EP2705132A1 - Procédé pour la récolte de microalgues et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Procédé pour la récolte de microalgues et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé

Info

Publication number
EP2705132A1
EP2705132A1 EP12717395.3A EP12717395A EP2705132A1 EP 2705132 A1 EP2705132 A1 EP 2705132A1 EP 12717395 A EP12717395 A EP 12717395A EP 2705132 A1 EP2705132 A1 EP 2705132A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
concentrator
volume
upper volume
inlet
culture medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12717395.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Edouard Kabakian
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2705132A1 publication Critical patent/EP2705132A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/12—Unicellular algae; Culture media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/58—Reaction vessels connected in series or in parallel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/02—Separating microorganisms from the culture medium; Concentration of biomass

Definitions

  • the present invention relates to a method for harvesting microalgae and to a device for implementing such a method.
  • Microalgae and cyanobacteria are aquatic organisms ranging in size from micron to 100 microns in size and use light as a source of energy to fix carbon dioxide (C0 2 ). Like terrestrial plants, microalgae and cyanobacteria can accumulate the carbon absorbed in the form of lipids, which makes it possible to consider using them to produce biofuels. Such a use is all the more promising as microalgae and cyanobacteria exhibit a very high photosynthetic yield and cell growth rate (one to several tens of times higher than those of terrestrial oilseeds such as rapeseed, sunflower, etc.). and that the fraction of directly usable biomass is maximal (conversely, the terrestrial plants release a part of the carbon absorbed towards lignocellulosic molecules, more difficult or even impossible to valorize).
  • culture media are obtained in which there are microalgae with a concentration of a few grams of dry matter per liter of culture medium.
  • microalgae and use them for example for the production of biofuels, or other products (food, cosmetics, ...), it is necessary to obtain a medium with a much higher concentration.
  • Techniques of the prior art for concentrating the dry matter content are based for example on centrifugation of the culture medium. These techniques are generally used after a sedimentation step to increase the efficiency of the centrifugation.
  • a device such as that shown in Figures 2 and 3 of EP-1 671 704 is for example used to extract water from a concentrate of microalgae obtained after a first preconcentration step by sedimentation.
  • US2009 / 0162919 discloses a method of concentrating an aqueous environment in microalgae, which process comprises: contacting microalgae with a mineral flocculant at a concentration of less than 10% solids, and extraction by separation of microalgae flakes obtained out of the aqueous environment, thereby concentrating the microalgae into a sludge having a biomass density of at least 1%.
  • the proposed method is limited to unicellular microalgae having an average diameter of less than 20 ⁇ m.
  • the addition to the culture medium of a foreign product may limit the possibilities of use of the mud obtained (it is known for example that the application on the skin of cosmetic products containing aluminum presents risks) and strike the cost of the process.
  • the use of the recommended flocculants (flocculants based on aluminum or iron in particular) is not environmentally neutral.
  • the object of the present invention is therefore to provide a new process making it possible to obtain a large concentration of microalgae in a culture medium, without adding solid matter foreign to the culture medium, and preferably with as little energy consumption as possible.
  • Another object of the invention is to provide a concentration and harvesting process in which the microalgae (living organisms) do not undergo any shock or lethal treatment. This process will more advantageously provide a concentrated microalgae medium in a continuous manner.
  • the concentration obtained will advantageously allow a direct exploitation for the production biofuels or other products obtained from microalgae.
  • the present invention provides a method for harvesting microalgae in a culture medium.
  • this method is characterized in that:
  • the culture medium passes through a set of successive reservoirs, called concentrators, thus defining a succession of upstream and downstream concentrators,
  • each concentrator has, on the one hand, an envelope defining an interior space and, on the other hand, a passive filter unit separating said interior space into an upper volume and a lower volume,
  • the upper volume comprises an inlet allowing the introduction of a culture medium into said upper volume and an outlet placed in a low position with respect to the inlet making it possible to extract a culture medium more concentrated in microalgae out of the upper volume,
  • the lower volume comprises an outlet making it possible to extract a liquid from the lower volume
  • each concentrator has, on the one hand an input, and on the other hand two outputs separated by a passive filter unit; the presence of two outputs allows the force of gravity to act by two resultants; the culture medium that enters a concentrator is thus divided within it;
  • the inlet of the upper volume of a downstream concentrator is connected to the output of the upper volume of the upstream concentrator
  • a concentrated culture medium is harvested at the outlet of the upper volume of a concentrator.
  • the harvest is performed at the exit of the last (the most downstream) concentrator of the set.
  • the harvest may however occur further upstream.
  • each concentrator (with the exception of the first and the last concentrator of the assembly) can be qualified in turn as a downstream concentrator or an upstream concentrator. depending on whether we observe the pair of concentrators formed by the concentrator and the preceding or the following in the succession of concentrators (following the direction of circulation of the medium of culture).
  • the inlet of the upper volume of an upstream concentrator is advantageously at an altitude greater than the inlet of the upper volume of the downstream concentrator.
  • carbon dioxide can be injected into the lower volume of the concentrator concerned (and preferably at the level of each concentrator).
  • the third advantage of carbon dioxide injection is that it prevents clogging of the passive filter unit and any sedimentation of microalgae in the upper volume of the concentrator.
  • the present invention also relates to a device for harvesting microalgae, characterized in that it comprises a set of tanks, said concentrators, successive defining a succession of upstream and downstream concentrators, in that each concentrator has, on the one hand , an envelope defining an interior space and, on the other hand, a passive filter unit separating said interior space into an upper volume and a lower volume, in that the upper volume comprises an inlet allowing the introduction of a culture medium in said upper volume and an outlet disposed in a low position relative to the inlet for extracting a culture medium more concentrated microalgae out of the upper volume, in that the lower volume has an outlet for extracting a liquid from the lower volume, and in that the inlet of the upper volume of a downstream concentrator is connected to the output of the upper volume upstream concentrator.
  • a device for harvesting microalgae characterized in that it comprises a set of tanks, said concentrators, successive defining a succession of upstream and downstream concentrators, in that each concentrator
  • the input of the upper volume of an upstream concentrator is advantageously at an altitude greater than the input of the upper volume of the downstream concentrator.
  • the lower volume of at least one concentrator preferably comprises means for injecting a gas under pressure into said lower volume.
  • all concentrators are placed on the same plane. However, it would for example be possible to plan successive steps to receive the successive concentrators of a device according to the invention.
  • all the passive filter units of the device are arranged at the same height, that is to say at the same height relative to said plane on which are the hubs.
  • a device according to the present invention is preferably hermetic to avoid contaminating the algal medium.
  • the upper volume of at least one concentrator advantageously has in its upper part a semi-permeable membrane with oxygen, allowing oxygen to leave the concentrator. It is also possible, in a variant or in combination, to provide a hydrogen-permeable membrane at the top of the concentrator, if the equivalent medium discharges hydrogen.
  • the present invention also provides an original passive filter unit which can be advantageously used in a concentrator according to the present invention or in other applications.
  • a passive filter unit comprises two metal sheets between which there are filtering membranes whose porosity is decreasing from a wire mesh towards the center of the passive filter unit.
  • FIG. 1 represents an embodiment of a concentrator that can be used in a microalgae harvesting device according to the present invention
  • FIG. 2 represents a microalgae harvesting device according to the present invention implementing seven concentrators represented in FIG. 1, and
  • Figure 3 illustrates a passive filter unit used in a concentrator of a harvesting device according to the present invention.
  • FIG. 1 illustrates a concentrator 2 used for the implementation of the present invention. As illustrated in FIG. 2, several concentrators 2 of the type of that shown in Figure 1 are combined with each other to obtain a microalgae harvesting device and be able to implement a microalgae harvesting method according to the present invention.
  • the concentrator 2 of FIG. 1 has a circular cylindrical overall shape corresponding to a preferred embodiment of the present invention. It has an outer casing with a side wall 4, a bottom 6 and a cover 8.
  • the side wall 4 is circular cylindrical.
  • the bottom 6 and the cover 8 are in turn disk-shaped, the radius of the disk corresponding to the radius of the circular cylinder of the side wall 4.
  • the side wall 4 and the bottom 6 are for example made of steel, preferably stainless . It is clear that other materials and other forms can be considered here.
  • a transparent side wall 4 may advantageously be provided so that the microalgae in the culture medium can benefit from the light and develop.
  • the concentrator 2 is intended to be placed on a flat horizontal floor, the bottom 6 then coming into contact with the ground. The following description assumes that each concentrator 2 is in such a position when up / down, lower / upper orientations are mentioned.
  • the passive filter unit 0 has an overall shape of a disk and is arranged in the concentrator 2, parallel to the bottom 6 and the cover 8, between these, so as to define in the hub envelope a separation defining a lower volume 12 and higher volume 14.
  • a side wall 4 in two parts: a lower part extending from the bottom 6 to the passive filter unit 10 and an upper part extending from the passive filter unit 10 to 8.
  • the passive filter unit 10 then rests for example on a base (not shown) machined in the upper edge of the lower part of the side wall 4 to receive the passive filter unit 10.
  • the upper part of the wall Lateral side 4 can then for example come to maintain the passive filter unit 10 by resting on the lower part of the side wall 4.
  • the side wall 4 can also be made in one piece and means can then be provided inside. of it to accommodate the passive filter unit 10. In all cases, it is expected to preferably have a tight connection between the passive filter unit 10 and the side wall 4, or between the side wall 4 and a support provided to receive and house the passive filter unit 10.
  • the passive filter unit 10 can be subjected to large forces, depending in particular on the pressure exerted on it by the culture medium in the upper volume 14 and also on the surface of the passive filter unit 10, it is possible to provide various means to support this passive filter unit 10, and not only at its periphery. Braces can support the passive filter unit 10 or can also provide a support which is based on the bottom 6 of the concentrator to maintain the passive filter unit 10. Many solutions can be envisaged here for maintaining this filter unit passive. Those skilled in the art will be able to choose a solution adapted to the mechanical stresses to which the passive filter unit 10 will be subjected.
  • the upper volume 14 has an inlet 16.
  • the latter is disposed near the lid 8. It is intended to feed, for example using a pipe, the upper volume 14 with a culture medium containing microalgae and is preferably as far away as possible from the passive filter unit 10.
  • the distance between the inlet 16 and the passive filter unit defines a height called useful height and referenced HU in FIG.
  • the distance between the cover 8 and the center of the inlet 16 is for example about 10 to 20 cm.
  • the upper volume 14 also has an outlet 18.
  • the latter is disposed near the passive filter unit 10, preferably as close as possible to this passive filter unit 10. In any case, it is at an altitude lower than that of the entrance 16.
  • the distance between the passive filter unit 10 and the center of the outlet 18 is, for example, approximately 5 to 15 cm.
  • a pipe 20 having two elbows is connected to the outlet 18 of the upper volume 14 of the concentrator 2.
  • This pipe 20 has, in its mounted position illustrated in the figures, a first horizontal section 22 connected to the outlet 18, a vertical section 24 connected to the first horizontal section 22 by a first elbow 26 and a second horizontal section 28 by a second elbow 30.
  • the position of the second horizontal section 28 relative to the passive filter unit 10 defines a height called output height and referenced HS in Figure 1. For each concentrator 2 the output height is less than the useful height HU.
  • the lid 8 closes the upper volume 14. It is for example formed by a semi-permeable membrane oxygen (0 2 ) and is mounted so that oxygen can escape out of the upper volume 14. In Alternatively, the membrane (which is optional) can take place in the cover 8 so as to be at the highest point of the concentrator 2.
  • the lower volume 12 has an outlet 32 preferably disposed in the lower part of the concentrator 2, close to the bottom 6. This outlet 32 is connected to a discharge pipe 34 preferably provided with a solenoid valve 36.
  • the lower volume 12 is intended to collect the filtrate obtained when a culture medium is introduced into the upper volume 14. This filtrate is most often pure water. As illustrated in the figures, the filtrate does not fill all the lower volume 12, but only a part of it thus defining a level referenced N.
  • the presence of the solenoid valve 36 (and a level sensor not shown) allows maintain in the lower volume 12 a level N substantially constant in time.
  • the space between the filtrate and the passive filtering unit 10 is preferably occupied by carbon dioxide (CO 2 ) which is introduced into the lower volume 12 via an injector 38. This is for example above the level filtrate, for example three-quarters of the overall height of the lower volume 12.
  • CO 2 carbon dioxide
  • FIG. 1 thus illustrates a concentrator 2 having an inlet 16 of culture medium and two outlets 18 and 32 separated by a passive filter unit 10, the two outlets thus enabling the force of gravity to act by two resultants and to obtain at outlet 18 a culture medium whose concentration of microalgae is greater than that of the culture medium introduced at the inlet 16.
  • FIG 2 illustrates the combination of several concentrators 2 each corresponding to a concentrator as illustrated in Figure 1 and described above.
  • concentrators 2 are arranged next to one another on a horizontal plane surface.
  • the concentrators may be aligned as shown in Figure 2 or may be arranged on a circle, form an L, etc.
  • each concentrator 2 has a distinct diameter and a total overall height.
  • all the passive filtering units 10 can be arranged at the same altitude or height (that is to say at the same distance from the ground on which the concentrators 2 are based). It can then be expected that all the outputs 32 corresponding to the lower volumes 12 of the concentrators are themselves at the same altitude or height. The same is true for the outlets 18 of the upper volumes of the concentrators 2 as well as for the injectors 38.
  • the concentrators 2 are interconnected so that the second horizontal section 28 of each pipe 20 connected to an outlet 18 of a concentrator 2, said upstream concentrator, is connected to the inlet 16 of a concentrator 2, said concentrator downstream.
  • the first concentrator, or concentrator furthest upstream, is fed at its inlet 16 directly into the culture medium from, for example, a photobioreactor, or another means of production (culture) of microalgae.
  • the downstream concentrator 2 may comprise a pipe 20 as illustrated in FIG. 2, but this latter is not connected to a concentrator.
  • the concentrators 2 are designed and arranged relative to each other so that the inlet 16 of an upstream concentrator 2 is at an altitude (distance from the ground on which it rests in the case where all the concentrators are arranged on a same horizontal plane or otherwise distance relative to a common horizontal reference plane) greater than that of the input of the corresponding downstream concentrator 2.
  • an altitude distance from the ground on which it rests in the case where all the concentrators are arranged on a same horizontal plane or otherwise distance relative to a common horizontal reference plane
  • FIG. 3 illustrates a passive filter unit 10 in exploded perspective.
  • This passive filter unit 10 comprises in the preferred embodiment represented here eight layers arranged symmetrically with respect to the center of said passive filter unit 10.
  • each layer of the passive filter unit has the shape of a disk.
  • the porosity of the filter membranes is given solely by way of non-limiting example. This porosity is varied according to the size of the microorganisms in the culture medium.
  • the passive filter unit described has eight layers. Depending on the concentration to be achieved and the nature of the microorganisms, the number and / or the nature and / or the thickness of the layers can also be adapted.
  • the structure of the metal fabrics can also be adapted to the medium treated.
  • This original structure for a passive filter unit is particularly well suited to the present invention but could also be used in other applications within a concentration device.
  • Such a passive filter unit 10 makes it possible in particular to have fine C0 2 bubbles after passing through the passive filter unit 10, preventing any sedimentation of microalgae (or other organisms) in the upper volume of the concentrator. In addition, to clean such a passive filter unit 10, it is sufficient to turn it over and can thus achieve a self-cleaning operation of the passive filter unit.
  • the different layers of the passive filter unit 10 are for example surrounded by a not shown circular seal made in a elastic material. This seal could also furthermore coat the outer face of each of the metal fabrics 40 to maintain coherence between the layers of the passive filter unit before it is mounted in a concentrator 2.
  • microalgae harvesting device as shown in Figure 2 can then operate as explained below. This device is intended to operate continuously and by gravity.
  • a culture medium from a photobioreactor is introduced into the first concentrator, the one upstream.
  • the concentration of algae in the culture medium is 4 g / l of dry matter.
  • the height of the inlet 16 of the first concentrator 2 is for example placed about 5 m from the ground on which the concentrator 2 (and the following) rests.
  • the upper volume 14 of the first concentrator 2, and the following, is completely filled by the culture medium.
  • the culture medium exerts pressure on the passive filter unit 10, the latter allowing the force of gravity to act by two resultants (outputs of the upper and lower volumes). Since each concentrator may have a diameter different from that of the other concentrators, the passive filtering units 10, which all preferably have the same structure, nevertheless have adequate dimensions (area) each time for the concentrator 2 which contains them.
  • the culture medium is then concentrated and pure water (or at least without microalgae) through the passive filter unit 10 to arrive in the lower volume 12 of the concentrator.
  • the water level N is kept constant in each concentrator 2, thanks in particular to the presence of a solenoid valve 36 on each discharge pipe 34.
  • each concentrator 2 makes it possible to maintain a constant pressure in the lower volume 12.
  • Slow diffusion of the carbon dioxide through the passive filtration unit 10 makes it possible to slowly drain the microalgae in the upper volume 14 to the corresponding outlet 18 and prevent sedimentation of microalgae in the upper volume 14.
  • each concentrator 2 there is an input flow DE1 of the culture medium, an output flow DS1 of pure water through the discharge pipe 34 and an outlet flow DS2 of culture medium through the pipe 20.
  • Solenoid valves may also be used at the hoses 20 to better manage the concentration process of microalgae.
  • concentration of microalgae in the downstream concentrator which is twice that of the culture medium in the upstream concentrator.
  • the concentration of microalgae therefore doubles from an upstream concentrator to a downstream concentrator.
  • the dimensions of the pipe 20, in particular the inside diameter thereof and the radius of curvature of the bends 26, 30 will advantageously be adapted to each stage of the harvesting device according to the invention.
  • the input flow of the system (with seven concentrators 2) is 10,000 l / h (ie 10 m 3 / h) with a concentration of algal medium of 4 g / l
  • the output flow at the level of the pipe 20 furthest downstream will be 78 l / h with a concentration of 512 g / l of dry matter.
  • 9922 I of pure water will be available. This water can be recycled to supply water photobioreactors (requires pumping) or for other uses.
  • the concentration of microalgae is here only by gravity and continuously.
  • the system is preferably perfectly hermetic so as to avoid any contamination of the algal medium during the concentration process.
  • concentrators without cover. Such system is then more difficult to manage because of the risks of overflows.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

Un procédé selon l'invention prévoit qu'un milieu de culture passe à travers un ensemble de réservoirs (2), dits concentrateurs, successifs; que chaque concentrateur (2) possède une unité filtrante passive (10) séparant l'espace intérieur du concentrateur en un volume supérieur (14) et un volume inférieur (12); que le volume supérieur (14) comporte une entrée (16) et une sortie (18) disposée en position basse par rapport à l'entrée (16) permettant d'extraire un milieu de culture plus concentré hors du volume supérieur (14); que le volume inférieur (12) comporte une sortie (32) permettant d'extraire un liquide du volume inférieur (12); que l'entrée (16) d'un concentrateur aval est reliée à la sortie (18) du volume supérieur (14) du concentrateur amont, et qu'un milieu de culture concentré est récolté à la sortie (18) du volume supérieur (14) d'un concentrateur (2),. De préférence, pour un fonctionnement uniquement par gravité, l'entrée (16) du volume supérieur (14) d'un concentrateur amont se trouve à une altitude supérieure à l'entrée (16) du volume supérieur (14) du concentrateur aval.

Description

Procédé pour la récolte de microalgues et dispositif pour la mise en œuvre de ce procédé La présente invention concerne un procédé de récolte de microalgues ainsi qu'un dispositif pour la mise en œuvre d'un tel procédé.
Les microalgues et les cyanobactéries sont des organismes aquatiques dont la taille varie du micron à la centaine de microns et qui utilisent la lumière comme source d'énergie pour fixer le dioxyde de carbone (C02). Comme les végétaux terrestres, les microalgues et les cyanobactéries peuvent accumuler le carbone absorbé sous forme de lipides, ce qui permet d'envisager de les utiliser pour produire des biocarburants. Une telle utilisation est d'autant plus prometteuse que les microalgues et les cyanobactéries présentent un rendement photosynthétique et un taux de croissance cellulaire très élevés (une à plusieurs dizaines de fois supérieurs à ceux des oléagineux terrestres tels que colza, tournesol, ...) et que la fraction de biomasse directement utilisable est maximale (à l'inverse, les végétaux terrestres dévoient une partie du carbone absorbé vers des molécules lignocellulosiques, plus difficiles voire impossible à valoriser).
Il existe actuellement deux principales manières de produire des microalgues et cyanobactéries : la culture à ciel ouvert, dans des étangs de type "champ de course", et la culture dans une enceinte fermée transparente appelée photobioréacteur. Les cultures ouvertes offrent des rendements moindres, exigent un apport en eau important pour compenser l'évaporation et sont sensibles à la contamination. Les photobioréacteurs peuvent compenser un coût supérieur par des productivités élevées, grâce à une plus grande maîtrise des conditions d'accès aux ressources nutritives, de l'exposition à la lumière et du transfert du C02 de la phase gazeuse vers la phase liquide. Un tel photobioréacteur est par exemple révélé par le document FR-2 946 362.
Par ces moyens de production, on obtient des milieux de culture dans lesquels se trouvent des microalgues avec une concentration de quelques grammes de matière sèche par litre de milieu de culture. Pour pouvoir exploiter les microalgues et les utiliser par exemple pour la réalisation de biocarburants, ou autres produits (alimentaires, cosmétiques, ...), il convient d'obtenir un milieu avec une concentration bien plus importante. Des techniques de l'art antérieur permettant de concentrer la teneur en matière sèche reposent par exemple sur une centrifugation du milieu de culture. Ces techniques sont généralement utilisées après une étape de sédimentation permettant d'augmenter l'efficacité de la centrifugation. Un dispositif tel celui montré sur les figures 2 et 3 du document EP-1 671 704 est par exemple utilisé pour extraire l'eau d'un concentré de microalgues obtenu après une première étape de préconcentration par sédimentation.
Ces divers procédés sont réalisés le plus souvent en plusieurs étapes successives et entraînent une consommation énergétique relativement importante. Au bilan final, notamment pour la fabrication de biocarburants, l'énergie introduite dans l'étape de concentration des microalgues représente une part relativement importante.
US2009/0162919 décrit un procédé de concentration d'un environnement aqueux en micro algues, ce procédé comprenant : la mise en contact de micro algues avec un floculant minéral à une concentration inférieure à 10 % de matières sèches, et l'extraction par séparation des flocons de micro algues obtenus hors de l'environnement aqueux, concentrant ainsi les micros algues en une boue ayant une densité en biomasse d'au moins 1 %. Le procédé proposé est limité aux microalgues unicellulaires ayant un diamètre moyen inférieur à 20 pm. En outre, l'adjonction au milieu de culture d'un produit étranger (le floculant), peut limiter les possibilités d'utilisation de la boue obtenue (on sait par exemple que l'application sur la peau de produits cosmétiques contenant de l'aluminium présente des risques) et grève le coût de revient du procédé. De surcroît, l'exploitation des floculants préconisés (floculants à base d'aluminium ou de fer notamment) n'est pas neutre au niveau environnemental.
La présente invention a alors pour but de fournir un nouveau procédé permettant d'obtenir une concentration importante de microalgues dans un milieu de culture, sans apport de matière solide étrangère au milieu de culture, et de préférence avec une consommation énergétique aussi faible que possible. Un autre objectif de l'invention est de fournir un procédé de concentration et de récolte dans lequel les microalgues (organismes vivants) ne subissent aucun choc ou traitement létal. Ce procédé permettra de plus avantageusement de fournir un milieu concentré en microalgues de manière continue. En outre, la concentration obtenue permettra avantageusement une exploitation directe pour la production de biocarburants ou autres produits obtenus à partir de microalgues.
À cet effet, la présente invention propose un procédé de récolte de microalgues se trouvant dans un milieu de culture.
Selon l'invention, ce procédé est caractérisé en ce que :
- le milieu de culture passe à travers un ensemble de réservoirs successifs, appelés concentrateurs, définissant ainsi une succession de concentrateurs amont et aval,
chaque concentrateur possède, d'une part, une enveloppe définissant un espace intérieur et, d'autre part, une unité filtrante passive séparant ledit espace intérieur en un volume supérieur et un volume inférieur,
le volume supérieur comporte une entrée permettant l'introduction d'un milieu de culture dans ledit volume supérieur et une sortie disposée en position basse par rapport à l'entrée permettant d'extraire un milieu de culture plus concentré en microalgues hors du volume supérieur,
- le volume inférieur comporte une sortie permettant d'extraire un liquide du volume inférieur,
en d'autres termes, chaque concentrateur dispose, d'une part d'une entrée, et d'autre part de deux sorties séparées par une unité filtrante passive ; la présence de deux sorties permet à la force de gravité d'agir par deux résultantes ; le milieu de culture qui entre dans un concentrateur est ainsi divisé au sein de celui-ci ;
l'entrée du volume supérieur d'un concentrateur aval est reliée à la sortie du volume supérieur du concentrateur amont,
un milieu de culture concentré est récolté à la sortie du volume supérieur d'un concentrateur. Par exemple, la récolte est effectuée à la sortie du dernier (le plus en aval) concentrateur de l'ensemble. Selon la concentration souhaitée, en fonction notamment de l'utilisation prévue du milieu de culture, la récolte peut toutefois intervenir plus en amont.
A noter que les termes amont et aval utilisés ici pour qualifier les concentrateurs sont des termes relatifs : chaque concentrateur (à l'exception du premier et du dernier concentrateur de l'ensemble) peut être qualifié tour à tour de concentrateur aval ou de concentrateur amont selon que l'on observe la paire de concentrateurs formée par ledit concentrateur et le précédent ou le suivant dans la succession de concentrateurs (en suivant le sens de circulation du milieu de culture).
Ce procédé permet de réaliser une concentration successive du milieu de culture. Pour pouvoir travailler uniquement par gravité, et ainsi limiter la consommation énergétique pour récolter les microalgues, l'entrée du volume supérieur d'un concentrateur amont se trouve avantageusement à une altitude supérieure à l'entrée du volume supérieur du concentrateur aval.
Pour réguler la pression au sein d'un concentrateur, et pour aussi favoriser le drainage des microalgues vers la sortie du volume supérieur du concentrateur, du dioxyde de carbone peut être injecté dans le volume inférieur du concentrateur concerné (et de préférence au niveau de chaque concentrateur). L'injection de dioxyde de carbone présente un troisième avantage, celui d'empêcher tout colmatage de l'unité filtrante passive et toute sédimentation de microalgues dans le volume supérieur du concentrateur.
La présente invention concerne également un dispositif pour la récolte de microalgues, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de réservoirs, dits concentrateurs, successifs définissant ainsi une succession de concentrateurs amont et aval, en ce que chaque concentrateur possède, d'une part, une enveloppe définissant un espace intérieur et, d'autre part, une unité filtrante passive séparant ledit espace intérieur en un volume supérieur et un volume inférieur, en ce que le volume supérieur comporte une entrée permettant l'introduction d'un milieu de culture dans ledit volume supérieur et une sortie disposée en position basse par rapport à l'entrée permettant d'extraire un milieu de culture plus concentré en microalgues hors du volume supérieur, en ce que le volume inférieur comporte une sortie permettant d'extraire un liquide du volume inférieur, et en ce que l'entrée du volume supérieur d'un concentrateur aval est reliée à la sortie du volume supérieur du concentrateur amont. Un tel dispositif permet la mise en œuvre d'un procédé selon la présente invention.
Comme indiqué plus haut, pour permettre un fonctionnement uniquement par gravité du dispositif, l'entrée du volume supérieur d'un concentrateur amont se trouve avantageusement à une altitude supérieure à l'entrée du volume supérieur du concentrateur aval.
Dans un dispositif selon l'invention, le volume inférieur d'au moins un concentrateur comporte de préférence des moyens permettant l'injection d'un gaz sous pression à l'intérieur dudit volume inférieur. Pour une mise en oeuvre plus facile, tous les concentrateurs sont posés sur un même plan. Toutefois, on pourrait par exemple prévoir des plans successifs en escalier pour recevoir les concentrateurs successifs d'un dispositif selon l'invention. Dans le cas où tous les concentrateurs sont posés sur un même plan, on peut alors aussi prévoir que toutes les unités filtrantes passives du dispositif sont disposées à une même hauteur, c'est-à-dire à une même hauteur par rapport audit plan sur lequel reposent les concentrateurs.
Un dispositif selon la présente invention est de préférence hermétique pour éviter de contaminer le milieu algal. Toutefois, comme de l'oxygène est produit par ce milieu algal, le volume supérieur d'au moins un concentrateur présente avantageusement dans sa partie haute une membrane semi perméable à l'oxygène, permettant à de l'oxygène de sortir du concentrateur. On peut également prévoir, en variante ou en combinaison la présence d'une membrane semi-perméable à l'hydrogène en partie haute du concentrateur, si le milieu à l'égal rejette de l'hydrogène.
La présente invention propose aussi une unité filtrante passive originale qui peut être utilisée avantageusement dans un concentrateur selon la présente invention ou dans d'autres applications. Une telle unité filtrante passive comporte deux toiles métalliques entre lesquelles se trouvent des membranes filtrantes dont la porosité est décroissante depuis une toile métallique vers le centre de l'unité filtrante passive.
Des détails et avantages de la présente invention assortiront mieux de la description qui suit, faite en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels :
La figure 1 représente une forme de réalisation d'un concentrateur pouvant être utilisé dans un dispositif de récolte de microalgues selon la présente invention,
La figure 2 représente un dispositif de récolte de microalgues selon la présente invention mettant en œuvre sept concentrateurs représentés sur la figure 1 , et
La figure 3 illustre une unité filtrante passive utilisée dans un concentrateur d'un dispositif de récolte selon la présente invention.
La figure 1 illustre un concentrateur 2 utilisé pour la mise en œuvre de la présente invention. Comme illustré sur la figure 2, plusieurs concentrateurs 2 du type de celui montré sur la figure 1 sont combinés les uns aux autres pour obtenir un dispositif de récolte de microalgues et pouvoir mettre en œuvre un procédé de récolte de microalgues selon la présente invention.
Le concentrateur 2 de la figure 1 présente une forme globale cylindrique circulaire correspondant à une forme de réalisation préférée de la présente invention. Il présente une enveloppe extérieure avec une paroi latérale 4, un fond 6 et un couvercle 8. Dans cette forme de réalisation, la paroi latérale 4 est de forme cylindrique circulaire. Le fond 6 et le couvercle 8 sont quant à eux en forme de disque, le rayon du disque correspondant au rayon du cylindre circulaire de la paroi latérale 4. La paroi latérale 4 et le fond 6 sont par exemple réalisés en acier, de préférence inoxydable. Il est clair que d'autres matériaux et d'autres formes peuvent être envisagés ici. On pourra par exemple avantageusement prévoir une paroi latérale 4 transparente de manière à ce que les microalgues se trouvant dans le milieu de culture puissent profiter de la lumière et se développer.
Le concentrateur 2 est destiné à être posé sur un sol plat horizontal, le fond 6 venant alors au contact du sol. La suite de la description suppose que chaque concentrateur 2 est dans une telle position lorsque des orientations haut/bas, inférieur/supérieur sont mentionnées.
À l'intérieur de l'enveloppe du concentrateur se trouve une unité filtrante passive 10 qui est représentée plus en détails sur la figure 3 et qui sera décrite plus précisément plus loin. L'unité filtrante passive 0 présente une forme globale d'un disque et est disposée dans le concentrateur 2, parallèlement au fond 6 et au couvercle 8, entre ceux-ci, de manière à délimiter dans l'enveloppe du concentrateur une séparation définissant un volume inférieur 12 et un volume supérieur 14.
On peut envisager ici d'avoir une paroi latérale 4 en deux parties : une partie inférieure s'étendant du fond 6 jusqu'à l'unité filtrante passive 10 et une partie supérieure s'étendant de l'unité filtrante passive 10 jusqu'au couvercle 8. L'unité filtrante passive 10 repose alors par exemple sur un socle (non représenté) usiné dans le bord supérieur de la partie inférieure de la paroi latérale 4 afin de recevoir l'unité filtrante passive 10. La partie supérieure de la paroi latérale 4 peut alors par exemple venir maintenir l'unité filtrante passive 10 en reposant sur la partie inférieure de la paroi latérale 4. La paroi latérale 4 peut aussi être réalisée d'une seule pièce et des moyens peuvent alors être prévus à l'intérieur de celle-ci pour accueillir l'unité filtrante passive 10. Dans tous les cas, il est prévu d'avoir de préférence une liaison étanche entre l'unité filtrante passive 10 et la paroi latérale 4, ou entre la paroi latérale 4 et un support prévu pour recevoir et loger l'unité filtrante passive 10.
L'unité filtrante passive 10 pouvant être soumise à des forces importantes, en fonction notamment de la pression exercée sur elle par le milieu de culture se trouvant dans le volume supérieur 14 et aussi de la surface de l'unité filtrante passive 10, on peut prévoir divers moyens pour supporter cette unité filtrante passive 10, et pas uniquement à sa périphérie. Des croisillons peuvent venir supporter l'unité filtrante passive 10 ou on peut aussi prévoir un support qui vient reposer sur le fond 6 du concentrateur pour maintenir l'unité filtrante passive 10. De nombreuses solutions peuvent être envisagées ici pour le maintien de cette unité filtrante passive. L'homme du métier saura choisir une solution adaptée aux contraintes mécaniques auxquelles sera soumise l'unité filtrante passive 10.
Le volume supérieur 14 présente une entrée 16. Cette dernière est disposée à proximité du couvercle 8. Elle est destinée à alimenter, à l'aide par exemple d'un tuyau, le volume supérieur 14 avec un milieu de culture contenant des microalgues et se trouve de préférence aussi éloignée que possible de l'unité filtrante passive 10. La distance entre l'entrée 16 et l'unité filtrante passive définit une hauteur appelée hauteur utile et référencée HU sur la figure 1.
À titre uniquement illustratif et non limitatif, la distance entre le couvercle 8 et le centre de l'entrée 16 est par exemple d'environ 10 à 20 cm. On peut aussi, toujours à titre illustratif et non limitatif, estimer que cette distance est comprise entre une et trois fois le diamètre de l'entrée 16.
Le volume supérieur 14 présente également une sortie 18. Cette dernière est disposée à proximité de l'unité filtrante passive 10, de préférence aussi près que possible de cette unité filtrante passive 10. Elle est dans tous les cas à une altitude inférieure à celle de l'entrée 16.
À titre uniquement illustratif et non limitatif, la distance entre l'unité filtrante passive 10 et le centre de la sortie 18 est par exemple d'environ 5 à 15 cm. On peut aussi, toujours à titre illustratif et non limitatif, estimer que cette distance est comprise entre une et deux fois le diamètre de la sortie 18.
On remarque qu'un tuyau 20 présentant deux coudes est relié à la sortie 18 du volume supérieur 14 du concentrateur 2. Ce tuyau 20 présente, dans sa position montée illustrée sur les figures, un premier tronçon horizontal 22 connecté à la sortie 18, un tronçon vertical 24 relié au premier tronçon horizontal 22 par un premier coude 26 et à un second tronçon horizontal 28 par un second coude 30. La position du second tronçon horizontal 28 par rapport à l'unité filtrante passive 10 définit une hauteur appelée hauteur de sortie et référencée HS sur la figure 1. Pour chaque concentrateur 2 la hauteur de sortie est inférieure à la hauteur utile HU.
Le couvercle 8 vient fermer le volume supérieur 14. Il est par exemple formé par une membrane semi perméable à l'oxygène (02) et est monté de telle sorte que de l'oxygène puisse s'échapper hors du volume supérieur 14. En variante, la membrane (qui est optionnelle) peut venir prendre place dans le couvercle 8 de manière à se trouver au point le plus haut du concentrateur 2.
Le volume inférieur 12 présente une sortie 32 disposée de préférence en partie basse du concentrateur 2, à proximité du fond 6. Cette sortie 32 est reliée à un tuyau d'évacuation 34 muni de préférence d'une électrovanne 36.
Le volume inférieur 12 est destiné à recueillir le filtrat obtenu lorsqu'un milieu de culture est introduit dans le volume supérieur 14. Ce filtrat est le plus souvent de l'eau pure. Comme illustré sur les figures, le filtrat ne remplit pas tout le volume inférieur 12 mais une partie seulement de celui-ci définissant ainsi un niveau référencé N. La présence de l'électrovanne 36 (et d'un capteur de niveau non représenté) permet de maintenir dans le volume inférieur 12 un niveau N sensiblement constant dans le temps.
L'espace entre le filtrat et l'unité filtrante passive 10 est de préférence occupé par du dioxyde de carbone (CO2) qui est introduit dans le volume inférieur 12 par un injecteur 38. Celui-ci se trouve par exemple au dessus du niveau du filtrat, par exemple aux trois-quarts de la hauteur globale du volume inférieur 12.
La figure 1 illustre donc un concentrateur 2 doté d'une entrée 16 de milieu de culture et de deux sortie 18 et 32 séparés par une unité filtrante passive 10, les deux sorties permettant ainsi à la force de gravité d'agir par deux résultantes et d'obtenir à la sortie 18 un milieu de culture dont la concentration en microalgues est supérieure à celle du milieu de culture introduit à l'entrée 16.
La figure 2 illustre la combinaison de plusieurs concentrateurs 2 correspondant chacun à un concentrateur tel qu'illustré sur la figure 1 et décrit ci- dessus. Dans la forme de réalisation préférée, on dispose des concentrateurs 2 les uns à côté des autres sur un sol plan horizontal. Les concentrateurs peuvent être alignés comme représenté sur la figure 2 ou bien être disposés sur un cercle, former un L, etc.
On utilise de préférence des dimensions spécifiques pour chaque concentrateur 2. Ainsi, dans une forme de réalisation préférée, chaque concentrateur 2 présente un diamètre distinct et une hauteur globale propre. On peut prévoir avantageusement que toutes les unités filtrantes passives 10 sont disposées à une même altitude ou hauteur (c'est-à-dire à une même distance du sol sur lequel reposent les concentrateurs 2). On peut alors prévoir que toutes les sorties 32 correspondant aux volumes inférieurs 12 des concentrateurs se trouvent elles-aussi à une même altitude ou hauteur. Il en va de même pour les sorties 18 des volumes supérieurs des concentrateurs 2 ainsi que pour les injecteurs 38.
Les concentrateurs 2 sont reliés entre eux de telle sorte que le second tronçon horizontal 28 de chaque tuyau 20 relié à une sortie 18 d'un concentrateur 2, dit concentrateur amont, soit relié à l'entrée 16 d'un concentrateur 2, dit concentrateur aval. Le premier concentrateur, ou concentrateur le plus en amont, est alimenté quant à lui au niveau de son entrée 16 directement en milieu de culture à partir par exemple d'un photobioréacteur, ou d'un autre moyen de production (culture) de microalgues. De la même manière, le concentrateur 2 le plus en aval peut comporter un tuyau 20 comme illustré sur la figure 2 mais ce dernier n'est pas relié à un concentrateur.
Les concentrateurs 2 sont conçus et disposés les uns par rapport aux autres de telle sorte que l'entrée 16 d'un concentrateur 2 amont soit à une altitude (distance du sol sur lequel il repose dans le cas où tous les concentrateurs sont disposés sur un même plan horizontal ou sinon distance par rapport à un plan horizontal de référence commun) supérieure à celle de l'entrée du concentrateur 2 aval correspondant. Dans l'hypothèse retenue plus haut d'unités filtrantes passives 10 disposées toutes à une même altitude, on a alors des hauteurs utiles HU et des hauteurs de sortie HS décroissantes lorsqu'on passe d'un concentrateur amont à un concentrateur aval. La différence de hauteur AH=HU-HS pour chaque concentrateur est spécifique et adaptée en fonction des caractéristiques que l'on souhaite obtenir au niveau du dispositif de récolte de microalgues.
La figure 3 illustre une unité filtrante passive 10 en perspective éclatée. Cette unité filtrante passive 10 comporte dans la forme de réalisation préférée représentée ici huit couches disposées symétriquement par rapport au centre de ladite unité filtrante passive 10. Dans la présente forme de réalisation, chaque couche de l'unité filtrante passive présente la forme d'un disque.
De l'extérieur vers l'intérieur de l'unité filtrante passive 0 représentée sur la figure 3, on trouve dans l'ordre :
- une toile métallique 40 à mailles carrées,
- une première membrane filtrante 42 avec une porosité de 1 ,2 μιη
(1 ,2 10"6 m),
- une deuxième membrane filtrante 44 avec une porosité de 0,8 μιτι (0,8 10"6 m), et
- une troisième membrane filtrante 46 avec une porosité de 0,4 μιη (0,4 10-6 m).
Bien entendu, la porosité des membranes filtrantes est donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif. Cette porosité est amenée à varier en fonction de la taille des microorganismes se trouvant dans le milieu de culture. En outre, l'unité filtrante passive décrite comporte huit couches. En fonction de la concentration à réaliser et de la nature des microorganismes, le nombre et/ou la nature et/ou l'épaisseur des couches peuvent aussi être adaptés.
La structure des toiles métalliques peut également être adaptée en fonction du milieu traité.
Cette structure originale pour une unité filtrante passive est particulièrement bien adaptée à la présente invention mais pourrait être aussi utilisée dans d'autres applications au sein d'un dispositif de concentration.
Une telle unité filtrante passive 10 permet notamment d'avoir de fines bulles de C02 après la traversée de l'unité filtrante passive 10, empêchant toute sédimentation de microalgues (ou autres organismes) dans le volume supérieur du concentrateur. En outre, pour nettoyer une telle unité filtrante passive 10, il suffit de la retourner et on peut de la sorte réaliser un auto-nettoyage en fonctionnement de l'unité filtrante passive.
Les différentes couches de l'unité filtrante passive 10 sont par exemple entourées par un joint d'étanchéité circulaire non représenté, réalisé dans une matière élastique. Ce joint pourrait aussi venir en outre enrober la face extérieure de chacune des toiles métalliques 40 pour maintenir une cohérence entre les couches de l'unité filtrante passive avant son montage dans un concentrateur 2.
Le dispositif de récolte de microalgues tel que représenté sur la figure 2 peut alors fonctionner comme expliqué ci-après. Ce dispositif est destiné à fonctionner en continu et par gravité.
Un milieu de culture, en provenance d'un photobioréacteur est introduit dans le premier concentrateur, celui le plus en amont. À titre purement illustratif, on suppose ici que la concentration en algues du milieu de culture est de 4 g/l de matière sèche. La hauteur de l'entrée 16 du premier concentrateur 2 est par exemple placée à environ 5 m du sol sur lequel repose ce concentrateur 2 (et les suivants).
On suppose ici et par la suite un fonctionnement en régime permanent du dispositif (et non pas la mise en route du procédé de récolte).
Le volume supérieur 14 du premier concentrateur 2, et des suivants, est entièrement rempli par le milieu de culture. Le couvercle 8 formé par une membrane semi-perméable à l'oxygène, ou comportant une telle membrane, permet à l'oxygène qui se dégage du milieu de culture de sortir du concentrateur.
Le milieu de culture exerce une pression sur l'unité filtrante passive 10, cette dernière permettant à la force de gravité d'agir par deux résultantes (sorties des volumes supérieur et inférieur). Chaque concentrateur pouvant avoir un diamètre différent de celui des autres concentrateurs, les unités filtrantes passives 10, qui présentent toutes de préférence une même structure, ont toutefois des dimensions adaptées (surface) à chaque fois au concentrateur 2 qui les contient. Le milieu de culture est alors concentré et de l'eau pure (ou à tout le moins dépourvue de microalgues) traverse l'unité filtrante passive 10 pour arriver dans le volume inférieur 12 du concentrateur. Comme déjà mentionné, le niveau d'eau N est maintenu constant dans chaque concentrateur 2, grâce notamment à la présence d'une électrovanne 36 sur chaque tuyau d'évacuation 34.
La présence de gaz carbonique (ou dioxyde de carbone : CO2) dans le volume inférieur 12 de chaque concentrateur 2 permet de maintenir une pression constante dans le volume inférieur 12. Une diffusion lente du gaz carbonique à travers l'unité filtrante passive 10 permet de drainer lentement les microalgues se trouvant dans le volume supérieur 14 vers la sortie 18 correspondante et empêche la sédimentation de microalgues dans le volume supérieur 14.
Dans chaque concentrateur 2, on constate un débit d'entrée DE1 du milieu de culture, un débit de sortie DS1 d'eau pure par le tuyau d'évacuation 34 et un débit de sortie DS2 de milieu de culture par le tuyau 20. On considère ici uniquement les débits liquides et non pas les débits gazeux liés notamment à l'introduction de gaz carbonique dans le système. On a alors l'équation suivante :
DE1 = DS1 + DS2
Les divers paramètres dimensionnels (notamment hauteurs de sortie et diamètre) peuvent être adaptés de manière à ce que DS1 = DS2 par exemple. Des électrovannes (non représentées) peuvent également être utilisées au niveau des tuyaux 20 afin de mieux gérer le processus de concentration des microalgues. Dans un tel cas, donné à titre d'exemple illustratif, on a alors une concentration en microalgues dans le concentrateur aval qui est le double de celle du milieu de culture dans le concentrateur amont. La concentration en microalgues double donc d'un concentrateur amont vers un concentrateur aval. De ce fait la viscosité du milieu varie. Les dimensions du tuyau 20, notamment le diamètre intérieur de celui-ci et le rayon de courbure des coudes 26, 30 seront avantageusement adaptées à chaque étage du dispositif de récolte selon l'invention.
En reprenant l'hypothèse d'un milieu de culture présentant une concentration initiale de 4 g/l à l'entrée 16 du premier concentrateur 2. Cette concentration est de 8 g/l à la sortie 18 de ces même concentrateur et, dans le cas illustré sur la figure 2 où sept concentrateurs sont disposés en série les uns à la suite des autres, la concentration en sortie du dispositif (c'est-à-dire en sortie du dernier concentrateur) est de 5 2 g/l.
Avec ces hypothèses numériques, si le débit d'entrée du système (avec sept concentrateurs 2) est de 10 000 l/h (soit 10 m3/h) avec une concentration du milieu algal de 4 g/l, le débit de sortie au niveau du tuyau 20 le plus en aval sera de 78 l/h avec une concentration de 512 g/l de matière sèche. En outre, 9922 I d'eau pure seront disponibles. Cette eau pourra être recyclée pour alimenter en eau des photobioréacteurs (nécessite un pompage) ou pour d'autres utilisations.
La concentration des microalgues se fait ici uniquement par gravité et en continu. Le système est de préférence parfaitement hermétique de manière à éviter toute contamination du milieu algal au cours du processus de concentration. Toutefois, il peut être envisagé d'avoir des concentrateurs sans couvercle. Un tel système est alors plus difficile à gérer à cause des risques de débordements.
Bien entendu, il est possible d'adapter le nombre de concentrateurs en fonction de la concentration du milieu de culture en entrée et/ou de la concentration voulue en sortie.
La présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation préférée décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif et représentée sur les dessins et aux variantes évoquées. Elle concerne toutes les variantes de réalisation à la portée de l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de récolte de microalgues se trouvant dans un milieu de culture, caractérisé en ce que le milieu de culture passe à travers un ensemble de réservoirs, dits concentrateurs (2), successifs définissant ainsi une succession de concentrateurs amont et aval, en ce que chaque concentrateur (2) possède, d'une part, une enveloppe définissant un espace intérieur et, d'autre part, une unité filtrante passive (10) séparant ledit espace intérieur en un volume supérieur (14) et un volume inférieur (12), en ce que le volume supérieur (14) comporte une entrée (16) permettant l'introduction d'un milieu de culture dans ledit volume supérieur (14) et une sortie (18) disposée en position basse par rapport à l'entrée (16) permettant d'extraire un milieu de culture plus concentré en microalgues hors du volume supérieur (14), en ce que le volume inférieur (12) comporte une sortie (32) permettant d'extraire un liquide du volume inférieur (12), en ce que l'entrée (16) du volume supérieur (14) d'un concentrateur aval est reliée à la sortie (18) du volume supérieur (14) du concentrateur amont, et en ce qu'un milieu de culture concentré est récolté à la sortie (18) du volume supérieur (14) d'un concentrateur (2).
2. Procédé de récolte de microalgues selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'entrée (16) du volume supérieur (14) d'un concentrateur amont se trouve à une altitude supérieure à l'entrée (16) du volume supérieur (14) du concentrateur aval.
3. Procédé de récolte de microalgues selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que du dioxyde de carbone est injecté dans le volume inférieur (12) d'au moins un concentrateur (2).
4. Dispositif pour la récolte de microalgues, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de réservoirs, dits concentrateurs (2), successifs définissant ainsi une succession de concentrateurs amont et aval, en ce que chaque concentrateur (2) possède, d'une part, une enveloppe définissant un espace intérieur et, d'autre part, une unité filtrante passive (10) séparant ledit espace intérieur en un volume supérieur (14) et un volume inférieur (12), en ce que le volume supérieur (14) comporte une entrée (16) permettant l'introduction d'un milieu de culture dans ledit volume supérieur (14) et une sortie (18) disposée en position basse par rapport à l'entrée (16) permettant d'extraire un milieu de culture plus concentré en microalgues hors du volume supérieur (14), en ce que le volume inférieur (12) comporte une sortie (32) permettant d'extraire un liquide du volume inférieur (12), et en ce que l'entrée (16) du volume supérieur (14) d'un concentrateur aval est reliée à la sortie (18) du volume supérieur (14) du concentrateur amont.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'entrée (16) du volume supérieur (14) d'un concentrateur amont se trouve à une altitude supérieure à l'entrée (16) du volume supérieur (14) du concentrateur aval.
6. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le volume inférieur (12) d'au moins un concentrateur comporte des moyens (38) permettant l'injection d'un gaz sous pression à l'intérieur dudit volume inférieur (12).
7. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que tous les concentrateurs (2) sont posés sur un même plan.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que toutes les unités filtrantes passives (10) du dispositif sont disposées à une même hauteur.
9. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le volume supérieur (14) d'au moins un concentrateur (2) présente dans sa partie haute une membrane semi perméable à l'oxygène et/ou une membrane semi perméable à l'hydrogène, permettant à de l'oxygène et/ou à de l'hydrogène de sortir du concentrateur.
10. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce qu'une unité filtrante passive (10) d'un concentrateur (2) comporte deux toiles métalliques (40) entre lesquelles se trouvent des membranes filtrantes (42, 44, 46) dont la porosité est décroissante depuis une toile métallique (40) vers le centre de l'unité filtrante passive (10).
EP12717395.3A 2011-05-02 2012-03-27 Procédé pour la récolte de microalgues et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé Withdrawn EP2705132A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1101349A FR2974813B1 (fr) 2011-05-02 2011-05-02 Procede pour la recolte de microalgues et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede
PCT/FR2012/050640 WO2012150390A1 (fr) 2011-05-02 2012-03-27 Procédé pour la récolte de microalgues et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2705132A1 true EP2705132A1 (fr) 2014-03-12

Family

ID=46017957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP12717395.3A Withdrawn EP2705132A1 (fr) 2011-05-02 2012-03-27 Procédé pour la récolte de microalgues et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20140065701A1 (fr)
EP (1) EP2705132A1 (fr)
CN (1) CN103597066A (fr)
FR (1) FR2974813B1 (fr)
WO (1) WO2012150390A1 (fr)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013015969B4 (de) * 2013-09-25 2016-11-10 Celldeg Gbr(Vertretungsberechtigter Gesellschafter: Prof.Dr. Rudolf Ehwald, 10115 Berlin Labor-Photobioreaktor
WO2016060892A1 (fr) * 2014-10-16 2016-04-21 University Of South Florida Systèmes et procédés pour cultiver des algues
CN104630066A (zh) * 2015-01-30 2015-05-20 河北农业大学 一种微藻收集和浓缩的方法与装置
US11767501B2 (en) 2016-05-09 2023-09-26 Global Algae Technology, LLC Biological and algae harvesting and cultivation systems and methods
EP3964281A1 (fr) 2016-05-09 2022-03-09 Global Algae Technology, LLC Procédé de récolte d'algues
CN112359075A (zh) * 2020-10-15 2021-02-12 云南维他源生物科技有限公司 岩藻黄质规模化生产方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4148731A (en) * 1977-12-27 1979-04-10 Brigante Miguel F Multi-stage apparatus for the separation of finely divided solids from liquids
US6524486B2 (en) * 2000-12-27 2003-02-25 Sepal Technologies Ltd. Microalgae separator apparatus and method
US20020185426A1 (en) * 2001-04-26 2002-12-12 Bealer Leroy J. Environmental flexible remediation system
CA2564007C (fr) * 2004-04-22 2011-05-31 Siemens Water Technologies Corp. Appareil de filtration comprenant un bioreacteur a membrane et une cuve de traitement pour la digestion de matieres organiques
US8198055B2 (en) * 2007-06-08 2012-06-12 Coskata, Inc. Process for converting syngas to liquid products with microorganisms on two-layer membrane
WO2009082696A1 (fr) * 2007-12-21 2009-07-02 Aurora Biofuels, Inc. Procédés de concentration de microalgues
JP2010045983A (ja) * 2008-08-19 2010-03-04 Takenaka Komuten Co Ltd プランクトン藻類の回収装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2012150390A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20140065701A1 (en) 2014-03-06
CN103597066A (zh) 2014-02-19
FR2974813A1 (fr) 2012-11-09
FR2974813B1 (fr) 2015-08-07
WO2012150390A1 (fr) 2012-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2705132A1 (fr) Procédé pour la récolte de microalgues et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé
BE1009306A5 (fr) Bioreacteur.
EP1121414B1 (fr) Procede pour ameliorer le rendement d'un photobioreacteur
EP2483384B1 (fr) Photo-bioréacteur couche mince à haute productivité volumique
FR3056600A1 (fr) Dispositif d'exposition a la lumiere d'une solution algale, photobioreacteur et procede de demarrage associes
EP3871760A1 (fr) Système d agitation et bassin muni d'un tel système d agitation
FR2543012A1 (fr)
FR2685344A1 (fr) Dispositif de production intensive et controlee de micro-organismes photosynthetiques fragiles.
EP3342282A1 (fr) Dispositif de filtration pour système de production aquaponique
EP2480654B1 (fr) Dispositif et systeme de filtration
CH700388A2 (fr) Photobioréacteur-digesteur pour la culture de microorganismes photosynthétiques et la production de biogaz.
WO2019030434A1 (fr) Procédé de fermentation d'un jus contenant des sucres et appareil pour sa mise en œuvre
WO2019025670A1 (fr) Système de récolte de micro-algues et d'exsudats de micro- algues dans une eau de culture chargée, comportant une circulation tangentielle sur une membrane filtrante
CA2529641C (fr) Procede de digestion anaerobie de boues et digesteur
FR3030481A1 (fr) Dispositif mobile de traitement biologique des eaux usees du type a bioreacteur.
CA3210647A1 (fr) Digesteur a volume de ciel gazeux reduit
WO2009047259A1 (fr) Digesteur anaerobie lavable avec biofilm fixe
FR2927099A1 (fr) Dispositif d'alimentation sequentiel notamment d'un bac de filtration
FR2909371A1 (fr) Cuve mobile de traitement d'effluents de carenage
EP0325643B1 (fr) Appareil pour le traitement anaerobie d'eaux usees
WO2022123032A1 (fr) Systeme, procede et ensemble pour la culture cellulaire
WO1990009430A1 (fr) Biophotoreacteur a materiel photosynthetique immobilise
FR3103079A1 (fr) Dispositif de culture végétale invitro par immersion temporaire dans un liquide nutritif
FR3011544A1 (fr) Dispositif et procede d'epaississement de boue
FR2762326A1 (fr) Procede pour ameliorer le rendement d'un photobioreacteur

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20131126

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20151001