Le carburant à base d’algues est un carburant à base de lipides extraits de micro-algues. Les algofuels sont des biocarburants de « troisième génération » potentiellement capables de remplacer les biodiesels controversés de « première génération », obtenus à partir d’huile végétale de plantes terrestres. Le carburant à base d’algues, le biocarburant à base d’algues ou l’huile d’algues marines constituent une alternative aux combustibles fossiles liquides qui utilisent les algues comme source d’huiles à haute énergie. Comme les combustibles fossiles, les combustibles d’algues émettent du CO2 lors de leur combustion, mais contrairement aux combustibles fossiles, les combustibles à base d’algues et d’autres biocarburants ne dégagent que du CO2 récemment éliminé de l’atmosphère par photosynthèse lors de la croissance d’algues ou de plantes.
La crise énergétique et la crise alimentaire mondiale ont suscité un intérêt pour la croissance d’algues destinées à la production de biodiesel et d’autres biocarburants sur des terres inadaptées à l’agriculture conventionnelle. Certaines des caractéristiques intéressantes des combustibles à base d’algues sont qu’ils peuvent être cultivés avec un impact minimal sur les ressources en eau douce, peuvent être produits à l’aide de solutions salines et d’eaux usées, et sont biodégradables et relativement inoffensifs. en cas de déversement dans l’environnement naturel.
Le biocarburant produit entièrement à partir d’algues est considéré comme une énergie de la 3ème génération, mais sa production n’est pas encore au point.
Caractéristiques principales
Les algues sont le premier composant du kérogène, à partir duquel le pétrole est dérivé.
La photosynthèse des micro-algues
Les diatomées et la chlorophyta ont un processus photosynthétique similaire à celui des plantes supérieures. Ils sont capables de fixer, comme les plantes terrestres, le CO2 grâce à l’enzyme Rubisco (ribulose bisphosphate carboxylase). Les produits du cycle de Calvin servent de point de départ à la biosynthèse des sucres ou des lipides. L’enzyme acétylcoenzyme A carboxylase (ACCase) joue un rôle clé, en particulier chez les diatomées, dans la voie de synthèse des triglycérides ou des triacylglycérols (TAG), molécules recherchées pour l’obtention de carburants. Une carence en silice induite chez les diatomées a augmenté la synthèse des lipides, en liaison avec l’activité du gène ACCase. Ce gène a été isolé et cloné afin de chercher à augmenter son expression et donc la production de pétrole. Le stress azoté chez les algues vertes est accompagné des mêmes effets.
Résultats
Il existe différents types de retours.
Le rendement de la biomasse caractérise la production de matière vivante, ce rendement sert de base de comparaison pour les sources de biocarburants (céréales, algues, arbres, etc.). Ce rendement est particulièrement utilisé dans l’analyse du remplacement du pétrole par une énergie renouvelable équivalente (liquide, avec peu de modifications des systèmes existants tels que les moteurs).
L’efficacité énergétique caractérise la production finale d’énergie, quelle que soit sa forme (combustible ou électricité). C’est un indicateur de comparaison global.
Rendement de la biomasse
Selon le programme de recherche Shamash, coordonné par l’INRIA, certaines microalgues « peuvent accumuler jusqu’à 50% de leur poids sec en acides gras ». Les microalgues testées sont les diatomées et la chlorophycée.
Selon IFREMER, « on estime qu’il existe entre 200 000 et un million d’espèces d’algues dans le monde. Cette diversité biologique, répondant à une adaptabilité exceptionnelle, permet de préjuger d’une richesse proportionnelle en molécules originales et en lipides (combustibles anciens). En comparaison avec les espèces d’hydrocarbures terrestres, les microalgues présentent de nombreuses caractéristiques favorables à la production d’acides gras pouvant être utilisés pour la production de carburants de base. Les principaux atouts sont un rendement en biomasse environ 10 fois supérieur et aucun conflit avec les eaux douces et les terres agricoles. 20000 à 60000 litres d’huile par hectare et par an contre 6 000 litres pour l’huile de palme, l’un des meilleurs rendements terrestres. »
Selon Yusuf Chisti de l’Université Massey en Nouvelle-Zélande (Institut de technologie et d’ingénierie), le rendement en diatomées et en chlorophycée est beaucoup plus élevé que celui de plantes terrestres telles que le colza, car ce sont des organismes unicellulaires; leur croissance en suspension dans un milieu aqueux leur permet un meilleur accès aux ressources: eau, CO2 ou minéraux. Selon les scientifiques du Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL), des algues microscopiques sont capables de « synthétiser 10 à 100 fois plus de pétrole par hectare que les usines de traitement du pétrole utilisées pour la fabrication d’agrocarburants ».
Les carburants nécessaires au transport routier aux États-Unis pourraient être couverts par la production d’algocarburants sur une superficie de 90 000 km 2, soit à peu près la superficie totale de la Hongrie. Une performance comparable à celle de l’huile de palme, qui, pour le même usage, nécessiterait la superficie totale d’un pays comme le Pakistan. Un chercheur qui a mené une étude pour le Department of Energy des États-Unis estime que le combustible utilisé aujourd’hui aux États-Unis pourrait être produit sur une surface inférieure à celle de l’État du Maryland, soit 27 091 km2, soit un carré. de 165 km sur le côté. En comparaison, le Sahara représente 9 400 000 km2.
Efficacité énergétique
Le rapport « Agrocarburants et Environnement » publié fin 2008 en France par le ministère de l’Écologie, indique pour sa part que l’efficacité de conversion de l’énergie solaire par les microalgues est de l’ordre de W m2, soit deux à dix fois moins que l’énergie éolienne. (entre 5 et 20 W m2), ou l’hydroélectricité de montagne (entre 10 et 50 W m2). La conclusion tirée par ce rapport est que « les agrocarburants sont dans la zone des rendements les plus faibles, ils sont en réalité limités par le rendement de la photosynthèse qui est très faible (<1%). La troisième génération, utilisant les algues, restera largement moins efficace que toutes les solutions "électriques", y compris l'utilisation de l'énergie solaire, "de sorte que les agrocarburants n'ont pas d'autre justification que celle de fournir un combustible utilisable pour des transports alternatifs aux combustibles fossiles".
Coût
Les estimations du coût de la production industrielle diffèrent.
L'équipe scientifique française Shamash évalue en janvier 2009 à 10 euros le litre le coût de la production industrielle de l'algocarburant.
Une entreprise canadienne, Seed Science Ltd, estime le coût de la production industrielle dans les pays développés entre 3,5 et 6,9 euros le litre (entre 4,5 et 9 dollars des États-Unis).
Le programme Biomass, du US Department of Energy, estime le coût de la production industrielle à plus de 8 dollars par gallon, soit 1,80 euro par litre, au vu des données connues du mois de novembre 2008.
Algenol annonce une distribution à faible coût de 1,30 USD par gallon en 2015 18, soit 0,30 € par litre.
Impact environnemental
Par rapport aux cultures de biocarburants terrestres telles que le maïs ou le soja, la production de microalgues entraîne une empreinte terrestre beaucoup moins importante en raison de la productivité pétrolière supérieure des microalgues par rapport à toutes les autres cultures oléagineuses. Les algues peuvent également être cultivées sur des terres marginales inutiles pour les cultures ordinaires et ayant une faible valeur pour la conservation, et peuvent utiliser l'eau des aquifères salés qui n'est pas utile pour l'agriculture ni pour la consommation. Les algues peuvent également se développer à la surface de l'océan dans des sacs ou des écrans flottants. Ainsi, les microalgues pourraient constituer une source d'énergie propre ayant peu d'impact sur l'approvisionnement en nourriture et en eau en quantité suffisante ou sur la conservation de la biodiversité. La culture d'algues ne nécessite également aucune subvention externe d'insecticides ou d'herbicides, éliminant ainsi tout risque de génération de flux de déchets de pesticides associés. De plus, les biocarburants à base d'algues sont beaucoup moins toxiques et se dégradent beaucoup plus facilement que les carburants à base de pétrole. Cependant, en raison de la nature inflammable de tout carburant combustible, il existe un risque environnemental si enflammé ou déversé, tel que cela peut se produire lors d'un déraillement de train ou d'une fuite dans un pipeline. Ce risque est réduit par rapport aux combustibles fossiles, en raison de la possibilité de produire des biocarburants à base d'algues de manière beaucoup plus localisée, et en raison de la toxicité plus faible dans l'ensemble, mais le danger est toujours présent. Par conséquent, les biocarburants à base d'algues devraient être traités et utilisés de la même manière que les carburants à base de pétrole, avec des mesures de sécurité suffisantes en place à tout moment.
Des études ont montré que le remplacement des combustibles fossiles par des sources d'énergie renouvelables, telles que les biocarburants, permettait de réduire les émissions de CO2 de 80%. Un système à base d'algues pourrait capter environ 80% du CO2 émis par une centrale électrique lorsque la lumière du soleil est disponible. Bien que ce CO2 soit ensuite rejeté dans l'atmosphère lors de la combustion du carburant, il serait néanmoins entré dans l'atmosphère. La possibilité de réduire les émissions totales de CO2 réside donc dans la prévention des émissions de CO2 par les combustibles fossiles. En outre, comparée aux carburants comme le diesel et le pétrole et même à d’autres sources de biocarburants, la production et la combustion de biocarburants à base d’algues ne produisent pas d’oxydes de soufre ni d’oxydes nitreux, et produisent une quantité réduite de monoxyde de carbone, d’hydrocarbures non brûlés émission d'autres polluants nocifs. Étant donné que les sources végétales terrestres de production de biocarburants n’ont tout simplement pas la capacité de production nécessaire pour répondre aux besoins énergétiques actuels, les microalgues peuvent être l’une des seules options permettant de remplacer complètement les combustibles fossiles.
La production de micro-algues inclut également la possibilité d'utiliser les déchets salins ou les flux de CO2 résiduels comme source d'énergie. Cela ouvre une nouvelle stratégie pour produire du biocarburant en conjonction avec le traitement des eaux usées, tout en étant capable de produire de l'eau propre en tant que sous-produit. Lorsqu'elles sont utilisées dans un bioréacteur à microalgues, les microalgues récoltées capturent des quantités importantes de composés organiques ainsi que des contaminants de métaux lourds absorbés par les flux d'eaux usées qui seraient autrement directement rejetés dans les eaux de surface et les eaux souterraines. De plus, ce procédé permet également de récupérer le phosphore contenu dans les déchets, élément essentiel mais rare dans la nature - dont on estime que les réserves se sont épuisées au cours des 50 dernières années. Une autre possibilité est l’utilisation de systèmes de production d’algues pour éliminer la pollution de source non ponctuelle, dans un système appelé épurateur de tourbe algale (ATS). Il a été démontré que cela réduisait les niveaux d'azote et de phosphore dans les rivières et autres grandes étendues d'eau affectées par l'eutrophisation, et des systèmes sont en cours de construction, capables de traiter jusqu'à 110 millions de litres d'eau par jour. Les ATS peuvent également être utilisés pour traiter la pollution de source ponctuelle, telle que les eaux usées mentionnées ci-dessus, ou pour traiter les effluents d'élevage.
Polycultures
Presque toutes les recherches sur les biocarburants à base d'algues se sont concentrées sur la culture d'espèces uniques, ou monocultures, de microalgues. Cependant, la théorie écologique et des études empiriques ont démontré que les polycultures de plantes et d'algues, c'est-à-dire des groupes d'espèces multiples, ont tendance à produire des rendements supérieurs à ceux des monocultures. Des expériences ont également montré que des communautés microbiennes aquatiques plus diversifiées tendent à être plus stables dans le temps que des communautés moins diversifiées. Des études récentes ont montré que les polycultures de microalgues produisaient des rendements lipidiques nettement supérieurs à ceux des monocultures. Les polycultures ont également tendance à être plus résistantes aux épidémies de parasites et de maladies, ainsi qu’à l’invasion par d’autres plantes ou algues. Ainsi, la culture de microalgues en polyculture peut non seulement augmenter les rendements et la stabilité des rendements de biocarburant, mais également réduire l'impact environnemental d'une industrie de biocarburant d'algues.
Viabilité économique
Il existe clairement une demande de production durable de biocarburants, mais le fait de savoir si un biocarburant particulier sera utilisé dépend non pas de la durabilité, mais de la rentabilité. Par conséquent, les recherches se concentrent sur la réduction du coût de la production de biocarburants à base d’algues jusqu’à ce qu’elle puisse concurrencer le pétrole conventionnel. La production de plusieurs produits à partir d'algues a été mentionnée comme le facteur le plus important pour rendre la production d'algues économiquement viable. D'autres facteurs sont l'amélioration de l'efficacité de la conversion de l'énergie solaire en biomasse (actuellement 3%, mais 5 à 7% est théoriquement possible) et la simplification de l'extraction de pétrole à partir des algues.
Dans un rapport de 2007, une formule a été établie pour estimer le coût de l'huile d'algue afin qu'elle soit un substitut viable au diesel à base de pétrole:
Avec les technologies actuelles disponibles, on estime que le coût de production de biomasse de microalgues est de 2,95 USD / kg pour les photobioréacteurs et de 3,80 USD / kg pour les étangs à ciel ouvert. Ces estimations supposent que le dioxyde de carbone est disponible gratuitement. Si la capacité de production annuelle de biomasse est portée à 10 000 tonnes, le coût de production par kilogramme sera ramené à environ 0,47 dollar et 0,60 dollar, respectivement. En supposant que la biomasse contienne 30% d'huile en poids, le coût de la biomasse pour fournir un litre d'huile serait d'environ 1,40 USD (5,30 USD / gal) et de 1,81 USD (6,85 USD / gal) pour les photobioréacteurs et les chemins de roulement, respectivement. Le pétrole récupéré à partir de la biomasse à moindre coût produite dans les photobioréacteurs est estimé à 2,80 $ / L, en supposant que le processus de récupération contribue à 50% du coût du pétrole récupéré final. Si les projets d'algues existants peuvent atteindre des objectifs de prix de production de biodiesel inférieurs à 1 USD par gallon, les États-Unis pourraient atteindre leur objectif consistant à remplacer jusqu'à 20% des carburants de transport d'ici 2020 en utilisant des combustibles écologiquement et économiquement durables issus de la production d'algues.
Alors que des problèmes techniques, tels que la récolte, sont traités avec succès par le secteur, l'investissement considérable en amont des installations de transformation d'algues en biocarburants est considéré par beaucoup comme un obstacle majeur au succès de cette technologie. Seules quelques études sur la viabilité économique sont accessibles au public et doivent souvent s'appuyer sur le peu de données (souvent uniquement des estimations techniques) disponibles dans le domaine public. Dmitrov a examiné le photobioréacteur de GreenFuel et estimé que l'huile d'algues ne serait compétitive qu'à un prix du pétrole de 800 dollars le baril. Une étude de Alabi et al. ont examiné des pistes, des photobioréacteurs et des fermenteurs anaérobies pour fabriquer des biocarburants à partir d'algues et ont découvert que les photobioréacteurs sont trop coûteux pour produire des biocarburants. Les chemins de roulement peuvent être rentables dans les climats chauds avec des coûts de main-d'œuvre très faibles, et les fermenteurs peuvent devenir rentables après des améliorations de processus significatives. Le groupe a constaté que les coûts d'investissement, de main-d'œuvre et d'exploitation (engrais, électricité, etc.) sont en eux-mêmes trop élevés pour que les biocarburants à base d'algues soient compétitifs par rapport aux carburants classiques. Des résultats similaires ont été trouvés par d'autres, suggérant que, à moins de trouver de nouvelles méthodes moins coûteuses d'exploitation des algues pour la production de biocarburants, leur grand potentiel technique pourrait ne jamais devenir économiquement accessible. Rodrigo E. Teixeira a récemment présenté une nouvelle réaction et proposé un procédé de récolte et d’extraction de matières premières pour la production de biocarburants et de produits chimiques nécessitant une fraction de l’énergie des méthodes actuelles, tout en extrayant tous les composants de la cellule.
Utilisation de sous-produits
Bon nombre des sous-produits produits lors du traitement des microalgues peuvent être utilisés dans diverses applications, dont beaucoup ont une plus longue histoire de production que le biocarburant à base d'algues. Certains des produits non utilisés dans la production de biocarburant comprennent les colorants et les pigments naturels, les antioxydants et d'autres composés bioactifs de haute valeur. Ces produits chimiques et l'excédent de biomasse ont trouvé de nombreuses utilisations dans d'autres industries. Par exemple, les teintures et les huiles ont trouvé une place dans les cosmétiques, généralement en tant qu'agents épaississants et fixants à l'eau. Les découvertes au sein de l'industrie pharmaceutique comprennent des antibiotiques et des antifongiques dérivés de microalgues, ainsi que des produits de santé naturels, qui gagnent en popularité au cours des dernières décennies. Par exemple, la spiruline contient de nombreuses graisses polyinsaturées (oméga 3 et 6), des acides aminés et des vitamines, ainsi que des pigments pouvant être bénéfiques, tels que le bêta-carotène et la chlorophylle.
Les avantages
Facilité de croissance
L’un des principaux avantages de l’utilisation des microalgues comme matière première par rapport aux cultures plus traditionnelles est qu’elles peuvent être cultivées beaucoup plus facilement. Les algues peuvent être cultivées sur des terres qui ne seraient pas considérées comme adaptées à la croissance des cultures régulièrement utilisées. En outre, les eaux usées qui entraveraient normalement la croissance des plantes se sont révélées très efficaces pour la croissance des algues. Pour cette raison, les algues peuvent être cultivées sans occuper des terres arables qui seraient autrement utilisées pour la production de cultures vivrières, et les meilleures ressources peuvent être réservées à la production de cultures normales. Les microalgues nécessitent également moins de ressources pour se développer et peu d'attention est nécessaire, ce qui permet à la croissance et à la culture des algues d'être un processus très passif.
Impact sur la nourriture
De nombreuses matières premières traditionnelles pour le biodiesel, telles que le maïs et la palme, sont également utilisées pour l'alimentation du bétail dans les exploitations agricoles, ainsi que comme source précieuse de nourriture pour l'homme. Pour cette raison, leur utilisation comme biocarburant réduit la quantité de nourriture disponible pour les deux, ce qui entraîne un coût supplémentaire pour la nourriture et le carburant produit. L'utilisation d'algues comme source de biodiesel peut atténuer ce problème de plusieurs manières. Premièrement, les algues ne sont pas utilisées comme source de nourriture principale pour les humains, ce qui signifie qu'elles peuvent être utilisées uniquement comme carburant et que leur impact sur l'industrie alimentaire serait faible. Deuxièmement, de nombreux extraits de déchets produits lors de la transformation d’algues en biocarburant peuvent être utilisés comme aliments pour animaux en quantité suffisante. C'est un moyen efficace de minimiser les déchets et une alternative beaucoup moins chère aux aliments plus traditionnels à base de maïs ou de céréales.
Minimisation des déchets
La croissance des algues en tant que source de biocarburant a également démontré de nombreux avantages pour l'environnement et s'est présentée comme une alternative beaucoup plus écologique aux biocarburants actuels. D'une part, il est capable d'utiliser les eaux de ruissellement, les eaux contaminées par des engrais et d'autres éléments nutritifs qui sont un sous-produit de l'agriculture, en tant que source principale d'eau et d'éléments nutritifs. De ce fait, cela empêche l'eau contaminée de se mélanger aux lacs et aux rivières qui alimentent actuellement notre eau potable. En plus de cela, l'ammoniac, les nitrates et les phosphates qui rendraient normalement l'eau insalubre sont en réalité d'excellents nutriments pour les algues, ce qui signifie que moins de ressources sont nécessaires à leur croissance. De nombreuses espèces d'algues utilisées dans la production de biodiesel sont d'excellents biosoudeurs, ce qui signifie qu'elles sont capables d'éliminer le dioxyde de carbone de l'atmosphère pour l'utiliser comme forme d'énergie. Pour cette raison, ils ont trouvé une utilisation dans l'industrie comme moyen de traiter les gaz de combustion et de réduire les émissions de GES.
Désavantages
Viabilité commerciale
Le biodiesel à base d'algues est encore une technologie relativement nouvelle. Bien que les recherches aient débuté il y a plus de 30 ans, elles ont été suspendues au milieu des années 90, principalement en raison d'un manque de financement et d'un coût du pétrole relativement bas. Les biocarburants à base d’algues n’ont guère retenu l’attention au cours des prochaines années. ce n’est que lors du pic gazier du début des années 2000 qu’il a finalement été revitalisé dans la recherche de sources de carburants de substitution. Bien que la technologie existante pour récolter et convertir les algues en une source utilisable de biodiesel, elle n’a toujours pas été mise en œuvre à une échelle suffisamment grande pour répondre aux besoins énergétiques actuels. Des recherches supplémentaires seront nécessaires pour améliorer l'efficacité de la production de biocarburants à base d'algues. À l'heure actuelle, les lobbyistes s'opposent au soutien des biocarburants alternatifs, comme ceux produits à partir de maïs et de céréales. En 2013, le président-directeur général d'Exxon Mobil, Rex Tillerson, a déclaré qu'après s'être engagé à dépenser jusqu'à 600 millions de dollars pour le développement dans le cadre d'une coentreprise avec Synthetic Genomics de J. Craig Venter, les algues sont "probablement plus loin" que "25 ans" de la viabilité commerciale , bien que Solazyme et Sapphire Energy aient déjà commencé les ventes commerciales à petite échelle en 2012 et 2013, respectivement. En 2017, la plupart des efforts avaient été abandonnés ou modifiés pour d'autres applications, il ne restait que quelques-uns.
Stabilité
Le biodiesel produit à partir du traitement des microalgues se distingue des autres formes de biodiesel par la teneur en acides gras polyinsaturés. Les graisses polyinsaturées sont connues pour leur capacité à retenir la fluidité à des températures plus basses. Bien que cela puisse sembler un avantage pour la production pendant les températures plus froides de l'hiver, les graisses polyinsaturées entraînent une stabilité plus faible lors de températures saisonnières régulières.
Recherche
Projets actuels
États Unis
Le National Renewable Energy Laboratory (NREL) est le principal laboratoire national du département américain de l'Énergie pour la recherche et le développement sur les énergies renouvelables et l'efficacité énergétique. Ce programme est impliqué dans la production d'énergies renouvelables et l'efficacité énergétique. L'une de ses divisions les plus récentes est le programme de biomasse, qui est impliqué dans la caractérisation de la biomasse, les technologies de conversion biochimique et thermochimique, ainsi que dans l'ingénierie et l'analyse des processus de la biomasse. Le programme vise à produire des technologies économes en énergie, rentables et respectueuses de l’environnement qui soutiennent les économies rurales, réduisent la dépendance des nations à l’égard du pétrole et améliorent la qualité de l’air.
À la Woods Hole Oceanographic Institution et à la Harbour Branch Oceanographic Institution, les eaux usées de sources domestiques et industrielles contiennent de riches composés organiques qui sont utilisés pour accélérer la croissance des algues. Le département de génie biologique et agricole de l'Université de Géorgie explore la production de biomasse de microalgues à l'aide d'eaux usées industrielles. Algaewheel, basée à Indianapolis, dans l'Indiana, a présenté une proposition visant à construire à Cedar Lake, dans l'Indiana, une installation qui utilise des algues pour traiter les eaux usées municipales et utilise le sous-produit des boues pour produire du biocarburant. Algae Systems, une société basée à Daphne, en Alabama, a adopté une approche similaire.
Sapphire Energy (San Diego) a produit du brut vert à partir d'algues.
Solazyme (South San Francisco, Californie) a produit un carburant adapté à l’alimentation d’avions à réaction à partir d’algues.
La station de recherche marine de Ketch Harbour, en Nouvelle-Écosse, s’occupe de la culture d’algues depuis 50 ans. Le Conseil national de recherches (Canada) (CNRC) et le programme national de sous-produits ont fourni 5 millions de dollars pour financer ce projet. Le programme avait pour objectif de construire une installation pilote de culture de 50 000 litres dans les installations portuaires de Ketch. La station a participé à l’évaluation de la meilleure façon de cultiver des algues pour la fabrication de biocarburants et a étudié l’utilisation de nombreuses espèces d’algues dans les régions d’Amérique du Nord. Le CNRC s'est associé au ministère de l'Énergie des États-Unis, au Laboratoire national des énergies renouvelables du Colorado et aux laboratoires nationaux Sandia au Nouveau-Mexique.
L'Europe
Parmi les universités britanniques qui travaillent à la production d’algues à partir d’algues, on peut citer l’Université de Manchester, l’Université de Sheffield, l’Université de Glasgow, l’Université de Brighton, l’Université de Cambridge, l’University College de Londres, l’Imperial College de Londres, l’Université de Cranfield et l’Université de Newcastle. En Espagne, les travaux de recherche menés par l’Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis du CSIC (Groupe de la biotechnologie des microalgues, Séville).
L'Association européenne de la biomasse des algues (EABA) est l'association européenne représentant à la fois la recherche et l'industrie dans le domaine de la technologie des algues, qui compte actuellement 79 membres. L'association a son siège à Florence, en Italie. L'objectif général de l'EABA est de promouvoir les échanges et la coopération mutuels dans le domaine de la production et de l'utilisation de biomasse, y compris les utilisations de biocarburants et toutes les autres utilisations. Son objectif est de créer, développer et maintenir la solidarité et les liens entre ses membres et de défendre leurs intérêts aux niveaux européen et international. Son principal objectif est de stimuler les synergies entre scientifiques, industriels et décideurs afin de promouvoir le développement de la recherche, de la technologie et des capacités industrielles dans le domaine des algues.
CMCL innovations et l’Université de Cambridge réalisent actuellement une étude de conception détaillée d’une centrale C-FAST (carburants à dégagement de carbone dérivant d’Algal and Solar Technologies). L’objectif principal est de concevoir une usine pilote capable de démontrer la production de carburants à base d’hydrocarbures (y compris le diesel et l’essence) en tant que vecteurs d’énergie négatives en carbone et matières premières durables pour l’industrie des produits chimiques. Ce projet fera rapport en juin 2013.
L’Ukraine envisage de produire du biocarburant à partir d’un type spécial d’algue.
Le projet "Cluster Algae Cluster" de la Commission européenne, financé au titre du septième programme-cadre, est composé de trois projets de biocarburants à base d'algues, chacun cherchant à concevoir et à construire une installation différente pour le biocarburant à partir d'algues couvrant 10 ha. Les projets sont BIOFAT, All-Gas et InteSusAl.
Différents combustibles et produits chimiques pouvant être produits à partir d'algues, il a été suggéré d'étudier la faisabilité de divers procédés de production (extraction / séparation conventionnelle, liquéfaction hydrothermale, gazéification et pyrolyse) en vue d'une application dans une bioraffinerie d'algues intégrée.
Inde
Reliance Industries, en collaboration avec Algenol, États-Unis, a lancé un projet pilote visant à produire de la bio-huile d’algue en 2014. La spiruline, une algue riche en protéines, est cultivée dans le commerce en Inde. Les algues sont utilisées en Inde pour traiter les eaux usées dans des bassins d'oxydation ouverts / naturels. Cela réduit la demande biologique en oxygène (DBO) des eaux usées et fournit également une biomasse d'algues pouvant être convertie en carburant.
Autre
L'Algae Biomass Organization (ABO) est une organisation à but non lucratif qui a pour mission de "promouvoir le développement de marchés commerciaux viables pour les produits de base renouvelables et durables dérivés des algues".
La National Algae Association (NAA) est une organisation à but non lucratif regroupant des chercheurs en algues, des sociétés de production d'algues et des investisseurs qui partagent l'objectif de commercialiser l'huile d'algues comme matière première alternative pour les marchés des biocarburants. La NAA offre à ses membres un forum leur permettant d’évaluer efficacement diverses technologies relatives aux algues en vue d’éventuelles opportunités d’entreprise pour les jeunes entreprises.
Pond Biofuels Inc., en Ontario, au Canada, possède une usine pilote en activité où les algues sont cultivées directement à partir des émissions de cheminées de ciment d'une usine de ciment et séchées à l'aide de la chaleur perdue. En mai 2013, Pond Biofuels a annoncé un partenariat avec le Conseil national de recherches du Canada et Canadian Natural Resources Limited pour la construction d'une bioraffinerie d'algues de démonstration sur un site de sables bitumineux près de Bonnyville, en Alberta.
Ocean Nutrition Canada, à Halifax, en Nouvelle-Écosse, a découvert une nouvelle souche d’algues qui semble capable de produire du pétrole à un taux 60 fois supérieur à celui des autres types d’algues utilisées pour la production de biocarburants.
VG Energy, une filiale de Viral Genetics Incorporated, affirme avoir découvert une nouvelle méthode permettant d’accroître la production de lipides d’algue en perturbant les voies métaboliques qui, autrement, détourneraient l’énergie photosynthétique vers la production de glucides. En utilisant ces techniques, la société affirme que la production de lipides pourrait être multipliée par plusieurs, ce qui pourrait rendre les biocarburants à base d'algues concurrentiels par rapport aux combustibles fossiles existants.
Patrick C. Kangas de la centrale nucléaire de Peach Bottom, appartenant à Exelon Corporation, a piloté la production d’algues à partir du rejet d’eau chaude d’une centrale nucléaire. Ce processus tire parti de la température relativement élevée de l'eau pour soutenir la croissance des algues, même pendant les mois d'hiver.
Des sociétés telles que Sapphire Energy et Bio Solar Cells utilisent le génie génétique pour améliorer l'efficacité de la production de carburant à base d'algues. Selon Klein Lankhorst de Bio Solar Cells, le génie génétique pourrait considérablement améliorer l'efficacité énergétique des algues, car celles-ci peuvent être modifiées pour ne former que de courtes chaînes carbonées au lieu de longues chaînes d'hydrates de carbone. Sapphire Energy utilise également des mutations induites par des produits chimiques pour produire des algues pouvant être utilisées comme culture.
Certains intérêts commerciaux dans les systèmes de culture d'algues à grande échelle cherchent à se lier aux infrastructures existantes, telles que les usines de ciment, les centrales à charbon ou les installations de traitement des eaux usées. Cette approche modifie les déchets en ressources afin de fournir les matières premières, le CO2 et les nutriments au système.
Une étude de faisabilité utilisant des microalgues marines dans un photobioréacteur est en cours de réalisation par le Consortium international de recherche sur les marges continentales de l'Université Jacobs de Brême.
Le département des sciences de l'environnement de l'université Ateneo de Manila, aux Philippines, travaille à la production de biocarburant à partir d'une espèce d'algue locale.
Ingénierie génétique
Les algues issues du génie génétique ont été utilisées pour augmenter la production de lipides ou leur taux de croissance. Les recherches actuelles en génie génétique incluent l'introduction ou le retrait d'enzymes. En 2007, Oswald et al. introduit une monoterpène synthase de basilic doux dans Saccharomyces cerevisiae, une souche de levure. Cette monoterpène synthase particulière provoque la synthèse de novo de grandes quantités de géraniol, tout en le sécrétant dans le milieu. Le géraniol est un composant essentiel de l'huile de rose, de l'huile de palmarosa et de l'huile de citronnelle, ainsi que des huiles essentielles, ce qui en fait une source viable de triacylglycérides pour la production de biodiesel.
L'enzyme ADP-glucose pyrophosphorylase est essentielle à la production d'amidon, mais n'a aucun lien avec la synthèse des lipides. L'élimination de cette enzyme a abouti au mutant sta6, qui a présenté une augmentation du contenu lipidique. Après 18 heures de croissance dans un milieu déficient en azote, les mutants sta6 présentaient en moyenne 17 ng de triacylglycérides / 1000 cellules, contre 10 ng / 1000 cellules dans les cellules WT. Cette augmentation de la production de lipides a été attribuée à la réallocation des ressources intracellulaires, les algues ayant détourné de l'énergie de la production d'amidon.
En 2013, les chercheurs ont utilisé un "knock-down" d'enzymes réduisant les graisses (lipase / phospholipase / acyltransférase multifonctions) pour augmenter les lipides (huiles) sans compromettre la croissance. L'étude a également introduit un processus de dépistage efficace. Les souches knockdown exprimant les antisens 1A6 et 1B1 contenaient des taux de lipides 2,4 et 3,3 fois plus élevés au cours de la croissance exponentielle, et des teneurs en lipides de 4,1 et 3,2 fois supérieures après 40 h de manque de silicium.
Programmes de financement
De nombreux programmes de financement ont été créés dans le but de promouvoir l'utilisation des énergies renouvelables. Au Canada, l’initiative de financement des biocarburants écoAgriculture (écoABC) fournit 25 millions de dollars par projet pour aider les agriculteurs à construire et à agrandir une installation de production de carburant renouvelable. Le programme dispose de 186 millions de dollars réservés à ces projets. Le programme de développement durable (TDDC) a également affecté 500 millions de dollars sur 8 ans à la construction de carburants renouvelables de nouvelle génération. De plus, au cours des deux dernières années, 10 millions de dollars ont été dégagés pour la recherche et l'analyse de carburants renouvelables.
En Europe, le septième programme-cadre (7e PC) est le principal instrument de financement de la recherche. De même, le NER 300 est un portail non officiel et indépendant dédié aux projets d’énergie renouvelable et d’intégration au réseau. Un autre programme comprend le programme Horizon 2020 qui débutera le 1 er janvier et réunira le programme-cadre et d'autres financements de la recherche et de l'innovation dans un nouveau système de financement intégré.
Le programme de développement des matières premières de la NBB américaine s'attaque à la production d'algues à l'horizon pour développer de manière durable les matériaux disponibles pour le biodiesel.