Généralités
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Ces systèmes sont composés de microorganismes, des substrats nécessaires pour leur croissance
(C, N, K, Na, Fe,…), des catalyseurs pour démarrer ou accélérer une réaction et des produits
synthétisés par ces microorganismes.
Les photo-bioréacteurs se différencient des bioréacteurs classiques par la nécessité de fournir un
substrat additionnel (lumière) en plus de conditions générales de culture (Giuliana, 2009).
Le photo bioréacteur le plus simple et le plus répandu dans les écloseries d’aquaculture est un
tube vertical à la base duquel est injecté de l’air et recevant de la lumière à travers ses parois
transparentes. Des tubes fluorescents sont souvent disposés autour de ces volumes selon un ratio
puissance / volume de l’ordre de 1 Watt par litre de culture (Vincent el al., 2004).
En terme de fonctionnement, les réacteurs peuvent soit fonctionner en mode continu ou en
discontinu. De manière générale, les réacteurs fonctionnent en continu, c’est à dire qu’ils sont
alimentés en permanence avec du milieu frais, tandis qu’une certaine quantité de biomasse
produite est soutirée avec le même débit (pour garder le volume du réacteur constant).
Théoriquement, aucune concentration ne varie au cours du temps dans le réacteur.
Dans le cas d’un réacteur fonctionnant en discontinue il faut alors mettre au départ une quantité
de nutriments définie dans le milieu de culture ainsi qu’une certaine quantité de micro-algues que
l’on va laisser se multiplier (leur concentration augmente dans le temps tandis que les
concentrations en nutriments diminuent) jusqu’à ce qu’elles atteignent une phase stationnaire de
croissance, qui témoigne de l’épuisement du milieu en éléments nutritifs. Le réacteur est
finalement vidangé et nettoyé avant de démarrer un nouveau cycle. Cadoret (2008), rapporte que
les rendements sont cinq fois plus importants en continu qu’en discontinu ; en raison de leur
robustesse, leurs qualités optiques et hydrauliques, leur coût, leur facilité de mise en œuvre, et du
contrôle poussé des conditions de culture qu’ils autorisent, les photo-bioréacteurs tubulaires sont
choisis le plus souvent pour les installations industrielles (Vincent et al., 2004).
Le principal avantage de cette technique est qu’elle permet de contrôler les conditions de culture
(distribution et évacuation du CO2, de l’O2, contrôle du pH, de la température,…), et aussi de
maintenir la stérilité de la culture (Cadoret et al., 2008).
Ces systèmes présentent plusieurs inconvénients. En effet, l’accumulation d'O2, des déchets de la
photosynthèse, peuvent rendre le milieu toxique, du fait de l’augmentation de pH qui en résulte.
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Ces systèmes sont composés de microorganismes, des substrats nécessaires pour leur croissance
(C, N, K, Na, Fe,…), des catalyseurs pour démarrer ou accélérer une réaction et des produits
synthétisés par ces microorganismes.
Les photo-bioréacteurs se différencient des bioréacteurs classiques par la nécessité de fournir un
substrat additionnel (lumière) en plus de conditions générales de culture (Giuliana, 2009).
Le photo bioréacteur le plus simple et le plus répandu dans les écloseries d’aquaculture est un
tube vertical à la base duquel est injecté de l’air et recevant de la lumière à travers ses parois
transparentes. Des tubes fluorescents sont souvent disposés autour de ces volumes selon un ratio
puissance / volume de l’ordre de 1 Watt par litre de culture (Vincent el al., 2004).
En terme de fonctionnement, les réacteurs peuvent soit fonctionner en mode continu ou en
discontinu. De manière générale, les réacteurs fonctionnent en continu, c’est à dire qu’ils sont
alimentés en permanence avec du milieu frais, tandis qu’une certaine quantité de biomasse
produite est soutirée avec le même débit (pour garder le volume du réacteur constant).
Théoriquement, aucune concentration ne varie au cours du temps dans le réacteur.
Dans le cas d’un réacteur fonctionnant en discontinue il faut alors mettre au départ une quantité
de nutriments définie dans le milieu de culture ainsi qu’une certaine quantité de micro-algues que
l’on va laisser se multiplier (leur concentration augmente dans le temps tandis que les
concentrations en nutriments diminuent) jusqu’à ce qu’elles atteignent une phase stationnaire de
croissance, qui témoigne de l’épuisement du milieu en éléments nutritifs. Le réacteur est
finalement vidangé et nettoyé avant de démarrer un nouveau cycle. Cadoret (2008), rapporte que
les rendements sont cinq fois plus importants en continu qu’en discontinu ; en raison de leur
robustesse, leurs qualités optiques et hydrauliques, leur coût, leur facilité de mise en œuvre, et du
contrôle poussé des conditions de culture qu’ils autorisent, les photo-bioréacteurs tubulaires sont
choisis le plus souvent pour les installations industrielles (Vincent et al., 2004).
Le principal avantage de cette technique est qu’elle permet de contrôler les conditions de culture
(distribution et évacuation du CO2, de l’O2, contrôle du pH, de la température,…), et aussi de
maintenir la stérilité de la culture (Cadoret et al., 2008).
Ces systèmes présentent plusieurs inconvénients. En effet, l’accumulation d'O2, des déchets de la
photosynthèse, peuvent rendre le milieu toxique, du fait de l’augmentation de pH qui en résulte.