FR3054562A1 - Instalation pour la culture en bassin de microorganismes photosynthetiques et notamment de micro-algues - Google Patents

Instalation pour la culture en bassin de microorganismes photosynthetiques et notamment de micro-algues Download PDF

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Abstract

L'installation pour la culture de microorganismes photosynthétiques, notamment de micro-algues, comporte un bassin de culture (1) destiné à contenir un milieu de culture nutritif liquide (M) contenant les microorganismes photosynthétiques, des moyens (12) de mise en circulation dans le bassin du milieu de culture nutritif liquide (M) contenant les microorganismes photosynthétiques, et des moyens de régulation de la température du milieu de culture nutritif liquide contenant les microorganismes photosynthétiques. L'installation comporte en outre au moins une bâche (4), qui laisse passer le rayonnement solaire, et qui est mobile, et notamment rétractable ou enroulable, et permet de recouvrir tout ou partie de la surface du milieu de culture nutritif liquide (M) contenu dans le bassin de culture (1).

Description

Domaine technique
La présente invention concerne la culture en bassin de microorganismes photosynthétiques, et notamment de micro-algues. L’invention s’applique à la culture de tout organisme photosynthétique, c’est-à-dire toute forme de vie susceptible de développement et de photosynthèse dans un milieu de culture nutritif liquide approprié, en présence de rayonnement solaire et de gaz riche en carbone, tel que du dioxyde de carbone.
Art antérieur
Parmi les microorganismes photosynthétiques concernés par l'invention figurent plus particulièrement, mais non exclusivement, les végétaux aquatiques comme par exemple les micro-algues de type spiruline par exemple, les protonémas de mousse, les petites macro-algues et les cellules isolées de plantes multicellulaires. Ces végétaux aquatiques présentent des propriétés intéressantes dans les domaines notamment de la pharmacie, de la nutrition humaine et animale, de la dermo-cosmétologie, de l'énergie et de l'environnement.
La culture de ces microorganismes photosynthétiques est réalisée dans un réacteur photosynthétique contenant un milieu de culture nutritif liquide approprié recevant un flux de lumière, et notamment un rayonnement solaire. La difficulté de cultiver des microorganismes photosynthétiques tient au fait qu'ils constituent eux-mêmes des obstacles au passage de la lumière. La croissance de la culture va donc se stabiliser lorsque la lumière ne pénétrera plus dans l'épaisseur de la culture. Ce phénomène est appelé l'auto-ombrage.
La réaction de photosynthèse s'accompagne également d'une consommation de gaz carbonique (CO2) et d'une production d'oxygène (O2). L'excès d'oxygène inhibe la réaction, tandis que l'absence de gaz carbonique l'interrompt par défaut de substrat à transformer. Une interface gaz/liquide doit donc être aménagée pour les transferts de masse entre ces gaz et la phase liquide. Afin de favoriser ces échanges et d'éviter les hétérogénéités, la culture doit être le siège d'un mélange destiné à renouveler les organismes au niveau de l'interface optique susmentionnée et également au niveau de cette interface gaz/liquide.
Un premier mode de réalisation connu de réacteur photosynthétique consiste en un réacteur clos dit photobioréacteur, qui comprend une boucle fermée à l'intérieur de laquelle circule le milieu de culture liquide, ladite boucle fermée comprenant une canalisation de réaction pourvue de tronçons de réaction réalisés dans un matériau transparent au rayonnement lumineux (ou à la lumière), et une canalisation de retour assurant la liaison entre les deux extrémités opposées de la canalisation de réaction. Ce type de photobioréacteur est décrit notamment dans les demandes de brevet FR 2 943685, GB 2 118 572 A, GB 2 331 762 A, FR 2 685 344 Al et FR 2 875 511. Ces photobioréacteurs ne permettent pas une production de gros volume de microorganismes et sont donc réservés à la production de microorganismes à petite échelle.
Un deuxième mode de réalisation connu de réacteur photosynthétique, décrit par exemple dans les demandes de brevet WO2011/056517, US2014/0113276, WO2010/151837, US2007/0048859, consiste en un récipient ouvert de type bassin ou bac, qui contient un milieu de culture nutritif liquide contenant les microorganismes photosynthétiques. Ce milieu de culture est mélangé et est mis en circulation à l'intérieur du bassin, entre un point d’entrée du bassin et un point de sortie du bassin, par un ou plusieurs dispositifs mécaniques de brassage, par exemple de type roue à aubes ou pompes centrifuges.
De manière avantageuse par rapport aux photobioréacteurs susvisés, les cultures en bassin ainsi réalisées peuvent couvrir des surfaces importantes et sont ainsi adaptées à une production de microorganismes à grande échelle. Cette forme de culture est à l'origine de l'essentiel de la production mondiale actuelle de micro-algues, qui atteint plusieurs milliers de tonnes de poids sec. Les organismes photosynthétiques produits par ce type de réacteur sont essentiellement : - des algues dites extrêmophiles dont les milieux sont hostiles aux prédateurs et aux compétiteurs, comme par exemple les algues du type spiruline ou Dunaliella ; ou - des algues dites dominantes qui supportent les sollicitations mécaniques ou les contaminations mieux que les autres, comme par exemple les algues du type Chlorella, Scenedesmus, Skeletonema, Odontella ou Nannochloropsis.
La mise en circulation du milieu de culture dans le bassin au moyen de pompes centrifuges ou équivalent peut causer un cisaillement mécanique des microorganismes, et dans certains cas peut détériorer les microorganismes de manière importante. Ainsi, il est difficile de cultiver certaines micro-algues dites fragiles dans des réacteurs comportant des pompes centrifuges ou moyens équivalents pour faire circuler la culture.
Pour le développement optimal des microorganismes, il est par ailleurs important de maintenir la température du milieu de culture dans une gamme de températures prédéfinies, par exemple en fonction du type de microorganismes, entre 20°C et 40°C. La régulation de la température du milieu de culture peut être à l’origine d’une consommation d’énergie très importante, préjudiciable à la rentabilité de la production.
Objectif de l’invention
La présente invention a pour objectif à titre principal de proposer une nouvelle solution technique qui permet d’améliorer la culture en bassin de microorganismes photosynthétiques.
Résumé de l’invention
L’invention a ainsi pour objet un installation pour la culture de microorganismes photosynthétiques, notamment de micro-algues, comportant un bassin de culture destiné à contenir un milieu de culture nutritif liquide contenant les microorganismes photosynthétiques, des moyens de mise en circulation dans le bassin du milieu de culture nutritif liquide contenant les microorganismes photosynthétiques, et des moyens de régulation de la température du milieu de culture nutritif liquide contenant les microorganismes photosynthétiques.
De manière caractéristique selon l’invention, l’installation comporte en outre au moins une bâche, qui laisse passer le rayonnement solaire, et qui est mobile, et notamment rétractable ou enroulable, et permet de recouvrir tout ou partie de la surface du milieu de culture nutritif liquide (M) contenu dans le bassin de culture.
Plus particulièrement, et de manière optionnelle, l’installation de l’invention peut comporter les caractéristiques facultatives suivantes prises isolément ou en combinaison l’une avec l’autre :
lesdits moyens de régulation de température comportent des moyens de production d’un flux d’air qui a été chauffé ou refroidi et des moyens d’injection dans le milieu de culture nutritif liquide de tout ou partie de ce flux d’air chauffé ou refroidi.
- lesdits moyens de production permettent la production d’un flux d’air qui a été chauffé et humidifié ou refroidi et déshumidifié.
- lesdits moyens de production d’un flux d’air qui a été chauffé ou refroidi sont aptes à recycler une partie de l’air au-dessus du bassin de culture.
- lesdits moyens de production d’un flux d’air permettent le chauffage et humidification ou le refroidissement et la déshumidification dudit flux d’air, avant son injection dans le milieu de culture nutritif liquide, par contact direct de ce flux d’air avec un liquide dont la température est régulée.
- lesdits moyens de production d’un flux d’air qui a été chauffé ou refroidi comportent (a) une enceinte, qui contient un volume de liquide dont la température est régulée, et qui comporte au moins une ouverture d’évacuation d’air positionnée au-dessus de la surface dudit volume de liquide, (b) des moyens aérauliques, qui permettent en fonctionnement d’introduire un flux d’air d’entrant dans ledit volume de liquide contenu dans l’enceinte, au-dessous de la surface dudit volume de liquide, et de telle sorte qu’un flux d’air sortant, traité par contact direct avec ledit volume de liquide, remonte à l’intérieur de l’enceinte est évacué en dehors de ladite enceinte en passant à travers l’ouverture d’évacuation de l’enceinte.
la température du liquide dans l’enceinte est inférieure à la température de l’air au-dessus du bassin de culture ou est supérieure à la température de l’air au-dessus du bassin de culture.
l’installation comporte des moyens permettant l’extraction du milieu de culture d’au moins une partie d’air vicié après son passage dans le milieu de culture.
l’Installation comporte des moyens permettant d’injecter de l’air neuf, audessus du bassin de culture et/ou dans le milieu de culture nutritif liquide, et un échangeur thermique air-air qui permet un échange thermique entre ladite partie d’air vicié et ce flux d’air neuf, avant son injection au-dessus du bassin de culture et/ou dans le milieu de culture nutritif liquide.
l’installation comporte un système de récupération d’énergie qui permet de récupérer des calories dans ladite partie d’air vicié ou le cas échéant dans la partie d’air vicié qui est passée dans l’échangeur thermique, et de préférence qui permet au moins en partie le chauffage ou le refroidissement du flux d’air, et le cas échéant du liquide contenu dans l’enceinte.
tout ou partie dudit flux d’air chauffé ou refroidi est réinjecté dans le milieu de culture nutritif liquide contenant les microorganismes photosynthétiques de manière à participer à la mise en circulation, dans le bassin de culture, de ce milieu de culture nutritif liquide contenant les microorganismes photosynthétiques.
l’installation comporte une couverture rigide, laissant passer le rayonnement solaire et formant une toiture au-dessus du bassin de culture.
L’invention a également pour objet une utilisation de l’installation susvisée, pour la culture de microorganismes photosynthétiques, notamment de micro-algues.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-après d’une variante particulière de réalisation conforme à l’invention, laquelle description détaillée est donnée à titre d’exemple non limitatif et non exhaustif de l’invention et en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue d’ensemble d’une variante de réalisation d’une installation de l’invention, la couverture de type toiture au-dessus du bassin n’étant pas représentée ;
- la figure 2 est une vue schématique de l’installation de la figure 1 montrant notamment les moyens de régulation de la température du milieu de culture nutritif liquide dans le bassin de culture ;
- la figure 3 est une vue en coupe transversale de l’installation de la figure 1 dans le plan de coupe lll-lll de la figure 1 ;
- la figure 4 représente de manière schématique et complète l’installation de la figure 1 et les différents flux d’air mis en œuvre ;
- la figure 5 montre un exemple de réalisation d’un dispositif de traitement d’air pour la production d’un flux d’air chauffé ou refroidi, et pouvant être utilisé pour réaliser les moyens de régulation de la température du milieu de culture nutritif liquide dans le bassin de culture.
Description détaillée
On a représenté sur les figures 1 à 4 un exemple d’installation conforme à l’invention, permettant la culture en bassin de microorganismes photosynthétiques, et notamment de micro-algues.
Cette installation comporte un bassin 1 de type « raceway >>, qui est ouvert en partie supérieure, et qui contient le milieu de culture nutritif M sous forme liquide, dans lequel sont mélangés les microorganismes photosynthétiques, afin de permettre le développement de ces microorganismes sous l’action du rayonnement solaire.
Ce bassin 1 comprend deux couloirs de circulations 10, 11 : un premier couloir de circulation 10 (couloir de droite sur la figure 1 ) de l’avant AV vers l’arrière AR du bassin et comportant (figure 2) une conduite entrée E, un deuxième couloir de circulation 11 (couloir de gauche sur la figure 1 ) de l’arrière AR vers l’avant AV du bassin et comportant (figure 2) une conduite de sortie S. Les deux couloirs 10 et11 du bassin communiquent l’un avec l’autre en partie arrière AR.
De préférence, le fond des deux couloirs 10, 11 du bassin 1 forme une surface légèrement et continûment inclinée vers le bas depuis l’entrée E du bassin 1 jusqu’à la sortie S du bassin 1, de manière à faciliter la circulation du milieu de culture liquide M contenant les microorganismes entre la conduite d’entrée E et la conduite de sortie S du bassin.
La conduite de sortie S du bassin est en outre raccordée à l’extérieur du bassin à la conduite d’entrée E par un système 12 permettant la mise en circulation du milieu de culture liquide M contenant les microorganismes dans le bassin 1, plus particulièrement du couloir 11 vers le couloir 10 du bassin. Ce système de mise en circulation 12 est logé dans un local technique 13 à l’avant du bassin.
Ce système de mise en circulation 12 comporte un convoyeur 120 motorisé (visible en transparence sur la figure 2), qui est logé dans un carter 121 étanche, et qui comporte une bande de convoyage sans fin 120a muni de raclettes 120b. En fonctionnement, le système de convoyage 120 permet de faire circuler le milieu de culture M contenant les microorganismes entre la sortie de la conduite de sortie S du couloir 11 et l’entrée de la conduite d’entrée E du couloir 10.
La collecte des microorganismes peut facilement et avantageusement être effectuée à l’intérieur de ce carter 121, par une trappe de collecte ou équivalent (non représentée) prévue à cet effet.
L’installation comporte en outre des moyens de régulation de la température 2 du milieu de culture M contenant les microorganismes. Ces moyens de régulation de température 2 sont logés dans le local technique 13 et seront détaillés ultérieurement.
Le bassin 1 est en outre couvert sur toute sa surface par une couverture rigide 3 (Figure 3), qui est positionnée au-dessus et proximité du bassin 1. Cette couverture rigide 3 est dans un matériau laissant passer le rayonnement solaire, et est par exemple en polycarbonate. Cette couverture 3 permet de laisser passer le rayonnement solaire dans le milieu de culture M contenu dans le bassin 1, tout en isolant au moins partialement le milieu de culture de l’air ambiant extérieur dont la température peut être très différente de celle du milieu de culture M.
De préférence, l’installation comporte également sur chaque couloir de circulation 10, 11 une bâche 4 découvrable, et notamment une bâche rétractable ou enroulable, qui peut couvrir toute ou partie de la surface libre du milieu de culture nutritif M contenu dans le bassin 1 en étant très proche ou au contact de ce milieu M (figure 3). Cette bâche 4 est dans un matériau laissant passer le rayonnement solaire et permet avantageusement de réduire la consommation d’énergie nécessaire au maintien à la bonne température du milieu culture M.
En pratique, il est possible de laisser constamment les bâches 4 dans la position où elles couvrent toute la surface libre du milieu de culture nutritif M contenu dans le bassin 1 et de les retirer temporairement uniquement pour les nettoyer.
Lorsque le rayonnement solaire chauffe le milieu de culture de manière trop importante, il est également possible de découvrir tout ou partie du bassin en enroulant ou rétractant au moins une des deux bâches 4 de manière à éviter une trop forte montée en température du milieu de culture, ce qui réduit par ailleurs la consommation d’énergie pour le refroidissement de ce milieu de culture. Lorsque la température extérieure redescend (par exemple le soir et/ou la nuit), il est possible de remettre en place la ou les bâches 4 de manière à couvrir tout ou partie de la surface du milieu de culture M, et permettre une réduction de la consommation d’énergie nécessaire au maintien à la bonne température du milieu culture M.
Les moyens de régulation de température 2 susvisés comportent un dispositif 20 de production d’un flux d’air, qui selon le cas a été chauffé ou refroidi, de manière à être porté à une température prédéfinie.
Plus particulièrement, ce dispositif 20 permet la production d’un flux d’air refroidi ou chauffé, avant son injection dans le milieu de culture M du bassin de culture 1, par contact direct de ce flux d’air avec un liquide, et notamment de l’eau, qui est stocké dans une enceinte et dont la température est régulée.
Ce type de dispositif 20 a par exemple été décrit en détail dans la demande de brevet internationale WO2015/086979 à laquelle l’homme du métier pourra se référer.
On a représenté sur la figure 5 un exemple particulier de réalisation d’un dispositif 20, étant précisé que l’invention n’est pas limitée à ce type particulier de dispositif, mais s’étend plus généralement à la mise en œuvre de tout dispositif 20 permettant la production d’un flux d’air à une température prédéfinie, qui selon le cas a été chauffé ou refroidi, avant son injection dans le milieu de culture M du bassin de culture 1. Dans le cadre général de l’invention, le refroidissement ou le chauffage d’un flux d’air peut être obtenu par tout moyen et pas nécessairement par contact direct de ce flux air avec un liquide dont la température est régulée.
En référence à la variante particulière de réalisation de la figure 5, ίο ce dispositif 20 comporte une enceinte fermée 200, qui comprend une paroi supérieure 200a, une paroi de fond 200b et une paroi latérale 200c reliant la paroi supérieure 200a à la paroi de fond 200b.
Dans cet exemple particulier, la paroi latérale 200c de l’enceinte 200 est de forme tubulaire, mais pourrait dans le cadre de l’invention avoir une toute autre forme.
L’enceinte 200 contient dans le fond un volume de liquide V, de hauteur H, dont la température est régulée. Ce liquide est de préférence de l’eau, mais dans le cadre de l’invention il est possible d’utiliser tout type de liquide.
L’enceinte 200 comporte également une ouverture d’admission d’air 201 et une ouverture d’évacuation d’air 202 positionnées en dehors du volume de liquide V. Dans cette variante, mais de manière non limitative de l’invention, l’ouverture d’admission d’air 201 est réalisée dans la paroi supérieure 200a de l’enceinte 200 et l’ouverture d’évacuation d’air 202 est réalisée dans la paroi latérale 200c de l’enceinte.
Le dispositif 20 comporte des moyens de renouvellement 205 du liquide permettant d’alimenter automatiquement l’enceinte 200 avec du liquide L de manière maintenir constamment un volume minimum de liquide dans l’enceinte 200.
En référence à la figure 4, Le dispositif 20 comporte également des moyens 203 de régulation de la température du liquide contenu dans l’enceinte 200. Ces moyens de régulation de température 203 ont pour fonction de maintenir à une température prédéfinie Tiiquide le liquide L dans l’enceinte 200.
Plus particulièrement, dans l’exemple de la figure 4, les moyens de régulation 203 de la température du liquide contenu dans l’enceinte 200 comportent :
- un circuit hydraulique 2030 équipé d’une pompe 2031 et permettant de faire circuler une partie du liquide L contenu dans l’enceinte 200 du dispositif 20 à l’extérieur de l’enceinte 200 et de réintroduire ce liquide dans l’enceinte 200,
- des moyens de chauffage (ou dans une autre variante de refroidissement) du liquide circulant dans le circuit 2030 , sous la forme d’un ballon tampon 2032 contenant un liquide, et notamment de l’eau maintenue à la température Tiiquide souhaitée, et d’un échangeur 2033 permettant le transfert de calories entre le liquide du ballon tampon et le liquide circulant dans le circuit 2030.
En référence à la figure 4, le dispositif 20 comporte également des moyens d’injection d’air 204, qui permettent de créer et d’introduire, dans le volume V de liquide contenu dans l’enceinte 200, un flux d’air F entrant en provenance de l’extérieur de l’enceinte 200. Dans la variante particulière illustrée sur la figure 4, ces moyens d’injection d’air 204 comportent plus particulièrement un compresseur d’air 2041, par exemple de type ventilateur et un tube d’injection 2042.
Le tube d’injection 2042 est raccordé à son extrémité supérieure à la sortie du compresseur d’air 2041 et passe à travers l’ouverture d’admission d’air 201 de l’enceinte 200. L’extrémité inférieure 2042a du tube d’injection 2042 est ouverte et forme une sortie d’air. Cette extrémité inférieure 2042a ouverte du tube d’injection 2042 est plongée dans le volume V de liquide, en étant positionnée à une profondeur Hi, qui correspond à la distance entre la surface S du volume V de liquide et la sortie d’air 2042a du tube 2042.
Plus particulièrement en référence aux figures 1 et 3, l’admission du compresseur d’air 2042 est raccordée à une tubulure d’admission d’air 21 ayant deux entrées d’air 21 a et 21 b (figure 4) qui dans cet exemple particulier, sont positionnées respectivement au-dessus des deux couloirs 10 et 11 du bassin 1, dans l’espace située entre ce bassin 1 et la couverture 3. L’ouverture d’évacuation 202 du dispositif 20 est raccordée à une tubulure d’évacuation 22 (figures 2 et 4) dont la sortie 22a débouche dans le carter 121 susvisé qui relie les deux couloirs de circulation 10 et 11 du bassin 1.
En fonctionnement, lorsque le compresseur d’air 2041 du dispositif 20 fonctionne, il aspire de l’air au-dessus du bassin 1 par la tubulure d’amission 21, et il pousse cet air dans le tube d’injection 2042 sous la forme d’un flux d’air F entrant, qui est à une température initiale Tinîtîaie correspondant sensiblement à la température de l’air ambiant au-dessus du bassin 1.
Ce flux d’air F entrant à la température initiale Tinîtîaie est injecté, en sortie du tube 2042, directement dans le volume V de liquide, au-dessous de la surface du volume V de liquide, et passe à travers ce volume V de liquide qui est à une température Tuquide régulée, différente de la température initiale Tinitiaie. Au cours du passage de ce flux d’air dans le volume V de liquide, il se produit un échange thermique par contact direct entre l’air et le liquide, de telle sorte que de l’air (refroidi ou chauffé selon le cas) ressort du volume de liquide et qu’un flux d’air F’ refroidi ou chauffé remonte dans l’enceinte 200 pour être évacué par l’ouverture d’évacuation 202. Ce flux d’air F’ à la sortie de du dispositif 20 présente une température finale Tnnaie proche, et de préférence sensiblement identique, à la température Tuquide du volume V de liquide contenu dans l’enceinte.
Lorsque la température du liquide ÏLiquide est inférieure à la température initiale T initiale, le flux d’air F’ après passage de l’air dans le volume V de liquide a été refroidi. Il en résulte concomitamment que le flux d’air F’ sortant du dispositif 20 a été déshumidifié par rapport au flux d’air entrant F, l’humidité absolue (poids d’eau par volume d’air) dans le flux d’air F’ sortant étant inférieure à l’humidité absolue du flux d’air F entrant. A l’inverse, lorsque la température du liquide ÏLiquide est supérieure à la température initiale Tinitiaie, le flux d’air F’ après passage de l’air dans le volume de liquide V a été chauffé. Il en résulte concomitamment que le flux d’air F’ sortant du dispositif 20 a été humidifié par rapport aux flux d’air entrant F, l’humidité absolue (poids d’eau par volume d’air) dans le flux d’air F’ sortant étant supérieure à l’humidité absolue du flux d’air F entrant.
Le flux d’air F’ refroidi ou chauffé à une température finale ÏFinaie proche, et de préférence sensiblement identique, à la température Tuquide du volume V de liquide, remonte à l’intérieur de l’enceinte 200, puis est évacué en dehors du dispositif 20 en étant au moins en partie injecté directement dans le milieu de culture M contenant les microorganismes et circulant dans le carter 121. Il en résulte que ce flux d’air F’ refroidi ou chauffé permet de maintenir le milieu de culture dans le bassin 1 à la bonne température (par exemple dans une plage comprise entre 15°C et 40°C).
Lorsque la température du milieu de culture dans le bassin 1 est trop basse et que milieu de culture dans le bassin 1 doit être réchauffé, le flux d’air F’ sera un flux d’air réchauffé et humidifié par le volume V de liquide. Après passage du flux d’air F’ dans le milieu de culture M, cet air est refroidi et déshumidifié. La condensation de cet air permet un transfert thermique important (chaleur latente) vers le milieu de culture M.
A l’inverse, lorsque la température du milieu de culture dans le bassin 1 est trop élevée du fait d’un réchauffement trop important par le rayonnement solaire et que le milieu de culture dans le bassin 1 doit être refroidi, le flux d’air F’ sera un flux d’air refroidi et déshumidifié par le volume de liquide V. Après passage du flux d’air F’ dans le milieu de culture M, cet air est réchauffé et humidifié et le milieu de culture M subit une évaporation. Cette évaporation du milieu de culture M permet un transfert thermique important (chaleur latente) du milieu de culture M vers le flux d’air F’.
De préférence, mais non nécessairement, cette injection du flux d’air F’ refroidi ou chauffé à une température finale Tnnaie est réalisée de telle sorte que cet air permet également de participer à la mise en circulation, dans le bassin de culture 1, du milieu de culture M contenant les microorganismes photosynthétiques. On évite ainsi avantageusement la mise œuvre de pompes centrifuges ou équivalents qui pourraient altérer les microorganismes.
Eventuellement pour faciliter la mise en circulation du milieu de culture M dans le bassin depuis l’entrée E du couloir 10 vers la sortie S du couloir 11, il est également possible de mettre en œuvre une ou plusieurs roues à aubes dans le couloir 0 et/ou dans le couloir 11.
En référence à la figure 2, le carter 121 est en outre pourvu dans sa partie supérieure d’une ouverture d’évacuation 121a associée à un compresseur d’air 206, type ventilateur, permettant d’aspirer une partie de l’air dans le carter 121. Ce compresseur d’air 206 est en outre raccordée en sortie à une tubulure d’évacuation d’air 206a qui est identifiée sur la figure 4, mais qui pour des raisons de simplification et de clarté n’a pas été représentée sur la figure 2. En référence à la figure 4, grâce à la mise en oeuvre de ce compresseur d’air 206, au moins une partie A du flux d’air F’ qui a été injecté dans le carter 121 est extraite après son passage dans le milieu de culture M.
Il convient ici de noter que les microorganismes du milieu de culture M produisent par photosynthèses des molécules X qui dépendent du type de microorganismes, et qui généralement viennent de manière préjudiciable inhiber la réaction de photosynthèse. De manière non limitative et non exhaustive ces molécules X sont exemple de l’oxygène ou de l’azote. De manière bénéfique pour la réaction de photosynthèse, grâce à l’injection du flux d’air F’ dans milieu de culture M contenu dans le carter 121 et à l’extraction d’au moins une partie A d’air vicié après passage dans le milieu de culture M, on rééquilibre le milieu de culture M en extrayant avec cet air A vicié un partie des molécules X (par exemple oxygène ou azote) produites par les microorganismes.
Plus particulièrement, dans cette variante cet air A vicié est redirigée vers un échangeur thermique 5, de type air-air, pour modifier la température d’un air neuf G propre chargé ( riche en CO2) qui est aspiré à l’extérieur de l’installation avant d’être injecté, au moyen d’un système de tubulures 6 pourvues de sorties d’air 6a, au-dessus du bassin 1 et/ou directement dans le milieu de culture M.
Par exemple, et de manière non limitative, l’air A vicié est à une température de 35°C et l’air neuf G avant son introduction dans l’échangeur 5 est à une température proche de 0°c et l’air neuf G’ après son passage dans l’échangeur air-air 5 est chauffé à une température de l’ordre de 20°C.
En référence à la figure 3, l’air A’ vicié, après son passage dans l’échangeur 5, passe dans un système récupération d’énergie 7 qui permet de récupérer une partie au moins des calories de ce air A’ pour les transférer au liquide contenu dans le ballon tampon 2032. Dans cet exemple, ce système de récupération d’énergie 7 comporte un dispositif 70 du même type que le dispositif 20 précédemment décrit, couplé à une pompe à chaleur eau-eau 71. Cette pompe à chaleur 71 permet de récupérer une partie des calories stockées dans le volume de liquide contenu dans l’enceinte du dispositif 70 et de les transférer au liquide du ballon tampon 2032.
Dans une autre variante, un système récupération d’énergie 7 pourrait être utilisé également pour récupérer une partie au moins des calories de l’air A vicié (avant passage dans l’échangeur thermique 5 ou en cas d’absence de mise en œuvre d’un d’échangeur thermique 5) pour les transférer au liquide contenu dans le ballon tampon 2032.

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS
    1. Installation pour la culture de microorganismes photosynthétiques, notamment de micro-algues, comportant un bassin de culture (1 ) destiné à contenir un milieu de culture nutritif liquide (M) contenant les microorganismes photosynthétiques, des moyens de mise en circulation dans le bassin du milieu de culture nutritif liquide (M) contenant les microorganismes photosynthétiques, et des moyens de régulation de la température du milieu de culture nutritif liquide contenant les microorganismes photosynthétiques, caractérisée en ce qu’elle comporte en outre au moins une bâche (4), qui laisse passer le rayonnement solaire, et qui est mobile, et notamment rétractable ou enroulable, et permet de recouvrir tout ou partie de la surface du milieu de culture nutritif liquide (M) contenu dans le bassin de culture (1).
  2. 2. Installation selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens de régulation de température (2) comportent des moyens (20) de production d’un flux d’air (F’) qui a été chauffé ou refroidi et des moyens d’injection dans le milieu de culture nutritif liquide (M) de tout ou partie de ce flux d’air (F’) chauffé ou refroidi.
  3. 3. Installation selon la revendication 2, dans laquelle lesdits moyens (20) de production permettent la production d’un flux d’air (F’) qui a été chauffé et humidifié ou refroidi et déshumidifié.
  4. 4. Installation selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, dans laquelle lesdits moyens (20) de production d’un flux d’air (F’) qui a été chauffé ou refroidi sont aptes à recycler une partie de l’air au-dessus du bassin de culture (1).
  5. 5. Installation selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans laquelle lesdits moyens (20 ) de production d’un flux d’air (F’) permettent le chauffage et humidification ou le refroidissement et la déshumidification dudit flux d’air (F’), avant son injection dans le milieu de culture nutritif liquide (M), par contact direct de ce flux d’air avec un liquide (L) dont la température est régulée.
  6. 6. Installation selon la revendication 5, dans laquelle lesdits moyens (20) de production d’un flux d’air (F’) qui a été chauffé ou refroidi comportent
    - une enceinte (200), qui contient un volume (V) de liquide dont la température (Tiiquide) est régulée, et qui comporte au moins une ouverture d’évacuation d’air (202) positionnée au-dessus de la surface (S) dudit volume (V) de liquide,
    - des moyens aérauliques (2041, 2042), qui permettent en fonctionnement d’introduire un flux d’air d’entrant (F) dans ledit volume (V) de liquide contenu dans l’enceinte, au-dessous de la surface (S) dudit volume (V) de liquide, et de telle sorte qu’un flux d’air (F’) sortant, traité par contact direct avec ledit volume de liquide (V), remonte à l’intérieur de l’enceinte (200) est évacué en dehors de ladite enceinte (200) en passant à travers l’ouverture d’évacuation (202) de l’enceinte.
  7. 7. Installation selon la revendication 6, dans laquelle la température du liquide (L) dans l’enceinte (200) est inférieure à la température de l’air au-dessus du bassin de culture (1) ou est supérieure à la température de l’air au-dessus du bassin de culture (1).
  8. 8. Installation selon l’une quelconque des revendications 2 à 7, comportant des moyens (206) permettant l’extraction du milieu de culture (M) d’au moins une partie (A) d’air vicié après son passage dans le milieu de culture.
  9. 9. Installation selon la revendication 8, comportant des moyens (6) permettant d’injecter de l’air neuf (G ;G’), au-dessus du bassin de culture et/ou dans le milieu de culture nutritif liquide (M), et un échangeur thermique air-air (5) qui permet un échange thermique entre ladite partie (A) d’air vicié et ce flux d’air neuf (G), avant son injection au-dessus du bassin de culture (1) et/ou dans le milieu de culture nutritif liquide (M).
  10. 10. Installation selon la revendication 8 ou 9, comportant en outre un système de récupération d’énergie (7) qui permet de récupérer des calories dans ladite partie (A) d’air vicié ou le cas échéant dans la partie (A’) d’air vicié qui est passée dans l’échangeur thermique (5), et de préférence qui permet au moins en partie le chauffage ou le refroidissement du flux d’air (F’), et le cas échéant du liquide contenu dans l’enceinte (200).
  11. 11. Installation selon l’une quelconque des revendications 2 à 10, dans laquelle tout ou partie dudit flux d’air (F’) chauffé ou refroidi est réinjecté dans le milieu de culture nutritif liquide (M) contenant les microorganismes photosynthétiques de manière à participer à la mise en circulation, dans le bassin de culture (1), de ce milieu de culture nutritif liquide (M) contenant les microorganismes photosynthétiques.
  12. 12. Installation selon l’une quelconque des revendications précédentes comportant une couverture rigide (3), laissant passer le rayonnement solaire et formant une toiture au-dessus du bassin de culture (1).
  13. 13. Utilisation de l’installation visée l’une quelconque des revendications précédentes, pour la culture de de microorganismes photosynthétiques, notamment de micro-algues.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202100025295A1 (it) * 2021-10-01 2023-04-01 Graziano Forni Impianto per la produzione di microalghe

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH700388A2 (fr) * 2009-02-01 2010-08-13 Algues Energy Systems Ag Photobioréacteur-digesteur pour la culture de microorganismes photosynthétiques et la production de biogaz.
WO2012162045A1 (fr) * 2011-05-20 2012-11-29 General Atomics Système de culture de micro-algues pour conditions climatiques froides
CA2761251A1 (fr) * 2011-12-07 2013-06-07 Soheyl S.M. Mottahedeh Bioreacteur a edification rapide
WO2016071648A2 (fr) * 2014-11-06 2016-05-12 Starklab Dispositif de production et de traitement d'un flux gazeux a travers un volume de liquide, installation et procédé mettant en oeuvre ce dispositif

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH700388A2 (fr) * 2009-02-01 2010-08-13 Algues Energy Systems Ag Photobioréacteur-digesteur pour la culture de microorganismes photosynthétiques et la production de biogaz.
WO2012162045A1 (fr) * 2011-05-20 2012-11-29 General Atomics Système de culture de micro-algues pour conditions climatiques froides
CA2761251A1 (fr) * 2011-12-07 2013-06-07 Soheyl S.M. Mottahedeh Bioreacteur a edification rapide
WO2016071648A2 (fr) * 2014-11-06 2016-05-12 Starklab Dispositif de production et de traitement d'un flux gazeux a travers un volume de liquide, installation et procédé mettant en oeuvre ce dispositif

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202100025295A1 (it) * 2021-10-01 2023-04-01 Graziano Forni Impianto per la produzione di microalghe

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