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Production de silice
Au sein des microalgues, le groupe des diatomées se démarque par la production d’un squelette siliceux. La calcination des diatomées fossiles produit une silice d’environ 92% de pureté qui est utilisée comme agent de filtration dans de nombreux procédés chimiques ou pharmaceutiques. Il sert également de pesticide naturel et non toxique, notamment en agriculture biologique. Elles sont également utilisées comme charges minérales (peintures), isolants thermiques, abrasifs doux (polish pour carrosseries, savons, dentifrices), support en chromatographie, support de catalyseur. La diatomite, parmi les agents de filtration courants des industries alimentaires (perlite, cellulose, charbon) est considérée comme le meilleur. Utilisée pour filtrer les jus d’extraction des sucreries, la bière, le vin, l’eau, les huiles… Dans les exploitations viticoles, la diatomite a remplacé les filtres en amiante.
Nanotechnologie
Certaines recherches dans le domaine des microalgues se portent sur la nanotechnologie. L’organisme de référence est le coccolithophoride, Emiliania huxleyi, pour sa production de fines particules de calcite (coccolithes) dont l’utilisation peut être envisagée dans de nombreuses applications industrielles (électronique) et dans le domaine de la médecine (ostéoporose).
Filière énergétique
Les microalgues peuvent être une source d’énergie. Comme toute biomasse, celles-ci peuvent produire du biogaz par méthanisation. Certaines microalgues sont riches en sucre on peut alors produire du bioéthanol, d’autres seront riche en lipides et permettront la production de biodiesel. Ethanol et biogaz sont produits à partir de molécules extraites, la biomasse restante peut-être alors méthanisée.
Biodiesel
Le biodiesel est une énergie de combustion sous forme d’huile. Les lipides intéressants pour la production de biodiesel sont les triglycérides. Ceux-ci par réaction de transestérification (réaction avec un alcool) vont donner un ester, utilisable dans les moteurs à combustion. Certaines microalgues peuvent atteindre jusqu’à 50 % de leur poids sec en triglycérides dans certaines conditions environnementales. Les teneurs en lipides des microalgues varient en fonction de l’espèce et des conditions de culture. Certains stress induisent la production de lipides chez les microalgues.
Méthanisation
Une autre forme d’énergie que peuvent produire les microalgues est le biogaz. Celles-ci se révèlent particulièrement adaptées à cette application. Après fermentation dans un digesteur, elles génèrent un biogaz composé de 70 % de méthane, les autres gaz étant du CO2 et du N2. Le grand avantage de la méthanisation est que la biomasse n’a pas besoin d’être séché alors que pour de nombreuses voies de valorisation de la biomasse, une étape de séchage est requise.
Hydrogène
L’hydrogène est sûrement l’un des carburants le plus respectueux de l’environnement au niveau de l’effet de serre. Sa production actuelle dépend soit du pétrole soit de l’électrolyse grande consommatrice d’électricité. En effet, depuis les années 1940 certaines algues vertes unicellulaires ou cyanobactéries sont, en effet, connues pour produire également de l’hydrogène par photosynthèse. À partir de l’énergie solaire et en utilisant de l’eau, elles donnent de l’hydrogène et de l’oxygène, sans dégagement de CO2. Le problème, c’est que dans la nature les microalgues produisent de l’hydrogène de façon transitoire. Le processus est lié à la photosynthèse et conduit à un dégagement en parallèle d’hydrogène et d’oxygène. Or, l’enzyme de la microalgue qui permet la production d’hydrogène, l’hydrogénase, est fortement sensible à l’oxygène. La production d’hydrogène s’arrête rapidement. Les recherches se portent sur la flexibilité du métabolisme des algues.
Filière environnement
Traitement des eaux usées et élimination des métaux lourds
Les microalgues semblent pouvoir servir dans des usines de traitement d’eaux usées. En effet, l’addition de microalgues dans des eaux usées ne contenant ni métaux lourds ni radioisotopes, peut atténuer les impacts des effluents de ces eaux et des déchets industriels azotés. De plus, en enlevant de l’azote et du carbone de l’eau, les microalgues peuvent aider à réduire l’eutrophisation de certains milieux aquatiques (eutrophisation : enrichissement en sels minéraux (d’un milieu aquatique) qui entraîne un déséquilibre écologique). L’intégration de la culture de microalgues au traitement des eaux usées est schématisée par la figure 5 [14]. Certaines microalgues ont besoins de source de carbone pour leur nutrition. Cette faculté de capter de CO2 chez les microalgues peut exploiter pour la remédiation de CO2.
EXPLOITATION DES MICROALGUES
Dans le monde
Les microalgues ont toujours été consommées depuis des décennies au Tchad et depuis le temps des Aztèques au Mexique. Les chercheurs se sont intéressés aux microalgues en tant qu’aliments, dans un contexte de pénurie alimentaire en 1940, à cause de leur forte en protéines. La première installation industrielle a vu le jour, 1960, au Japon [19]. De nos jours, les zones productrices de microalgues se multiplient et la croissance de la production est exponentielle. Le Japon est un grand consommateur de microalgues avec 500 à 1000 T de microalgues consommées par an dans le domaine de la nutrition. Les espèces les plus produites dans le monde sont : l’Arthrospira platensis (Spiruline) et la Chlorella vulgaris (Chlorelle).
A Madagascar
La culture des microalgues et les recherches sur cette filière ne sont pas encore maîtrisées et mal connues. Néanmoins, il existe des études et des essais d’optimisation des cultures in-vitro sur d’autres espèces de microalgues comme la Porphyridium purpureum [18] et la Chlorella vulgaris [27]. Actuellement, la spiruline est la seule microalgue exploitée qui connaissent du succès et qui avance. Elle est connue sous le nom scientifique Spirulina platensis var toliarensis. L’exploitation des microalgues, en particulier, les spirulines sont surtout associées la lutte contre la malnutrition et l’insécurité alimentaire. Les sites de production présents
à Madagascar sont :
1. La ferme d’Ibity et la ferme de Mandray qui se trouve à Antsirabe,
2. La ferme de Ketsa et la ferme de Rangaina d’Antananarivo,
3. La ferme de Tuléar et Morondava.
Table des matières
REMERCIEMENTS
SOMMAIRE
GLOSSAIRE
LISTE DES ACRONYMES ET DES ABREVIATIONS.
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
INTRODUCTION
PARTIE I : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
CHAPITRE I : GENERALITES SUR LES MICROALGUES
I.1. DEFINITIONS
I.2. CLASSIFICATION DES MICROALGUES
I.3. LES MICROALGUES ET LA PHOTOSYNTHESE
I.4. LES CARACTERISTIQUES DES MICROALGUES
I.4.1. Mode de nutrition
I.4.2. Mode de reproduction
I.4.3. Besoin en nutriment
I.4.4. Croissance
I.4.5. Les facteurs environnementaux déterminants
I.5. COMPOSITIONS BIOCHIMIQUES DES MICROALGUES
I.5.1. Les lipides
I.5.2. Les glucides
I.5.3. Les protéines
I.5.4. Autres constituants
I.6. LES MICROALGUES ET VALORISATIONS POSSIBLES
I.6.1. Alimentation animale
I.6.2. Alimentation humaine
I.6.3. Agriculture : engrais et pesticide
I.6.4. Filière Chimie fine nutraceutique et agroalimentaire
I.6.5. Production de silice
I.6.6. Nanotechnologie
I.6.7. Filière énergétique.
I.6.8. Filière environnement.
I.7. EXPLOITATION DES MICROALGUES
I.7.1. Dans le monde
I.7.2. A Madagascar
CHAPITRE II : GENERALITES SUR LES LIPIDES
II.1. DEFINITION
II.2. PROPRIETE PHYSICO-CHIMIQUES DES HUILES
II.3. LOCALISATION DE LA PRODUCTION DE LIPIDE CHEZ LES MICROALGUES
II.4. LES TYPES DE LIPIDES PRODUITS PAR LES MICROALGUES
II.5. CARACTERISTIQUES ET PROPRIETES DES HUILES ALGALES
II.6. INTERETS INDUSTRIELS DES LIPIDES
CHAPITRE III : L’EXTRACTION DES HUILES ALGALES
III.1. LES ETAPES PREALABLES A L’EXTRACTION
III.1.1. Séchage
III.1.2. Broyage
III.1.3. Homogénéisation à haute pression.
III.1.4. Homogénéisation à billes
III.1.5. Lyse enzymatique
III.1.6. Les ultrasons et micro-ondes
III.2. LES DIFFERENTES TYPES D’EXTRACTION DES HUILES ALGALES
III.2.1. Technique d’extraction conventionnelle
III.2.2. La technique d’extraction nouvelle
PARTIE II : ETUDES EXPERIMENTALES
CHAPITRE IV : PRESENTATION DES SITES D’ETUDE
IV.1. LE MARAIS MASAY
IV.2. LE GRAND LAC DU PARC BOTANIQUE ET ZOOLOGIQUE DE TSIMBAZAZA
IV.3. LE CENTRE NATIONAL POUR LES RECHERCHES SUR L’ENVIRONNEMENT
IV.3.1. Présentation générale
IV.3.2. Structure du CNRE
CHAPITRE V : MATERIELS ET METHODES
V.1. ANALYSE QUALITATIVE DES MICROALGUES
V.1.1. Prélèvement pour l’analyse qualitative des microalgues
V.1.2. Observation microscopique
V.2. LES ETAPES PREALABLES A L’EXTRACTION
V.2.1. Collecte ou prélèvement des matières premières
V.2.2. Séchage
V.3. EXTRACTION DE L’HUILE DE MICROALGUES
V.3.1. Principe
V.3.2. Réactif utilisé
V.3.3. Matériels
V.3.4. Mode opératoire
V.3.5. Mode de calcul de rendement
V.4. ETUDE DES CARACTERES ORGANOLEPTIQUES DE L’HUILE
V.5. ETUDE DES PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES DE L’HUILE
V.5.1. Indice d’acide
V.5.2. Indice d’ester
V.6. ANALYSE CHROMATOGRAPHIQUE PAR UNE COUCHE MINCE
V.6.1 Principe
V.6.2. Matériels
V.6.3. Réactifs
V.6.4. Mode opératoire
V.6.5. Mode de calcul
CHAPITRE VI : RESULTATS ET DISCUSSIONS
VI.1. INVENTAIRE DES ESPECES PRESENTES DANS LE MARAIS MASAY ET LE GRAND LAC DU PBZT
VI.2. LES RENDEMENTS DE L’EXTRACTION
VI.3. LES PARAMETRES ORGANOLEPTIQUES DE L’HUILE
VI.4. LES PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES DE L’HUILE
VI.4.1. Indice d’acide
VI.4.2. Indice d’ester
VI.5. LA CHROMATOGRAPHIE SUR UNE COUCHE MINCE DE L’HUILE
CONCLUSION ET PERSPECTIVES
LISTE DES ANNEXES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
REFERENCES WEBOGRAPHIES
