle, il reste de nombreux défis à relever avant que les biocarburants issus de microalgues puissent être produits efficacement à grande échelle. Les chercheurs s’efforcent de résoudre plusieurs problèmes liés aux microalgues et à la production de biocarburants. Il s’agit notamment de :
Qu’est-ce que l’autophagie chez les microalgues ?
L’autophagie est le processus par lequel les cellules décomposent des parties d’elles-mêmes en entourant les molécules ou organites ciblés de membranes qui fusionnent avec les lysosomes, pour aboutir à la dégradation du contenu à l’intérieur. Ce processus est essentiel pour de nombreux processus cellulaires, notamment la production de nutriments et d’énergie, le contrôle de la croissance cellulaire, le renouvellement des protéines cellulaires et l’immunité à vie. Ces dernières années, l’autophagie est devenue un domaine d’étude majeur en biotechnologie, car il a été démontré qu’elle joue un rôle important dans la santé et la maladie. Les microalgues sont une source riche en vitamines, minéraux et protéines, ce qui en fait une matière première intéressante pour la production de produits de grande valeur. Cependant, la récolte de ces nutriments à partir de la biomasse est difficile en raison de la présence de niveaux élevés d’enzymes liées à l’autophagie (ATR) dans les microalgues. Les ATR jouent un rôle clé dans le processus d’autophagie et peuvent être délétères pour le traitement en aval car elles peuvent dégrader les protéines et d’autres composants cellulaires qui sont essentiels pour le processus d’extraction.
Amélioration des méthodes de culture
L’efficacité de la production de biocarburants à partir de microalgues est limitée par un certain nombre de facteurs, notamment les faibles taux de conversion du CO2, la faible teneur en huile et les coûts élevés des nutriments et du CO2. Pour lutter contre ces problèmes, les chercheurs ont travaillé à l’amélioration des méthodes de culture. Étant donné l’importance de la surface nécessaire, la plupart des biocarburants sont actuellement produits dans des bassins extérieurs. Toutefois, afin de développer ces technologies, les chercheurs cherchent des moyens d’augmenter le rendement en biocarburant et de réduire les coûts de culture en optimisant l’utilisation des engrais et de la lumière. En outre, l’automatisation et la robotique utilisées dans les industries axées sur les données peuvent être appliquées à la culture des microalgues. Elle peut être utilisée avec des capteurs pour contrôler la température, la lumière et les niveaux de CO2 dans le bassin afin de maintenir des conditions optimales.
Amélioration de la production d’huile
Les microalgues peuvent être cultivées à la fois pour la production de biocarburants et pour l’extraction de protéines de grande valeur. Dans le cas des biocarburants, le CO2 peut être converti en hydrocarbures par un procédé appelé procédé Fischer-Tropsch (FT), qui utilise des températures et des pressions élevées pour convertir le CO2, le H2 et le CH4 en hydrocarbures liquides. Bien que le procédé FT soit généralement peu coûteux, il nécessite de grandes quantités d’énergie, ce qui peut rendre le procédé coûteux, inefficace et non rentable. Afin de surmonter ces difficultés, les chercheurs se sont efforcés d’améliorer l’efficacité du processus de conversion du CO2. L’une des approches permettant d’optimiser la conversion du CO2 consiste à utiliser des membranes CO2 à haute pression pour séparer sélectivement le CO2 des autres gaz, tels que H2 et CH4. Une autre approche consiste à utiliser des cadres organiques métalliques (MOF) pour séparer le CO2. Les MOF peuvent être conçus pour adsorber préférentiellement le CO2.
Qualité et performance des biocarburants
En raison de la faible teneur en huile et du taux élevé d’impuretés du biocarburant produit par les microalgues, il est difficile d’obtenir les mêmes performances et la même qualité que les combustibles fossiles. Cependant, les chercheurs ont travaillé à l’amélioration de la qualité du biocarburant. Par exemple, ils ont développé des techniques pour séparer les protéines de grande valeur des microalgues pendant le processus de production de biocarburant. Ces protéines peuvent être utilisées pour l’alimentation humaine ou animale, ou être recyclées pour être utilisées dans la production de biocarburants. Dans un autre domaine, les chercheurs ont cherché des moyens de réduire les impuretés dans le biocarburant produit par les microalgues. Par exemple, des recherches récentes ont montré que l’ajout d’acétone à la réaction réduit la quantité d’hydrogène dans la réaction, ce qui peut entraîner des impuretés dans le biocarburant produit par les microalgues.
Amélioration de la production de protéines
La forte teneur en huile des microalgues en fait une matière première intéressante pour la production de protéines. Cependant, la teneur élevée en huile des microalgues rend également difficile le traitement de la matière première pour la production de protéines. Les chercheurs ont travaillé sur l’amélioration de la production de protéines à partir de microalgues. Dans une étude récente, les chercheurs ont réussi à convertir les microalgues en une matière première utilisable à l’échelle industrielle en utilisant la carbonisation hydrothermique (CTH) pour éliminer les huiles des microalgues. La carbonisation hydrothermique est largement utilisée dans la production de biocarburants cellulosiques et s’est avérée capable d’éliminer efficacement les huiles d’autres matières premières.
Conclusion
Les microalgues sont des organismes unicellulaires qui peuvent être utilisés pour produire des biocarburants, des protéines et d’autres produits. Il s’agit d’une source prometteuse d’énergie renouvelable, mais il reste des défis à relever avant de pouvoir l’utiliser à grande échelle. Les chercheurs s’efforcent de surmonter ces difficultés, notamment en améliorant les méthodes de culture et la production d’huile. En outre, les chercheurs ont travaillé à l’amélioration de la qualité du biocarburant produit par les microalgues et à l’amélioration de la production de protéines à partir des microalgues. Grâce à ces efforts, les microalgues peuvent constituer une source précieuse d’énergie renouvelable.