Description du projet
Bioréacteurs à microalgues: suivre le courant
Les microalgues photosynthétiques, ou algues microscopiques, suscitent l’attention du monde entier en raison de leur vaste potentiel d’application en tant que sources renouvelables, durables et économiques de produits dans des domaines tels que les énergies renouvelables, les bioplastiques et les produits biopharmaceutiques. Les microalgues effectuent souvent leur «travail» dans des bioréacteurs au sein desquels elles sont cultivées sous forme de suspensions de cellules vivantes et motiles. Pour améliorer le rendement et l’efficacité de ces systèmes de bioréacteurs, il convient de disposer de connaissances détaillées de la dynamique de l’écoulement dans ces suspensions vivantes. Le projet Flow4Algae, financé par l’UE, caractérisera des microalgues vivantes dans des flux turbulents, leurs comportements sur des interfaces solides et libres, et la manière dont le flux de cisaillement affecte leur motilité. Les résultats permettront de s’appuyer sur la motilité des cellules pour mélanger différentes choses dans les bioréacteurs et éviter la formation de biofilms tout en facilitant la collecte des cellules.
Objectif
Photosynthetic microalgae hold promise for the sustainable production of high-value products, bioplastics and biofuels. In bioreactors, suspensions of living, soft, and motile cells form an entirely new kind of fluids, which physiologically respond to the environment and the flow conditions. Fundamental knowledge of the flow dynamics of living suspensions is now urgently needed to develop new flow technologies for bioreactors. This project lays out an ambitious multi-scale experimental plan to establish the foundations of the fluid dynamics of living suspensions by revisiting three textbook aspects of flow: (1) turbulence, (2) the dynamics at solid and free interfaces and (3) the response to shear. This endeavour faces a new paradigm in complex flows, where fluid dynamics and cell physiology on different length scales, are deeply entwined. I will tackle this problem with a unique set of multi-scale experiments combining advanced flow diagnostics and rheology tools with new microfluidics and 3-D cell tracking recently developed in my group. These experiments will yield the first tracking measurements of living microalgae in a turbulent flow, and reveal what happens when motile cells on the small scale meet the turbulence cascade. Tracking experiments will provide new insight into the interactions of microalgae with free and textured surfaces, and, combined with rheology, show how shear flow affects cell motility and inversely how motility affects the response to shear of the suspension. Together, these experiments will uncover the interrelations between flow, cell physiology and growth, and determine how cell motility can be leveraged to optimize the turbulent mixing conditions in bioreactors, avoid biofilm formation and mediate cell harvesting.
Champ scientifique
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régime de financement
HORIZON-AG - HORIZON Action Grant Budget-BasedInstitution d’accueil
2628 CN Delft
Pays-Bas