Production de microalgues riches en amidon sur effluents

Les microalgues et les cyanobactéries présentent la capacité naturelle de transformer le CO2 par photosynthèse en biomasse valorisable. Ces microorganismes à croissance rapide sont capables de produire deux grands types de composés de réserve, les lipides et les glucides. Le principal glucide produit par les microalgues vertes est l’amidon qui peut atteindre des teneurs de plus de 80% de la masse sèche des microalgues. Il peut par la suite être transformé en bioplastique ou fermenté en bioéthanol.
Malgré de fortes productivités, les coûts de production de l’amidon nécessitent d’être réduits pour rendre la production de bioplastique ou de bioéthanol viable économiquement. L’une des options consiste à utiliser des effluents comme support de culture des microalgues et ainsi réduire les coûts d’intrants.
L’objectif de la thèse sera d’optimiser la production d’amidon de microalgues sur divers effluents. Pour cela, des stratégies de production de microalgues riches en amidon seront identifiées pour être compatibles avec leur culture sur effluents.
Les étudiants ayant un goût prononcé pour l’expérimental et la modélisation sont invités à candidater. De l’expérience avec la culture de microorganismes est un prérequis.

Contribution à l’évaluation rapide du potentiel de souches de micro-organismes photosynthétiques à être cultivés aux échelles pilotes et industrielles. Développement et qualification d’un dispositif de laboratoire

Les micro-organismes photosynthétiques – microalgues et (cyano)bactéries - représentent une biomasse d’intérêt pour de multiples applications : production de biocarburants, bioremédiation d’effluents liquides et/ou gazeux, production de bioplastique, complément alimentaire, alimentation humaine ou animale, cosmétique,… Leur capacité à capter le CO2 en fait aussi des acteurs très prometteurs de l’économie circulaire du carbone.
Pour répondre aux besoins de marchés de masse, il est nécessaire de sélectionner des souches de micro-organismes photosynthétiques particulièrement performantes parmi la très grande diversité naturelle existante (plus d’1 million d’espèces). Les souches ainsi sélectionnées pour leur meilleure productivité et/ou leur meilleure capacité à capter le CO2 permettront une réduction des coûts de production favorable à l’ouverture de nouvelles applications et de nouveaux marchés.
Pour des raisons pratiques, la sélection des souches s’effectue à petite échelle au laboratoire. Cependant, les résultats obtenus ne sont pas directement transférables aux échelles pilotes et industrielles car les conditions y sont très différentes (fortes variations notamment des conditions météorologiques).
L’objectif de ce projet de thèse sera de mettre au point des tests courts reproduisant les fortes variations de température et d’ensoleillement rencontrées dans des conditions d’exploitation réelle qui permettront d’évaluer rapidement au laboratoire le potentiel de souches de microalgues à être cultivées aux échelles pilotes et industrielles.
Pour cela, un outil expérimental est en cours de développement sur la plateforme MicroAlgues et Procédés du CEA de Cadarache. Le/la doctorant(e) validera cet outil et mettra au point les tests sur une microalgue modèle bien connue de la plateforme (Chlorella vulgaris NIES 227). L’approche sera étendue à d’autres souches de microalgues et à des bactéries photosynthétiques, autres microorganismes d’intérêt utilisés pour effectuer le traitement d’eaux usées et/ou la production de molécules d’intérêt (bioplastique, biostimulant, …).
Ce projet de thèse a pour majeure ambition de définir des protocoles simples et rapides permettant la sélection de souches industrielles de microalgues à la productivité et à la capacité de captation de CO2 augmentées. Il s’inscrit dans le projet AlgAdvance soutenu par le programme national de recherche PEPR B-Best – Biomasse, biotechnologies, technologies pour la chimie verte et les énergies renouvelables –développé de 2023 à 2029 dans le cadre du programme d’investissement France 2030.

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