Microbulles : un nouvel élan vers la production de biocarburants ?

Des microbulles pourraient venir à la rescousse de la production de biocarburants grâce à une technique qui s’appuie sur des recherches antérieures, dans lesquelles des bulles minuscules sont utilisées pour améliorer la culture et le ramassage des algues.

Les algues produisent une huile lipidique riche qui après traitements pourrait être transformée en un biocarburant de 3ème génération. Les biocarburants fabriqués à partir de matières végétales sont considérés comme une alternative crédible aux combustibles fossiles. Les algues en particulier possèdent un énorme potentiel dans la production de biocarburants. Cependant, jusqu’à présent il existait très peu, voire aucune méthode efficace fonctionnant à la fois dans la phase de récolte et dans l’élimination d’eau intra-algale.

Une équipe dirigée par le professeur Will Zimmerman du département de génie chimique et des procédés de l’Université de Sheffield, croit avoir résolu le problème. Elle a développé un moyen peu coûteux de générer des microbulles capables de faire flotter des particules d’algues à la surface de l’eau, ce qui rendrait leur récolte plus facile, et ferait économiser au final du temps et de l’argent aux sociétés spécialisées dans le domaine.

“Nous pensions avoir résolu le principal obstacle pour les entreprises productrices de biocarburants algales lorsque nous avons utilisé des microbulles pour accroître la densité des algues“, explique le professeur Zimmerman. “Il s’est avéré cependant que les biocarburants à base d’algues ne pouvaient toujours pas être produits économiquement, en raison de la difficulté à récolter et à assècher les algues. Nous avons dû développer une solution à ce problème et encore une fois, les microbulles ont fourni une réponse.“

Les entreprises de purification d’eau utilisent un processus pour rendre flottable les impuretés. Mais ce dernier n’a pas été retenu dans le nouveau contexte, en partie parce que les différentes méthodes utilisées restent encore très coûteuses.

Le système développé par l’équipe du professeur Zimmerman utilise jusqu’à 1.000 fois moins d’énergie pour produire des microbulles et, par ailleurs, le coût de l’installation du système est prévu pour être beaucoup moins élevé que les systèmes de flottaison existants.

La nouvelle méthode de création de microbulles est capable de séquestrer le CO2 dissous dans l’eau. Ces microbulles sont en effet de taille suffisante pour capter le CO2 des algues de manière optimale et à faible coût énergétique, permettant à ces dernières de croître rapidement et avec plus de densité.

La source de CO2 proviendrait d’une centrale électrique ou d’une usine industrielle. Ainsi, si le gaz industriel est séquestré et convertit en microbulles, les avantages induis incluent non seulement l’élimination d’un polluant de l’air, mais aussi une production élevée de carburant à partir de biomasses algales.

“Créer de si petites bulles est plus difficile que vous ne pouvez l’imaginer, et il a fallu beaucoup de temps pour le réaliser. En fait, l’un des principaux problèmes habituellement rencontrés est que la dimension des bulles reste limitée entre 1 et 2 mm de diamètre, alors même que la taille du caneva à partir duquel elles sont créées est très petite.”

Will Zimmerman explique que pour surmonter ce problème, il a utilisé une membrane microporeuse associée à un oscillateur fluidique qui divise le flux en 2 autres flux. Ainsi, il a obtenu des bulles plus petites dont le coût en énergie est moindre avec le même débit.

La prochaine étape dans le projet “Microbubbles” est de développer une usine pilote afin de valider un éventuel système à l’échelle industrielle. Le Professeur Zimmerman travaille déjà avec Tata Steel sur le site de Scunthorpe, en utilisant le CO2 provenant des gaz de combustion issus des cheminées. Il prévoit d’ailleurs de poursuivre ce partenariat avec TATA afin de tester leur nouveau système.

“Les technologies basées sur les microbulles du professeur Zimmerman sont exactement le genre d’innovation radicale que nous recherchons, un moyen de répondre à nos émissions à plus long terme, et nous sommes ravis d’avoir l’opportunité d’étendre notre partenariat avec lui et son équipe dans la prochaine phase de cette recherche pionnière” a déclaré Dr Bruce Adderley, directeur technologique sur les changements climatiques chez Tata.

L’étude a été publiée dans “Biotechnology and Bioengineering”, en date du 26 Janvier 2012

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Produire du biodiesel à partir d’algues modifiées

Des chercheurs de l’Université de Purdue participent à un programme de recherche dirigé par l’Université de l’Etat de l’Iowa visant à créer des algues génétiquement modifiées pour la production de biodiesel.

“Actuellement, les hydrocarbures tels que le diesel et l’essence nécessitent dans leur fabrication un traitement chimique complexe. Ils sont constitués principalement de combustibles fossiles en voie d’épuisement, alors que les algues utilisent le procédé de photosynthèse unicellulaire et constituent en soi une ressource renouvelable“, a déclaré John Morgan, Professeur agrégé de génie chimique à l’Université de Purdue.

Le travail des chercheurs se concentre sur la création d’algues qui produisent plus de lipides. L’exploitation des algues et de l’énergie solaire permet de produire des lipides à partir du dioxyde de carbone, présent dans l’atmosphère.

“Les algues stockent désormais une partie de leur carbone sous forme de lipides, mais pas suffisamment pour être utile à la production de biodiesel“, a indiqué J. Morgan. “Nous avons besoin de les modifier génétiquement pour augmenter la quantité de lipides.”

Le projet qui s’étale sur une durée de trois ans est financé grâce à une subvention de plus de 4 millions de dollars provenant du département américain de l’énergie.

Les algues sont cultivées dans un “bioréacteur” du laboratoire de J. Morgan, plus précisément dans la salle Forney de génie chimique. L’objectif est de réaliser la photosynthèse des algues rien qu’en utilisant la lumière pour convertir le dioxyde de carbone en une variété de produits, dont les lipides.

“Le dioxyde de carbone est dirigé dans plusieurs directions afin de générer divers produits. Nous essayons de maximiser la voie qui mène au stockage spécifique des lipides“, a détaillé J. Morgan. “Nous voulons maximiser l’accumulation de lipides, qui pourra être recueillie et transformée en biodiesel“.

Le groupe a créé des cartes de flux qui révèlent la rapidité de réactions ainsi que de nombreuses “voies métaboliques” à l’intérieur des algues, des informations qui devraient permettre aux ingénieurs de stocker davantage de lipides.

D’autres chercheurs mettent l’accent sur la création d’algues qui poussent à des températures plus élevées. En effet, une température élevée a pour conséquences de tuer les contaminants qui entravent la croissance des algues. D’autres travaux se concentrent sur l’augmentation de “l’assimilation du dioxyde de carbone”, l’une des nombreuses étapes qui mène au stockage des lipides.

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