L’ambition de CarbonWorks : développer la filière des microalgues grâce à la photosynthèse de précision et à la production à grande échelle.
Véritables micro-usines à l’échelle d’une cellule, la très grande majorité des microalgues ont évolué pour utiliser la lumière comme source d’énergie et leur métabolisme s’est construit autour de ses avantages et de ses risques.
. Un milliard d’années d’évolution leur a permis d’optimiser la conversion du CO₂ en molécules complexes : protéines, lipides, pigments, toxines et autres composés. Dans des conditions maîtrisées, leur productivité surfacique peut atteindre 80 à 100 tonnes de biomasse par hectare et par an*, bien davantage que celle des plantes terrestres.
En choisissant la souche appropriée et en stimulant son métabolisme de la bonne manière, nous pouvons produire naturellement des molécules utiles dans de nombreux secteurs.
Leur exploitation industrielle exige toutefois de meilleurs systèmes de production.
Les systèmes classiques opposent les bassins ouverts, qui produisent de grands volumes à faible coût mais avec peu de maîtrise, aux photobioréacteurs, dont la production est plus limitée et coûteuse mais mieux contrôlée. En repensant la culture des algues, CarbonWorks concilie changement d’échelle, maîtrise du procédé, faible emprise au sol et coûts nettement inférieurs à ceux des photobioréacteurs traditionnels.
CarbonWorks s’appuie sur des partenariats avec des organismes de recherche tels que le CEA et le CNRS, plusieurs centres technologiques et un écosystème de partenaires privés apportant chacun une expertise. Ses travaux de R&D ont obtenu la reconnaissance Deeptech de Bpifrance.
* Rodolfi et al., « Microalgae for oil: strain selection, induction of lipid synthesis and outdoor mass cultivation in a low-cost photobioreactor », Biotechnology and Bioengineering, 2009, 102(1), p. 100-112.
Efficacité
L’éclairage interne maintient la lumière dans le photobioréacteur, où les microalgues peuvent la capter sans aucune déperdition. En adaptant son intensité et ses longueurs d’onde aux besoins des souches cultivées, CarbonWorks permet de réduire de près de la moitié l’énergie nécessaire par rapport à d’autres photobioréacteurs à éclairage artificiel.
Confinement et maîtrise
Une production constante et stable de biomasse repose sur une culture confinée et maîtrisée. Dans les photobioréacteurs classiques, les microalgues poussent dans des tubes de verre ou des poches afin de rester proches de la lumière extérieure : on rapproche les algues de la lumière. CarbonWorks fait entrer la lumière dans la culture grâce à un éclairage interne et à un système de mélange innovant. Cette conception favorise l’efficacité, le changement d’échelle et la maîtrise des coûts. Elle permet aussi un fonctionnement en condition stérile pour les procédés sensibles et, selon les souches, des cultures mixotrophes plus productives.
Coût
Aux économies d’exploitation s’ajoutent celles liées à la conception et à la fabrication, notamment des modules d’éclairage adaptés. Selon nos estimations, l’investissement par volume de réacteur exploité peut être réduit jusqu’à environ la moitié de celui requis par les systèmes tubulaires traditionnels.
Volume
Les bassins ouverts de type « raceway » figurent parmi les rares systèmes de culture de microalgues capables de fournir des volumes très élevés. Ils sont souvent installés dans des régions très ensoleillées mais où l’eau est généralement rare. Ils occupent beaucoup d’espace, offrent peu de confinement et de contrôle, et leur productivité comme la qualité du produit varient avec les saisons. Peu d’espèces s’y prêtent. Le design innovant des photobioréacteurs CarbonWorks est conçu pour verticaliser la production et faciliter la montée en échelle par la multiplication de modules industriels compacts, au lieu d’étendre une production horizontale.
Emprise foncière
Le réacteur cylindrique CarbonWorks intègre un éclairage immergé qui apporte la lumière au cœur de la culture, la libérant du besoin d’être exposée à un éclairage externe. Sa faible emprise au sol facilite l’installation de volumes importants sur des sites existants, notamment lorsqu’un flux de CO₂ peut être capté puis valorisé dans la biomasse produite (CCU, Capture de Carbone et Utilisation).
