Abstract :
[fr] Les microalgues font l'objet d'un intérêt croissant de la part de la communauté scientifique. En effet, en raison de leur grande diversité, elles peuvent être utilisées dans le domaine pharmaceutique, de la cosmétique, de la bioremédiation avec le traitement des eaux usées, dans la synthèse de polymères biosourcés et dans le domaine des bioénergies avec les biocarburants [1], [2]. Toutefois, un verrou technologique est rencontré pour certaines espèces de microalgue (Chlorella vulgaris, Scenedesmus dimorphus, Cyanidium caldarium, ...). Notamment la rupture de la paroi cellulaire qui est l'un des principaux freins à l'extraction des composants intracellulaires (lipides, protéines et polysaccharides).
Différentes conditions opératoires d'hydrolyse ont été effectués sur Chlorella vulgaris (Algafarm, Portugal): l'acide sulfurique ou chlorhydrique ont été testés à différentes concentrations (0,1N, 1,55N, 3N), pendant 6 heures, à différentes températures (50°C, 85°C et 120°C). L'efficacité de l'hydrolyse est évaluée par la méthode au DNS (acide 3,5-dinitrosalicylique) qui quantifie les sucres réducteurs libérés. Un plan d'expériences (logiciel JMP®) a permis de déterminer les conditions optimales d'hydrolyse pour les acides sulfurique et chlorhydrique. Une étude cinétique a complété cette étude au point central du plan d'expériences (85°C, 1,55N)
Les résultats du plan d'expériences ont montré un comportement analogue des deux acides. Il apparait que les conditions opératoires optimales pour une hydrolyse de 6h sont les suivantes : 95°C et 2,3N peu importe le type d'acide utilisé (17% de monosaccharides). La seule différence observée entre les deux acides concerne le point expérimental à 120°C, 3N. Une chute abrupte de la quantité de sucres réducteurs a eu lieu dans le cas de l'acide chlorhydrique (Fig. 1). D'après nos recherches bibliographiques cela peut être dû à la conversion des monosaccharides en 5-hydroxyméthylfurfural (5-HMF) puis en acide lévulinique.
Quant à l'aspect cinétique de l'hydrolyse, il a été montré que la réaction est plus rapide lorsque l'acide chlorhydrique est employé. Toutefois, les taux de conversion après 6h d'hydrolyse sont identiques pour les deux acides.
Dans un souci de développement d'un procédé plus durable, des catalyseurs enzymatiques sont en cours d'étude. Les trois cocktails enzymatiques sélectionnés sont la cellulase, la β-glucosidase et la pancréatine de porc. Pour l'instant en conditions non optimisées (pH, température et concentration) et non combinées, les résultats obtenus ne sont pas aussi satisfaisants qu'en conditions chimiques. Un maximum de 7% de monosaccharides est obtenu pour la cellulase après 48h d'hydrolyse.
Nos perspectives à court terme sont l'identification et la quantification des monosaccharides libérés par chromatographie liquide haute performance à détection réfractométrique. Cette même méthode d'analyse permettra de prouver la conversion des monosaccharides en HMF et/ou en acide lévulinique dans le cas d'une hydrolyse à hautes température et concentration. Enfin les conditions d'hydrolyse enzymatique feront l'objet d'une optimisation : pH, température, utilisation combinée/successive des trois cocktails enzymatiques.
