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De nouvelles solutions pour développer l’industrie des microalgues

Les microalgues sont une ressource renouvelable au potentiel immense qui peut favoriser le développement durable de la bioéconomie bleue émergente de l’Europe. Bien que la production de microalgues soit actuellement limitée à quelques petites industries, principalement pour les secteurs de l’alimentation animale, de la nutrition et des cosmétiques, elle connaît une croissance rapide.

Technologies industrielles
Alimentation et Ressources naturelles

Cette expansion est alimentée par la commercialisation de composés de grande valeur, les innovations basées sur de nouvelles cibles moléculaires et les techniques de bioraffinage créant de nouveaux marchés. Toutefois, malgré les progrès technologiques et biologiques, la création d’une méthode économiquement viable et durable pour cultiver de grandes quantités de biomasse de microalgues et les convertir en produits commercialement rentables demeure un défi de taille. Le projet ABACUS, financé par l’UE, a abordé cette question en développant des solutions techniques innovantes pour améliorer la fiabilité et la rentabilité du secteur des microalgues. «L’initiative s’est concentrée sur les métabolites pour les marchés à forte valeur, allant des terpènes d’algues pour les parfums aux terpénoïdes à longue chaîne (caroténoïdes) pour les nutraceutiques et les cosmétiques», déclare Jean-François Sassi, coordinateur scientifique du projet.

Une production optimisée

Les partenaires du projet ont testé et classé plus de 150 souches de microalgues, la plupart appartenant à six espèces présentant un intérêt commercial, en fonction du taux de croissance et de la productivité des composés cibles. Ils ont également identifié et étudié les débouchés commerciaux des terpènes et des caroténoïdes dans les secteurs haut de gamme, tels que les cosmétiques, les nutraceutiques et les parfums. En outre, les chercheurs ont développé quatre cyanophycées photosynthétiques génétiquement stables (cyanobactéries) pour produire des terpènes légers, qui se sont révélés stables dans des conditions de culture continue pendant plus d’un an. «Nous avons également créé la preuve de concept d’un processus de stripping continu permettant de recueillir ces intéressants composés olfactifs», explique Jean-François Sassi. Les scientifiques ont cultivé les souches de microalgues sélectionnées dans des bioréacteurs à l’échelle pilote, en étudiant différents paramètres dont la luminosité, la pression partielle de l’oxygène et du dioxyde de carbone, et les nutriments. Ils ont optimisé la production de terpénoïdes en développant des capteurs et des stratégies d’éclairage innovants basés sur la surveillance en ligne et le contrôle automatisé des photobioréacteurs, réduisant ainsi les coûts de maintenance et d’exploitation. ABACUS a également étudié les étapes de fractionnement pour assurer un traitement en aval écologique et peu coûteux afin de réduire les dépenses opérationnelles de l’ensemble de la chaîne de production. En procédant à une évaluation du cycle de vie et à une analyse technico-économique de l’ensemble de la chaîne de valorisation de production, les chercheurs ont pu garantir la durabilité des technologies et des produits, ainsi que leur acceptation commerciale.

Des récoltes plus importantes

Selon Jean-François Sassi, «l’intégration de ces différentes stratégies a permis une augmentation significative de la productivité de plus de 50 % par rapport à la situation actuelle. Sur les cinq procédés étudiés, quatre ont été testés jusqu’à l’échelle industrielle, produisant plus de 200 kg de biomasse d’algues enrichie en caroténoïdes.» Les chercheurs ont extrait des composés cibles et des sous-produits de la biomasse d’algues et les ont purifiés pour obtenir des fractions à haute valeur ajoutée. Cela a permis d’obtenir des rendements de plus de 20 % pour les composés bioactifs, avec une teneur totale en caroténoïdes de 10 à 15 %. Après la purification physico-chimique des produits à l’aide de fluides supercritiques, l’acceptabilité technique et l’applicabilité des ingrédients à base de microalgues ont été évaluées pour les marchés cibles, notamment les cosmétiques et les nutraceutiques. «En répondant aux défis biologiques et de bioprocédés pour développer une nouvelle bioraffinerie à base de microalgues, ABACUS peut fournir des produits compétitifs et innovants à la fois aux marchés ciblés et aux nouveaux marchés», conclut Jean-François Sassi. Le projet a également généré 28 publications originales destinées à un public scientifique et industriel. Il a organisé un atelier international de deux jours en 2019 où des projets financés par l’UE ont été présentés et débattus, permettant ainsi un enrichissement mutuel et des synergies entre les actions. ABACUS a bénéficié d’un financement dans le cadre de l’entreprise commune Bio-industries, un partenariat public-privé entre l’UE et l’industrie.

Mots‑clés

ABACUS, microalgues, biomasse, caroténoïdes, terpènes, nutraceutiques, cosmétiques, bioréacteur, bioraffinerie

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