Les organismes algaux simples produisent une biomasse qui peut être récoltée puis transformée pour produire des carburants et d'autres produits. Dans un article récent, Aramco révélé Ils ont produit le premier lot de biobrut à partir d'algues. Avec d'autres chercheurs et entreprises, ils explorent les moyens de produire et d'utiliser des carburants à faible teneur en carbone à partir d'eaux usées et de microalgues marines.
Création de carburants à faible teneur en carbone à partir d'eaux usées et de microalgues d'eau de mer : objectif de l'étude
À en savoir plus sur les carburants liquides alternatifs pouvant servir à produire une énergie écologique et durable. Il s'agit également de déterminer les besoins énergétiques des microalgues et les types de biocarburants.
- Selon le étude de Kleinova et al.Le biodiesel est issu de microbes oléagineux. Il constitue une alternative renouvelable importante pour la production de diesel et de pétrole.
- Une autre étude de Demirbas suggère que seules les microalgues détiennent le potentiel de biodiesel renouvelable qui peut répondre aux demandes mondiales de transport.
Que sont les microalgues ?
Ce sont les plus petites plantes sans racines ni feuilles du monde, capables de produire plus de la moitié de l'oxygène que nous respirons. Elles abritent également des composés bioactifs.
Caractéristiques des microalgues
- En général, les algues sont classés en 2 groupes à savoir les eucaryotes et les procaryotes. Les microalgues sont les plus anciennes espèces vivantes.
- Ils ont des mécanismes de photosynthèse semblables à celles des autres plantes constituées de chlorophylle.
- Les microalgues sont cultivées en suspension aqueuse et ont davantage accès à l’eau, aux nutriments et au dioxyde de carbone.
- Les facteurs définissant leur classification sont leurs types de pigments, leur composition chimique, les constituants de la paroi cellulaire et les caractéristiques morphologiques.
- Ils ont le potentiel de fixation du CO2 pour de nombreuses sources comme les sels de carbonate solubles, l’atmosphère et les gaz résiduaires des usines.
Types de microalgues
- Ils peuvent être hétérotrophe s'ils utilisent des composés organiques pour le développement.
- Autotrophes’ils obtiennent du carbone à partir de composés inorganiques.
- Ils sont caractérisés comme photoautotrophe lorsqu'ils utilisent la lumière comme source d'énergie.
- De même, les microalgues mixotrophes sont photosynthétique ceux qui intègrent l'autotrophie et l'hétérotrophie par rapport à la photosynthèse.
Les défis de l'utilisation des microalgues pour la production de biocarburants
Bien que l'utilisation des algues pour la production de biocarburants soit avantageuse, ses coûts de transformation sont élevés. De plus, sa faible compétitivité constitue un obstacle majeur à sa commercialisation à grande échelle.
- Mettre en place des industries de production de biocarburants à partir d’algues et assurer la compétitivité des coûts est une un défi majeur.
- Conformément Étude de Jones et MayfieldD’ici 2030, environ 6 % de la demande énergétique totale sera satisfaite par les biocarburants.
- Selon certains chercheurs, les microalgues utilisées pour la production de biocarburants contiennent de grandes quantités de lipides. Les tableaux suivants présentent ces données.
Selon une étude, les palourdes géantes peuvent rendre l'énergie solaire plus efficace.
Étape impliquée dans la production de biocarburants Microalgues
Ceci comprend 2 étapes majeures qui comprennent diverses procédures en sous-étapes.
Culture d'algues
La croissance des algues peut durer de 1 à 10 jours et permet plusieurs récoltes. Ces micro-organismes peuvent se développer même sur des terres sèches et arides. De plus, certains types de les algues peuvent pousser 20 à 30 fois plus haut que les cultures vivrièresCette étude porte sur la culture en étang ouvert car c’est la méthode la plus couramment appliquée.
Étang ouvert pour la culture
Il est crucial de choisir la bonne technologie pour cultiver et récolter la biomasse algale. Pour des raisons économiques, les bassins ouverts à l'échelle industrielle constituent aujourd'hui la seule option, car leur conception est simple. En général, ils sont développé sous la forme d'un étang ou d'une piste de course et par diffusion le CO2 est collecté dans l'atmosphèreLe système est en outre classé en 3 types : bassin circulaire, bassin de course et système ouvert non agité.
Limites
Cette méthode conduit à pertes d'eau en raison de l'évaporation et a une faible production de biomasse. De plus, certaines espèces d'algues vulnérables sont incapables de prospérer Dans cet environnement. La culture en étang ouvert est idéale uniquement dans les endroits bien ensoleillés et avec un accès facile à l'eau. surtout le long de la côte.
Système de culture fermé
Étant donné que le système ouvert présente des restrictions de ressources, des PBR à système fermé ont été développés. Il existe aucune interaction directe entre l'environnement et les médias culturelsIl en résulte un environnement relativement plus cohérent et fiable pour la culture et la récolte des algues.
Le système fermé produit des produits de valeur et des produits chimiques fins utilisés dans de nombreuses applications. On en fabrique des produits biopharmaceutiques, des cosmétiques, des biocarburants et des compléments alimentaires. Les systèmes de culture fermés comprennent des panneaux plats, des tubes verticaux, des tubes horizontaux et des cuves agitées.
Limites
L' le système est un peu coûteux car il inclut une approche par paramètres de processus, l'étanchéité à l'air et le transfert de masse. Systèmes d'éclairage nécessitent une quantité importante d'énergie Ce système est inefficace. Sa commercialisation est devenue difficile en raison de ses limites.
Approche par nano-additifs pour une culture rapide des microalgues
Certains chercheurs ont récemment nano-additifs appliqués à différentes étapes de la culture des microalguesLeur objectif était d’améliorer l’efficacité du développement de la biomasse et des sous-produits.
- Les nanomatériaux tels que les nanotubes et les nanofibres recouverts d'enzymes peuvent être utilisé pour l'immobilisationCertaines structures de carbone comme les nanotubes de carbone et l’oxyde de graphène ont le potentiel d’assurer la stabilité et l’activité des enzymes.
- De plus, les nanoparticules ont également été utilisées pour augmenter la production de biocarburants et de biomasse.
- Selon les chercheurs, il est possible d’améliorer la biomasse des microalgues en 20 to 30 % avec application de nanoparticules.
- Des LED à base d’arséniure de gallium et d’aluminium ont été utilisées pour accroître la culture d’algues, permettant ainsi une production de biomasse plus élevée.
- Les fibres optiques sont également utilisées lors de la culture d'algues pour améliorer l'efficacité de la croissance et permettent également de réduire les coûts d'éclairage.
Les biocarburants dans le secteur des transports
Les biocarburants sont importants ici, car ils contribuent à répondre à la demande croissante en carburant. Ils constituent une meilleure alternative aux combustibles fossiles et sont plus respectueux de l'environnement, car ils produisent moins d'émissions de dioxyde de carbone. Cela réduit les émissions de GES et facilite la lutte contre le changement climatique. L'essence issue d'anciens gisements d'algues est une source limitée, son prix augmente et elle risque de s'épuiser.
A étudier les états Les microalgues constituent de précieuses sources de biocarburants. Elles accumulent et synthétisent une quantité considérable de lipides neutres, ce qui constitue un avantage. De plus, elles offrent une production annuelle et garantissent un rendement en huile optimal pour chaque surface cultivée, par rapport aux oléagineux.
Une recherche a suggéré la mélanine de l'encre de seiche présente un potentiel en tant que ressource de biomasse durable.
Importance des algues dans la production de biocarburants : aspects issus de diverses études
De nombreuses études ont démontré les avantages des microalgues par rapport aux autres plantes terrestres.
Étude n ° 1
Étude de Jones et Mayfield Il a été suggéré que les microalgues pourraient être utilisées pour produire différentes formes de biocarburants. Par exemple, la production de méthane par digestion aérobie à partir d'huile de microalgues à partir de biohydrogène.
Étude n ° 2
La Pienkos et Darzins L'enquête révèle que les microalgues, organismes unicellulaires, peuvent être reproduites à grande vitesse et créer des souches à évolution rapide. L'étude a démontré leur caractère écologique et leur facilité de culture. De plus, leur culture permet de réduire les flux de déchets.
Étude n ° 3
Conformément Étude de Pittman et al.Les microalgues offrent le rendement de biomasse le plus élevé par unité de surface et de longueur. C'est pourquoi elles bénéficient d'une attention particulière pour la production d'énergie renouvelable. Elles présentent une teneur élevée en huile et en amidon et ne nécessitent ni terres agricoles spécifiques ni eau douce pour leur culture. Elles peuvent facilement être cultivées avec du dioxyde de carbone et des eaux usées.
Étude n ° 4
Selon le Étude de Patil et al.Les microalgues sont privilégiées par rapport aux macroalgues, car ces dernières sont moins flexibles et ne proposent qu'une seule méthode de transformation. En revanche, les microalgues utilisent le CO2 et la lumière du soleil pour produire des biocarburants, des aliments pour animaux et des bioactivités à haute valeur ajoutée. Il est à noter que les microalgues représentent plus de 40 % de la fixation mondiale du carbone, les microalgues marines étant responsables de la majeure partie de la productivité.
Étude n ° 5
Une autre étude de Singh & OlsenLa biomasse des microalgues contient environ 50 % de carbone en poids sec. Les algues peuvent produire de grandes quantités de biomasse en peu de temps, car leurs branches, leurs feuilles et leurs racines ne nécessitent pas de cellulose. De plus, pour fabriquer du biodiesel à partir de microalgues, la collecte, l'extraction et la conversion en nanocatalyseur sont faciles à réaliser, ce qui permet une production efficace de biodiesel. En revanche, les macroalgues contiennent divers lipides, hydrocarbures et huiles complexes, ce qui complexifie le processus.
Voici une version simplifiée et expliquée de Perspectives énergétiques mondiales 2024-2050.
Conclusion
Les microalgues ont un taux de croissance supérieur à celui des autres cultures terrestres, une teneur élevée en lipides et une reproduction rapide. Il est évident qu'aucune stratégie unique ne peut apporter une solution efficace. Une combinaison de processus est donc nécessaire pour garantir la dépendance aux biocarburants pour la production d'énergieIl est important de garantir l'efficacité des algues dans la transformation des biocarburants et l'extraction du pétrole. Il apparaît donc clairement que les carburants à faible teneur en carbone issus des eaux usées et des microalgues marines peuvent constituer la meilleure solution durable.
