Thèmes de recherche développés à l'IFREMER
premiers, on comprend mieux que la production
chimio-organotrophe soit moins coûteuse et qu'il
faille la choisir chaque fois que cela est possible.
Certaines microalgues présentent une aptitude à
la chimio-organotrophie (Tetraselmis suecica,
Nitzschia, Chryptecodynium). Mais l'absence de
lumière réprime la synthèse de certaines molécules (enzymes, lipides, pigments) et restreint la
diversité biochimique. Les cultures phototrophes
présentent donc un intérêt suffisamment marqué
pour justifier un effort de développement de leurs
systèmes de production. L'IFREMER, et auparavant le CNEXO (Centre national pour l'exploitation
des océans), s'y est employé aux côtés d'autres établissements de recherche (CEA, Intechmer, École
centrale de Paris, IUT Saint-Nazaire).
État des lieux
Lors de la diversification de l'aquaculture marine
dans les années soixante-dix, le CNEXO a contribué à perfectionner la production des microalgues
en écloserie. Les techniques développées à cette
époque ont été largement diffusées en France et
ailleurs, et sont encore celles utilisées aujourd'hui. Elles mettent en œuvre des récipients
cylindriques à parois en matière plastique transparente souple (gaine de polyethylene) ou rigide
(scobalite), recevant latéralement une lumière le
plus souvent artificielle.
Les cultures sont conduites « en batch », c'est à
dire par inoculation d'un milieu stérile suivi d'une
récolte totale en fin de croissance exponentielle,
soit au bout de quelques jours d'incubation. Les
productivités (3 g/m
2 /j) et les concentrations
(0,1 g/l) restent faibles. Les besoins en investissement et en main d'œuvre sont importants, et le
coût de revient varie entre 200 et 1 000 $ US/kg
de biomasse sèche
2 en fonction de la capacité des
installations, qui est comprise entre quelques kg
(poids sec) par mois et une tonne par an. Nos calculs montrent (voir la section consacrée aux coûts
de revient, infra) que ces chiffres sont sous-estimés.
La recherche des gains de productivité entraîne des
besoins nouveaux visant une diminution des coûts,
et une maîtrise plus complète de la qualité. Ces
besoins sont pris en compte dans deux programmes de recherche de l'IFREMER : les systèmes
de production rustiques et peu onéreux basés, par
exemple, sur l'utilisation des eaux salées souterraines ; les réacteurs de culture en conditions très
contrôlées assurant la stabilité qualitative et quantitative, même à des coûts élevés.
Culture sur eau salée souterraine
Les potentialités industrielles de la production de
la diatomée Skeletonema costatum sur eau salée
souterraine en bassin à ciel ouvert ont été étudiées
pour l'aquaculture et pour la chimie fine. Cette
microalgue endémique dominante présente une
aptitude particulière à cultiver ce milieu.
La productivité des cultures en « batch » sur trois
jours est élevée (1 6 g.m~
2
.j~
1
), mais les concentrations sont faibles (0,07 g.l
1 de matière sèche, dont
70 % organique), ce qui nécessite une séparation
laborieuse quand il s'agit de récolter la biomasse.
En revanche, la main d'œuvre et les autres entrants
du coût de revient sont peu onéreux, et la production s'étale sur une partie importante de l'année.
Après avoir cherché à augmenter les rendements
et à étendre la culture à d'autres espèces, les
limites de cette technologie semblent avoir été
atteintes : si les microalgues cultivables se réduisent à une seule espèce, et si des risques de dérapage par contamination existent, pour autant, la
simplicité et la robustesse de ce système de production se révèlent une opportunité réelle dans
les zones humides littorales présentant des ressources en eaux salées souterraines, lesquelles
couvrent une partie importante du domaine
conchylicole français. Cette technique a donné
lieu à des développements décrits plus loin (voir
« Prégrossissement d'huîtres creuses infra »).
Photobioréacteur solaire
Dans le cadre d'une collaboration avec le CEA de
1990 à 1993, une technologie de réacteur solaire parmi les plus en pointe a été maîtrisée et enrichie. En particulier, les travaux ont porté sur l'utilisation des panneaux alvéolaires en polymétacrylate extrudé, et les systèmes de nettoyage de la
paroi interne du réacteur. Par la suite, ces acquis
technologiques ont été transférés par le CEA à la
société Thaï lia Pharmaceuticals, qui devrait les
mettre en œuvre dans le cadre d'un projet industriel de photobioréacteur tubulaire de 1 000 m
2
destiné à la production de Porphyridium cruentum pour ses lipides et sa superoxyde dismutase
2. J.-R. Benemann, Microalgae aquaculture feeds, J. App. Phycol., 1992.
premiers, on comprend mieux que la production
chimio-organotrophe soit moins coûteuse et qu'il
faille la choisir chaque fois que cela est possible.
Certaines microalgues présentent une aptitude à
la chimio-organotrophie (Tetraselmis suecica,
Nitzschia, Chryptecodynium). Mais l'absence de
lumière réprime la synthèse de certaines molécules (enzymes, lipides, pigments) et restreint la
diversité biochimique. Les cultures phototrophes
présentent donc un intérêt suffisamment marqué
pour justifier un effort de développement de leurs
systèmes de production. L'IFREMER, et auparavant le CNEXO (Centre national pour l'exploitation
des océans), s'y est employé aux côtés d'autres établissements de recherche (CEA, Intechmer, École
centrale de Paris, IUT Saint-Nazaire).
État des lieux
Lors de la diversification de l'aquaculture marine
dans les années soixante-dix, le CNEXO a contribué à perfectionner la production des microalgues
en écloserie. Les techniques développées à cette
époque ont été largement diffusées en France et
ailleurs, et sont encore celles utilisées aujourd'hui. Elles mettent en œuvre des récipients
cylindriques à parois en matière plastique transparente souple (gaine de polyethylene) ou rigide
(scobalite), recevant latéralement une lumière le
plus souvent artificielle.
Les cultures sont conduites « en batch », c'est à
dire par inoculation d'un milieu stérile suivi d'une
récolte totale en fin de croissance exponentielle,
soit au bout de quelques jours d'incubation. Les
productivités (3 g/m
2 /j) et les concentrations
(0,1 g/l) restent faibles. Les besoins en investissement et en main d'œuvre sont importants, et le
coût de revient varie entre 200 et 1 000 $ US/kg
de biomasse sèche
2 en fonction de la capacité des
installations, qui est comprise entre quelques kg
(poids sec) par mois et une tonne par an. Nos calculs montrent (voir la section consacrée aux coûts
de revient, infra) que ces chiffres sont sous-estimés.
La recherche des gains de productivité entraîne des
besoins nouveaux visant une diminution des coûts,
et une maîtrise plus complète de la qualité. Ces
besoins sont pris en compte dans deux programmes de recherche de l'IFREMER : les systèmes
de production rustiques et peu onéreux basés, par
exemple, sur l'utilisation des eaux salées souterraines ; les réacteurs de culture en conditions très
contrôlées assurant la stabilité qualitative et quantitative, même à des coûts élevés.
Culture sur eau salée souterraine
Les potentialités industrielles de la production de
la diatomée Skeletonema costatum sur eau salée
souterraine en bassin à ciel ouvert ont été étudiées
pour l'aquaculture et pour la chimie fine. Cette
microalgue endémique dominante présente une
aptitude particulière à cultiver ce milieu.
La productivité des cultures en « batch » sur trois
jours est élevée (1 6 g.m~
2
.j~
1
), mais les concentrations sont faibles (0,07 g.l
1 de matière sèche, dont
70 % organique), ce qui nécessite une séparation
laborieuse quand il s'agit de récolter la biomasse.
En revanche, la main d'œuvre et les autres entrants
du coût de revient sont peu onéreux, et la production s'étale sur une partie importante de l'année.
Après avoir cherché à augmenter les rendements
et à étendre la culture à d'autres espèces, les
limites de cette technologie semblent avoir été
atteintes : si les microalgues cultivables se réduisent à une seule espèce, et si des risques de dérapage par contamination existent, pour autant, la
simplicité et la robustesse de ce système de production se révèlent une opportunité réelle dans
les zones humides littorales présentant des ressources en eaux salées souterraines, lesquelles
couvrent une partie importante du domaine
conchylicole français. Cette technique a donné
lieu à des développements décrits plus loin (voir
« Prégrossissement d'huîtres creuses infra »).
Photobioréacteur solaire
Dans le cadre d'une collaboration avec le CEA de
1990 à 1993, une technologie de réacteur solaire parmi les plus en pointe a été maîtrisée et enrichie. En particulier, les travaux ont porté sur l'utilisation des panneaux alvéolaires en polymétacrylate extrudé, et les systèmes de nettoyage de la
paroi interne du réacteur. Par la suite, ces acquis
technologiques ont été transférés par le CEA à la
société Thaï lia Pharmaceuticals, qui devrait les
mettre en œuvre dans le cadre d'un projet industriel de photobioréacteur tubulaire de 1 000 m
2
destiné à la production de Porphyridium cruentum pour ses lipides et sa superoxyde dismutase
2. J.-R. Benemann, Microalgae aquaculture feeds, J. App. Phycol., 1992.