Abstract :
[fr] De nos jours, les micro-algues sont de plus en plus utilisées dans des domaines très variés tels que le traitement des eaux usées (élimination des nitrites, nitrates, phosphates, polluants organiques persistants, métaux lourds) ou la production de métabolites à haute valeur ajoutée (caroténoïdes, acides gras, stérols, polysaccharides, etc.) [1]. La croissance de la biomasse en cellules libres a pour inconvénient majeur la destruction de la souche micro-algale lors des différentes étapes d'extraction des composés d'intérêt.
Le projet FOTOBIOMAT (subsidié par le programme Greenomat de la Région Wallonne) a pour but le développement d'un nouveau type de photobioréacteur dans lequel les micro-algues sont encapsulées, sous forme de bille, dans un matériau hybride (alginate-silice). Ces dernières sont mises en suspension dans un lit fluidisé induisant un mélange assez doux permettant de maintenir l'intégrité des billes d'une part et, d'autre part, de les renouveler constamment à la paroi du réacteur, au contact de la source lumineuse.
La photosynthèse est ainsi utilisée afin de convertir du CO2 en composé à haute valeur ajoutée (-carotène, laccase). La viabilité des micro-algues encapsulées doit être importante (plusieurs mois, figure 1). Idéalement, les métabolites produits devraient pouvoir être récupérés en continu par une voie verte (extraction par des solvants biocompatibles avec la souche micro-algale utilisée). En pratique, l'utilisation de deux photobioréacteurs (un réacteur dédié essentiellement à la croissance de la souche et à la production du métabolite et l'autre à l'extraction dudit métabolite) s'avérera sans doute être nécessaire.
Différents métabolites ont été étudiés dans un premier temps (molécules « modèles » relatives à trois catégories de composés à haute valeur ajoutée) : -carotène (caroténoïde), hémoglobine (protéine), trioléine (triglycéride). La difficulté d'extraction de ces différents métabolites-types hors du matériau a pu être mise en avant (incompatibilité matériau-métabolite-solvant du point de vue de leur nature hydrophile ou hydrophobe, taille des pores, etc.). Dans un second temps, la laccase, enzyme pouvant être produite par la micro-algue Chlamydomonas reinhardtii modifiée génétiquement a retenu toute notre attention.
La laccase est une enzyme permettant de catalyser l'oxydation de différents substrats organiques et inorganiques (dérivés phénoliques, amines aromatiques entre autres) [2]. La littérature [3-4] fait mention de nombre d'applications dans laquelle la laccase encapsulée dans un matériau composé d'alginate et/ou de silice est utilisée. Dans le cadre de notre étude, l'extraction de la laccase en-dehors du matériau pourrait s'avérer être ardue. Néanmoins, cette étape pourrait sans doute être contournée si la micro-algue modifiée génétiquement produit une quantité assez importante de laccase permettant par la suite d'utiliser les billes en l'état (sans passer par une étape d'extraction de la laccase, Figure 2). La rentabilité économique d'un tel procédé devra toutefois être examinée.
