FR3065966A1

FR3065966A1 - Systeme de culture et de recolte de microalgues

Info

Publication number: FR3065966A1
Application number: FR1753925A
Authority: FR
Inventors: Maurice Lascombe; Yannick Robert Besson Alexandre
Original assignee: Sas Alg&you Alg And You
Current assignee: Sas Alg&you Alg And You
Priority date: 2017-05-04
Filing date: 2017-05-04
Publication date: 2018-11-09

Abstract

La présente invention concerne un système et un procédé de culture et de récolte de microalgues en solution (14). Le système comporte un réacteur de culture (10) destiné à contenir une solution de microalgues, une cuve de récolte (16) destinée à recevoir au moins une partie de ladite solution (14) en vue d'une filtration et d'une récolte des microalgues, la cuve (16) étant séparée en deux compartiments (19a, 19b) par au moins un filtre (20) configuré pour retenir les microalgues, et des moyens de raccordement fluidique du réacteur (10) à la cuve (16).

Description

@ Titulaire(s) : SAS ALG&YOU (ALG AND YOU).

O Demande(s) d’extension :

Mandataire(s) : CASSIOPI Société à responsabilité limitée.

® SYSTEME DE CULTURE ET DE RECOLTE DE MICROALGUES.

FR 3 065 966 - A1 (57) La présente invention concerne un système et un procédé de culture et de récolte de microalgues en solution (14). Le système comporte un réacteur de culture (10) destiné à contenir une solution de microalgues, une cuve de récolte (16) destinée à recevoir au moins une partie de ladite solution (14) en vue d'une filtration et d'une récolte des microalgues, la cuve (16) étant séparée en deux compartiments (19a, 19b) par au moins un filtre (20) configuré pour retenir les microalgues, et des moyens de raccordement fluidique du réacteur (10) à la cuve (16).

SYSTÈME DE CULTURE ET DE RÉCOLTE DE MICROALGUES

DOMAINE TECHNIQUE [0001] La présente invention concerne notamment un système et un procédé de culture et de récolte de microalgues.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE [0002] La culture de microalgues a connu un important développement ces trente dernières années. Initialement utilisées pour la nutrition animale en aquaculture, les microalgues sont aujourd’hui exploitées dans de nombreux secteurs d’activité tels que l’énergie, la cosmétique et la pharmacie. Leurs vertus nutritives ainsi que le faible coût de leur culture font des microalgues, telles que la spiruline ou chlorella, une ressource alimentaire d’intérêt tant pour l’alimentation humaine que animale. Selon l’organisation des nations unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO), la spiruline pourrait même participer à la lutte contre la malnutrition.

[0003] Les microalgues sont en général produites dans un réacteur de culture du type photobioréacteur, qui comprend un milieu propice à la culture des microalgues. Les microalgues sont généralement soumises dans le réacteur à un rayonnement lumineux qui favorise leur multiplication.

[0004] Les microalgues sont produites en suspension dans une solution liquide et doivent être séparées de leur milieu de culture par filtration, en vue de leur utilisation et en particulier de leur consommation.

[0005] Les microalgues peuvent être séparées de leur milieu de culture par simple filtration. Cependant, les fortes concentrations en microalgues et leur production de polysaccharides dans le milieu de culture impliquent un colmatage rapide du filtre lors de la récolte.

[0006] Pour lutter contre ce phénomène et augmenter la capacité de récolte, la présente invention propose un perfectionnement aux technologies existantes.

EXPOSÉ DE L’INVENTION [0007] L’invention propose à cet effet un système de culture et de récolte de microalgues en solution, le système comportant :

- un réacteur de culture destiné à contenir une solution de microalgues,

- une cuve de récolte destinée à recevoir au moins une partie de ladite solution en vue d’une filtration et d’une récolte des microalgues, la cuve étant séparée en deux compartiment par au moins un filtre configuré pour retenir les microalgues, et

- des moyens de raccordement fluidique du réacteur à la cuve, lesdits moyens de raccordement comportant :

au-moins un circuit d’air relié à une pompe et comportant un premier port débouchant à l’atmosphère, un deuxième port raccordé à la cuve et débouchant dans un premier desdits compartiments, et un troisième port raccordé au réacteur, et au moins un circuit de liquide comportant un quatrième port raccordé au réacteur, un cinquième port raccordé à la cuve et débouchant dans ledit premier compartiment, et un sixième port raccordé à la cuve et débouchant dans un second desdits compartiments.

[0008] Les moyens de raccordement fluidique permettent de relier le réacteur de culture, la cuve de récolte et la pompe de manière à créer un système indépendant et autonome de culture et de récolte des microalgues. En effet, la pompe (à air) du circuit d’air pouvant être classiquement et de manière connue en soi utilisée en pression et/ou en dépression, permet à la fois d’agiter et d’aérer la solution de microalgues dans le réacteur de culture ainsi que de générer des variations de pression au sein des différents compartiments de la cuve de récolte. Ces variations de pression permettent de générer des mouvements de fluide entre le réacteur de culture et la cuve de récolte : la récolte des microalgues en solution est ainsi réalisée par de simples variations de pression qui permettent, en plus, de fournir l’énergie nécessaire à la filtration des microalgues et le retour du filtrat dans le réacteur de culture.

[0009] La simplicité de la mise en œuvre du fonctionnement permet à toute personne, et notamment aux particuliers, de se doter d’un tel système de culture et de récolte et de produire des algues chez soi. Ce système n’est pas tributaire d’une contrainte de taille et peut donc se décliner en appareil électroménager de production de microalgues alimentaires. II permettrait ainsi de démocratiser l’usage des microalgues dans l’alimentation de tout un chacun et d’en faire un aliment à part entière.

[0010] Le système selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :

- le circuit d’air peut comporter :

un premier conduit de raccordement dont une extrémité est reliée à la pompe et une autre extrémité est reliée à une première voie d’une vanne dont une seconde voie définit ledit premier port, et/ou un second conduit de raccordement dont une extrémité est reliée à la pompe et une autre extrémité est reliée audit deuxième port, un troisième conduit, dit de dérivation, entre lesdits premier et second conduits de raccordement, dont une première extrémité est raccordée au premier conduit et une seconde extrémité est raccordée au second conduit,

- le second conduit comporte une vanne et/ou un clapet anti-retour,

-ledit premier port est positionné sur la cuve de récolte et débouche de préférence dans le premier compartiment de ladite cuve de récolte,

- le troisième conduit comporte une vanne,

- le troisième conduit s’étend entre deux vannes desdits premier et deuxième conduits et de préférence entre deux voies de vannes trois voies desdits premier et deuxième conduits,

-le second conduit comporte une vanne, de préférence entre l’extrémité reliée à la pompe et un point de raccordement au troisième conduit,

- le circuit d’air comprend un quatrième conduit comportant de préférence une vanne dont une extrémité est reliée audit second conduit, de préférence au voisinage de son extrémité reliée à la pompe, et dont l’extrémité opposée définit le troisième port et est destinée, par exemple, à être plongée dans la solution de microalgues,

- le quatrième conduit comprend un clapet anti-retour,

- le circuit de liquide comprend un cinquième conduit comprenant une extrémité définissant le quatrième port, située de préférence au voisinage d’une partie inférieure du réacteur de culture, et une autre extrémité qui est reliée par l’intermédiaire de sixième et septième conduits de raccordement respectivement auxdits premier et second compartiments,

- les sixième et septième conduits de raccordement comportent chacun un clapet anti-retour,

- les moyens de raccordement fluidique sont destinés à être fixés de manière amovible au réacteur de culture et/ou à la cuve de récolte,

- les moyens de raccordement fluidique et/ou le réacteur de culture et/ou la cuve de culture sont amovibles,

- les moyens de raccordement fluidique sont configurés pour prendre au moins trois configurations différentes :

o une première configuration, dite de production, dans laquelle aucun fluide ne circule du réacteur de culture vers la cuve de récolte et vice-versa, o une deuxième configuration, dite de remplissage, dans laquelle :

• au moins une partie de l’air contenu dans la cuve de récolte est mise en circulation vers le réacteur de culture via le circuit d’air, et • au moins une partie de la solution contenue dans le réacteur de culture est mise en circulation vers le premier compartiment de la cuve de récolte via le circuit de liquide, o une troisième configuration, dite de récolte, dans laquelle :

• de l’air est mis en circulation vers le premier compartiment de la cuve de récolte via le circuit d’air de manière à ce que de la solution traverse le filtre de la cuve de récolte et arrive dans le deuxième compartiment de la cuve de récolte, et • la solution filtrée contenue dans le deuxième compartiment de la cuve de récolte est mise en circulation vers le réacteur de culture via le circuit de liquide,

- lorsque les moyens de raccordement fluidique sont en configuration de production, de l’air extérieur au système est envoyé dans le réacteur de culture via le circuit d’air de manière à alimenter en dioxyde de carbone la solution de microalgues contenue dans le réacteur de culture,

- le circuit de liquide forme un Y, c’est-à-dire, est du type à trois branches,

- le fluide circulant dans la deuxième branche du Y (sixième conduit de raccordement) circule de préférence du réacteur de culture vers la cuve de récolte, et le fluide circulant dans la troisième branche du Y (septième conduit de raccordement) circule de préférence de la cuve de récolte vers le réacteur de culture,

- les moyens de raccordement fluidique comportent des électrovannes contrôlables par une unité centrale,

-le système comprend un premier capteur étant configuré pour indiquer à l’unité centrale à quel moment modifier la configuration des électrovannes des moyens de raccordement fluidique pour passer de la deuxième configuration à la troisième configuration, et un deuxième capteur étant configuré pour indiquer à l’unité centrale à quel moment modifier la configuration des moyens de raccordement fluidique de manière à passer de la troisième configuration à la première configuration,

- les deux capteurs sont situés à l’intérieur de la cuve de récolte et/ou du réacteur de culture et/ou dans les moyens de raccordement fluidique,

- les deux capteurs sont situés sur une face extérieure d’une paroi de la cuve de récolte et/ou du réacteur de culture et/ou des moyens de raccordement fluidique, ,

- les moyens de raccordement fluidique sont destinés à être fixés au réacteur de culture et/ou à la cuve de récolte de manière amovible.

Ceci permet de penser le système comme un appareil domestique étant constitué d’un volume servant au développement des microalgues (le réacteur de culture) et d’un volume servant à leur récolte (la cuve de récolte et les moyens de raccordement). Le volume de récolte vient se brancher sur le volume de culture uniquement lorsque l’on désire consommer les microalgues produites. En dehors de cette phase de récolte, le système occupe ainsi une place restreinte ce qui le rend plus pratique d’utilisation et peut même lui conférer un aspect esthétique et décoratif. On a donc un appareil domestique utilisable dans un environnement commun, par exemple une cuisine, comportant une cuve de récolte amovible (par rapport au réacteur de culture) qui, lorsqu’elle n’est pas utilisée, peut être rangée, par exemple dans un placard, et connectée au réacteur de culture uniquement en cas de récolte.

[0011] L’invention a également pour objet un procédé culture et de récolte de microalgues à partir d’un système tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu’il comprend :

- une étape de culture de microalgues en solution, pendant laquelle des microalgues sont cultivées en solution dans le réacteur de culture et la solution de microalgues est aérée par aspiration d’air de l’atmosphère au moyen du circuit d’air et de la pompe,

- une étape de remplissage de la cuve de récolte avec une solution comportant des microalgues contenue dans le réacteur de culture, pendant laquelle la pompe aspire une partie de l’air contenu dans la cuve de récolte via le circuit d’air de manière à créer une différence de pression suffisante pour permettre la mise en mouvement de la solution de microalgues du réacteur de culture vers le premier compartiment de la cuve de récolte via les quatrième et cinquième conduits du circuit de liquide,

- une étape de filtration et recyclage de la solution de microalgues, pendant laquelle la pompe a air envoie de l’air extérieur au système dans le premier compartiment de la cuve de récolte via les premier et deuxième conduits de raccordement du circuit d’air, de manière à créer une nouvelle différence de pression suffisante pour induire la mise en mouvement de la solution de microalgues du premier compartiment vers le deuxième compartiment de la cuve de récolte à travers le filtre, et la mise en mouvement de la solution filtrée du deuxième compartiment de la cuve de récolte vers le réacteur de culture via les septième et cinquième conduits de raccordement du circuit de liquide,

- le système peut être configuré de manière à ce que l’étape de filtration et de recyclage de la solution de microalgues se fasse notamment par gravitation,

- le système peut être configuré de manière à ce que l’étape de remplissage de la cuve de récolte se fasse notamment par gravitation.

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES [0012] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée d’exemples de réalisation ci-après, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement :

la figure 1 est une vue schématique d’un premier mode de réalisation de l’invention, en configuration dite de production, la figure 2 est une vue schématique du mode de réalisation de la figure 1 en configuration dite de remplissage, la figure 3 est une vue schématique du mode de réalisation des figures 1 et 2 en configuration dite de récolte, les figures 4, 5 et 6 sont des vues schématiques, respectivement, d’un deuxième, d’un troisième et d’un quatrième mode de réalisation de l’invention en configuration de remplissage.

DESCRIPTION DETAILLEE D’UN MODE DE RÉALISATION [0013] Comme visible sur les figures 1 à 3, le système 1 de culture et de récolte selon un premier mode de réalisation comporte notamment un réacteur de culture 10 relié à une pompe à air 12 et destiné à contenir une solution de microalgues 14.

[0014] Pendant les phases de production (en dehors des phases de récolte), la pompe 12 permet l’injection d’air atmosphérique dans la solution de microalgues 14 contenue dans le réacteur de culture 10. Cette injection d’air favorise l’agitation et le transfert de dioxyde de carbone du gaz atmosphérique vers la solution 14, les microalgues ayant notamment besoin de cet apport en carbone pour se développer. A titre d’exemple, la pompe à air 12 peut supporter 1 bar de pression et 0,5 bar de dépression. Le réacteur de culture 10 selon ce mode de réalisation présente par exemple un volume de 2,5 L mais ce volume peut naturellement être différent.

[0015] Pendant les phases de récolte (entre les phases de production), la pompe 12 permet de mettre de mettre l’air en circulation dans le système 1 pour récolter les algues, comme il sera décrit plus loin.

[0016] Le système 1 de culture et de récolte comporte également une cuve de récolte 16 reliée au réacteur de culture 10 par des moyens de raccordement fluidique de préférence reliés de manière amovible au réacteur de culture 10 et à la cuve de récolte 16. Ainsi, la cuve de récolte est reliée de manière amovible au réacteur de culture et peut en être dissociée sans impact sur la culture de microalgues.

[0017] La cuve de récolte 16 est séparée en deux compartiments 19a, 19b, ici respectivement supérieur et inférieur, par au moins un filtre 20 configuré pour retenir les microalgues. Dans le cas présenté ici, le filtre 20 est un filtre circulaire en inox alimentaire de 12,4 cm de diamètre. Lors des phases de récolte, c’est sur ce filtre 20 que vont venir s’accumuler les microalgues qui pourront alors être facilement récupérées une fois que tout le volume de solution 14 destiné à la récolte aura été filtré.

[0018] Les moyens de raccordement fluidique relient également la pompe à air 12 au réacteur de culture 10 et à la cuve de récolte 16.

[0019] Les moyens de raccordement fluidique comportent notamment des conduits de raccordement 17a, 17b, 17c, 18a, 18b, 18c, 18d, des vannes 22, 23,

24, 25, et des clapets anti retour 26, 27, 28. Dans le cas décrit ici, les vannes 22,

23, 24, 25 sont au nombre de quatre et les clapets anti-retours 26, 27, 28 sont au nombre de trois. Les vannes 22, 23, 24, 25 sont toutes, dans cet exemple, des vannes deux voies, c’est-à-dire des vannes à deux interfaces de connexion.

[0020] Les moyens de raccordement fluidique forment ici deux circuits : un circuit d’air 30 relié à la pompe 12 et un circuit de liquide 32.

[0021] Le circuit d’air 30 comporte ici plusieurs conduits de raccordement 18a, 18b, 18c, 18d formant une première partie des moyens de raccordement fluidique et comportant chacune au moins une vanne 22, 23, 24, 25 de manière à orienter l’air mis en circulation par la pompe à air 12 lors des phases de récolte.

[0022] Le circuit d’air 30 comporte en outre un premier port 34 débouchant à l’atmosphère, un deuxième port 35 raccordé au premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16, et un troisième port 36 raccordé au réacteur de culture 10.

[0023] Plus précisément, le circuit d’air 30 comporte quatre conduits de raccordement 18a, 18b, 18c, 18d. Le premier conduit de raccordement 18a présente une extrémité qui est reliée à la pompe 12 et une autre extrémité qui est reliée à une première voie de la vanne 25. Une seconde voie de la vanne 25 définit ledit premier port 34 débouchant à l’atmosphère. Le second conduit de raccordement 18b présente une extrémité qui est reliée à la pompe 12 et une autre extrémité qui est reliée au deuxième port 35. Le troisième conduit 18c, dit de dérivation, assure la connexion entre lesdits premier et second conduits 18a, 18b. Une première extrémité du troisième conduit 18c est raccordée au premier conduit 18a et une seconde extrémité est raccordée au second conduit 18b. Le troisième conduit 18c s’étend sensiblement entre les deux vannes 23, 25 desdits premier et second conduits 18a, 18b. Le quatrième conduit de raccordement 18d comporte la vanne 22 dont une extrémité est reliée au second conduit 18b. La connexion se fait de préférence au voisinage de l’extrémité du deuxième conduit 18b reliée à la pompe 12. L’extrémité opposée du quatrième conduit 18d définit le troisième port 36.

[0024] Le troisième port 36 du quatrième conduit 18d est, par exemple, destiné à être plongée dans la solution de microalgues 14 afin de permettre l’injection d’air favorisant l’agitation et le transfert de dioxyde de carbone du gaz atmosphérique vers la solution 14, comme mentionné ci-dessus. Afin d’éviter toute contamination du circuit d’air par d’éventuelles microalgues égarées ou éviter toute aspiration intempestive de solution 14 par le conduit 18d lors des phases de récolte, le quatrième conduit 18d est muni d’un clapet anti-retour 28. Le clapet 28 autorise le passage d’air uniquement en direction de la solution de microalgues 14.

[0025] Le circuit de liquide 32 comporte quant à lui un quatrième port 38 raccordé au réacteur de culture 10, un cinquième et un sixième ports 39, 40 tous deux raccordés à la cuve de récolte 16.

[0026] A l’image du circuit d’air 30, le circuit de liquide comporte lui aussi plusieurs conduits 17a, 17b, 17c formant l’autre partie des moyens de raccordement fluidique. Ainsi, le circuit de liquide 32 comprend un cinquième conduit 17a comprenant une extrémité définissant le quatrième port 38. Cette extrémité est située de préférence au voisinage d’une partie inférieure (selon l’axe vertical du réacteur de culture 10) du réacteur de culture 10. L’autre extrémité du cinquième conduit de raccordement 17a est reliée, par l’intermédiaire de deux conduits de raccordement 17b, 17c, respectivement auxdits premier et second compartiments 19a, 19b de la cuve de récolte 16. Les deux conduits de raccordement 17b, 17c comportent chacun un clapet anti-retour 26, 27.

[0027] Dans le mode de réalisation décrit ici, le premier port 38 du circuit de liquide 32 débouche dans la partie inférieure (selon l’axe vertical du réacteur de culture 10) du réacteur de culture 10.

[0028] Le circuit de liquide 32 forme ici un Y et dans le mode de réalisation décrit ici, les deuxième et troisième branches (sixième et septième conduits de raccordement 17b et 17c) du Y sont respectivement raccordées aux premier et deuxième compartiments 19a, 19b de la cuve de récolte 16. La première branche du Y (cinquième conduit de raccordement 17a) est plus longue que les deuxième et troisième branches (sixième et septième conduits de raccordement 17b et 17c) du Y. Le clapet 27 autorise le passage de liquide uniquement depuis le cinquième conduit de raccordement 17a vers le premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16, et le clapet 26 autorise le passage de liquide uniquement depuis le second compartiment 19b de la cuve de récolte 16 vers le cinquième conduit de raccordement 17a.

[0029] Selon les quantités de solution 14 à filtrer, les caractéristiques des moyens de raccordement fluidique peuvent évoluer. Ils peuvent ainsi comporter, par exemple, deux vannes à trois voies remplaçant alors trois des vannes à deux voies listées ci-dessus. Ceci sera décrit dans un mode de réalisation présenté plus loin.

[0030] Les vannes 22, 23, 24, 25 des moyens de raccordement fluidique du système 1 peuvent être des électrovannes contrôlables par une unité centrale (non représentée). Dans l’exemple décrit ici, le système 1 est automatisé. Cependant, une version manuelle peut être envisagée simplement en remplaçant les électrovannes 22, 23, 24, 25 par des vannes 22, 23, 24, 25 manuelles. Un système 1 automatisé présente l’avantage de déclencher l’enchaînement de tout le procédé de récolte à partir d’une seule commande.

[0031] En résumé, le système 1 de culture et de récolte fonctionne de la manière suivante : le système 1 utilise la pompe 12 en dépression pour aspirer la solution 14 et remplir la cuve de récolte 16. Une fois le volume à récolter aspiré dans la cuve de récolte 16, les vannes 22, 23, 24, 25 sont actionnées pour mettre en pression, toujours avec la même pompe 12, la cuve de récolte 16. On force ainsi le passage de la solution 14 au travers du filtre circulaire 20. Le perméat de filtration de la solution 14 est ensuite réinjecté directement dans le réacteur de culture 10 par les moyens de raccordement fluidique. Cette réinjection se fait par le cinquième conduit de raccordement 17a ayant servi au remplissage de la cuve de récolte 16. Ceci est rendu possible par les clapets anti-retours 26, 27, 28 qui guident la solution 14 au cours du remplissage et du vidage de la cuve de récolte 16. Ainsi, la particularité de ce procédé de récolte est qu’il utilise la même pompe à air 12 pour les étapes de production de microalgues, de remplissage de la cuve de récolte 16 et de filtration.

[0032] Après avoir présenté dans les grandes lignes le fonctionnement du système 1 revendiqué, nous allons détailler étape par étape sont fonctionnement et le procédé de récolté associé.

[0033] Les moyens de raccordement fluidique du système 1 tel que décrit peuvent prendre trois configurations différentes, correspondant chacune à une étape distincte :

une première configuration, dite de production, une deuxième configuration, dite de remplissage, une troisième configuration, dite de récolte.

[0034] Lorsque les moyens de raccordement fluidique sont dans la première configuration, aucun fluide ne circule du réacteur de culture 10 vers la cuve de récolte 16 et vice-versa. Cette configuration correspond au point de fonctionnement nominal de la pompe 12. En effet, bien que la récolte s’effectue de manière quotidienne, elle ne prend qu’une dizaine de minutes. L’agitation et l’aération de la solution de microalgues 14 est donc la fonction principale de la pompe 12. Comme visible sur la figure 1, dans cette configuration, la cuve de récolte 16 est vide et n’est pas nécessairement branchée au réacteur de culture 10. Les moyens de raccordement fluidique ne sont pas forcément branchés au réacteur de culture 10 non plus. La présence ou non d’un branchement avec la cuve de récolte 16 et/ou les raccordements fluidiques n’impacte donc pas la production de microalgues. Toutefois, lorsque les moyens de raccordement fluidique et la cuve de récolte 16 sont branchés au réacteur de culture 18, dans cette configuration, les vannes (ou électrovannes) 23, 24 reliant la pompe 12 à la cuve de récolte 16 (deuxième et troisième conduits 18b, 18c) sont fermées alors que les vannes (ou électrovannes) 22, 25 reliant l’atmosphère et le réacteur de culture 10 à la pompe à air 12 (premier et quatrième conduits de raccordement 18a, 18d) sont ouvertes. Ainsi, lorsque les moyens de raccordement fluidique sont en configuration de production, de l’air extérieur au système 1 est envoyé dans le réacteur de culture 10 via le circuit d’air 30 (en particulier via les premier et quatrième conduits de raccordement 18a, 18d) de manière à alimenter en dioxyde de carbone la solution de microalgues 14 contenue dans le réacteur de culture 10.

[0035] Lorsqu’un utilisateur désire récolter les microalgues produites pendant la première étape, la récolte est lancée en lançant l’étape de remplissage: un certain volume de la solution 14 est prélevé du réacteur de culture 10 et déplacé vers la cuve de récolte 16. Pour ce faire, la configuration des moyens de raccordement fluidique est modifiée : tout en maintenant la pompe à air 12 en fonctionnement, la vanne (ou électrovanne) 24, reliant la pompe 12 au premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16 (deuxième conduit de raccordement 18b) est ouverte et la vanne (ou électrovanne) 25 reliant la pompe 12 à l’atmosphère (premier conduit de raccordement 18a) est fermée. La vanne (ou électrovanne) 28 reliant la pompe à air 12 au réacteur de culture 10 (quatrième conduit 18d) reste ouverte pour évacuer l’air prélevé dans la cuve de récolte 16. Ceci permet la création d’une dépression à l’intérieur du premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16. Cette dépression entraîne l’aspiration, à travers les cinquième et sixième conduits de raccordement 17a et 17b, d’une partie de la solution de microalgues 14 depuis le réacteur de culture 10 jusqu’au premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16. Ainsi, lorsque les moyens de raccordement fluidique sont dans la deuxième configuration, une partie de l’air contenu dans la cuve de récolte 16 est mise en circulation vers le réacteur de culture 10 via le circuit d’air 30, et une partie de la solution 14 contenue dans le réacteur de culture 10 est mise en circulation vers le premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16 via le circuit de liquide 32, comme indiqué par les flèches sur la figure 2.

[0036] La cuve de récolte 16 comporte un marqueur de niveau haut 42. Une fois le marqueur de niveau haut 42 atteint, c’est-à-dire que le volume de récolte souhaité a été prélevé, le système 1 est mis en configuration de récolte.

[0037] Comme visible sur la figure 3, lorsque les moyens de raccordement fluidique sont dans la troisième configuration, les vannes (ou électrovannes) 22 et 24 sont fermées et les vannes (ou électrovannes) 23 et 25 sont ouvertes. Ainsi, la pompe 12 prélève de l’air ambiant via le premier conduit de raccordement 18a et l’injecte dans le premier compartiment 19a de la cuve récolte 16 via le deuxième conduit de raccordement 18b, forçant ainsi la solution 14 à passer dans le deuxième compartiment 19b de la cuve de récolte 16, au travers du filtre 20. Ainsi, de l’air est bien mis en circulation vers le premier compartiment 19a de la cuve de culture 16 via le circuit d’air 30 de manière à ce que la solution 14 traverse le filtre 20 de la cuve de récolte 16 et arrive dans le deuxième compartiment 19b de la cuve de récolte 16. Une fois qu’elle a traversé le filtre 20, la solution 14 filtrée (ou perméat) contenue dans le deuxième compartiment 19b de la cuve de récolte 16 est mise en circulation vers le réacteur de culture 10 via le circuit de liquide 32, par les cinquième et septième conduits de raccordement 17a et 17c.

[0038] Comme déjà mentionné ci-dessus, le perméat de filtration est réinjecté directement dans le réacteur de culture 10 par le même conduit de raccordement 17a ayant servi au remplissage de la cuve de récolte 16. Ceci permet de nettoyer les moyens de raccordement fluidique et de récupérer d’éventuelles microalgues restées coincées lors de l’étape de remplissage.

[0039] Les clapets anti-retours 26, 27, 28 guident la solution 14 au cours des étapes de remplissage et de récolte, forçant la solution 14 à entrer dans le premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16. Ainsi, les deuxième et troisième branches du Y (conduits de raccordement 17b et 17c) comportent chacune un clapet anti-retour 26, 27, de manière à ce que la solution 14 circulant dans la deuxième branche du Y (conduit 17b) circule obligatoirement du réacteur de culture 10 vers la cuve de récolte 16 et la solution 14 circulant dans la troisième branche du Y (conduit 17c) circule obligatoirement de la cuve de récolte 16 vers le réacteur de culture 10.

[0040] Avec la formation du gâteau de filtration (amas de microalgues filtrées), la pression nécessaire à l’écoulement augmente. Le filtre 20 est de préférence dimensionné pour que la pression maximale obtenue soit inférieure à la capacité de mise en pression de la pompe 12.

[0041] Le système 1 comporte un marqueur de niveau bas 44. Dans le cas du premier mode de réalisation décrit ici, ce marqueur 44 est situé dans les moyens de raccordement fluidique, plus précisément dans le conduit de raccordement 17a. Lorsque tout le volume de solution 14 prélevé est filtré, le capteur de niveau bas 44 n’est plus immergé et l’utilisateur est averti de la fin de récolte. Les vannes (ou électrovannes) 22, 23, 24, 25 sont remises dans les positions initiales correspondant à la première configuration et le bullage dans le réacteur de culture 10 reprend.

[0042] Une différence de pression de part et d’autre du filtre 20 est nécessaire pour filtrer la solution de microalgues 14. Cette différence de pression est ici induite par la pompe 12.

[0043] Une fois le système 1 revenu à sa condition initiale (première configuration), la cuve de récolte 16 peut être ouverte afin d’y récupérer les microalgues propres à la consommation. Les microalgues récoltées sont concentrées à environ 20% de matière sèche (variable selon le temps de séchage du gâteau sous air forcé).

[0044] Dans le cas d’un système 1 automatisé géré par une unité centrale, deux capteurs 42, 44 peuvent remplacer les marqueurs haut et bas niveau 42, 44. Le premier capteur 42 est ainsi configuré pour indiquer à l’unité centrale à quel moment modifier la configuration des électrovannes 22, 23, 24, 25 des moyens de raccordement fluidique pour passer de la deuxième configuration à la troisième configuration. Le deuxième capteur 44 est configuré pour indiquer à l’unité centrale à quel moment modifier la configuration des moyens de raccordement fluidique 18, de manière à passer de la troisième configuration à la première configuration.

[0045] Le positionnement des capteurs 42, 44 peut être variable en fonction du type de capteur utilisé. En effet, des capteurs de pression ou de contact doivent être situés à l’intérieur de la cuve de récolte 16, du réacteur de culture 10 ou des moyens de raccordement fluidique 18 pour pouvoir fonctionner. Toutefois, dans le cas où le système 1 comporte des capteurs 42, 44 dits de position, lesdits capteurs 42, 44 peuvent être situés à l’extérieur (sur une face externe d’une paroi, par exemple) de la cuve 16, du réacteur 10 ou des moyens de raccordement fluidique 18 : en effet, classiquement, il s’agit de capteurs infra-rouge configurés de manière à détecter un niveau de fluide à travers une paroi transparente.

[0046] Ainsi, le système 1 de production et de récolte de microalgues est soumis à plusieurs périodes de fonctionnement :

la production de microalgues, le remplissage de la cuve de récolte 16 (première étape de la récolte), la filtration des microalgues et le recyclage du perméat vers le réacteur de culture 10 (seconde étape de la récolte), la récupération du gâteau de microalgues formé, et le retour en cycle de production de microalgues.

[0047] Le procédé de récolte de microalgues à partir d’un système 1 selon la description ci-dessus, comprend :

- une étape de culture de microalgues en solution 14, pendant laquelle des microalgues sont cultivées 14 dans le réacteur de culture 10 et sont oxygénées par aspiration d’air de l’atmosphère au moyen du circuit d’air 30 et de la pompe 12,

- une étape de remplissage de la cuve de récolte 16 avec une solution 14 contenue dans le réacteur de culture 10, pendant laquelle la pompe 12 aspire une partie de l’air contenu dans la cuve de récolte 16 via le circuit d’air 30, de manière à créer une différence de pression suffisante pour permettre la mise en mouvement de la solution de microalgues 14 du réacteur de culture 10 vers le premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16 via le circuit de liquide 32,

- une étape de filtration et de recyclage pendant laquelle la pompe 12 envoie de l’air extérieur au système 1 dans le premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16 via le circuit d’air 30, de manière à créer une nouvelle différence de pression suffisante pour induire la mise en mouvement de la solution de microalgues 14 du premier compartiment 19a vers le deuxième compartiment 19b de la cuve de récolte 16 à travers le filtre 20, et la mise en mouvement de la solution filtrée du deuxième compartiment 19b de la cuve de récolte 16 vers le réacteur de culture 10 via le circuit de liquide 32.

[0048] II est important de noter que pendant la phase de production, le réacteur de culture 18 n’est pas nécessairement branché aux moyens de raccordement fluidique et/ou à la cuve de récolte 16. Ceci permet de ranger (par exemple dans un placard) les moyens de raccordement fluidique et/ou la cuve de récolte 16 lorsque ceux-ci ne sont pas utilisés, permettant un gain de place.

[0049] Le procédé permet d’utiliser une même pompe 12 pour l’ensemble de ces étapes. Cette pompe 12 doit idéalement pouvoir supporter au moins un bar de pression aval et un demi bar de pression amont. Le passage d’une étape à l’autre se fait simplement par l’intermédiaire d’électrovannes 22, 23, 24, 25 et de capteurs 42, 44.

[0050] Dans les variantes illustrées aux figures 4, 5 et 6, le système 1 de culture 10 et de récolte de microalgues est similaire au mode de réalisation présenté aux figures 1, 2 et 3 à l’exception de quelques modifications sur le circuit d’air 30 et sur le circuit de liquide 32, ainsi que sur les positions relatives du réacteur de culture 10 et de la cuve de récolte 16.

[0051] Dans le mode de réalisation présenté à la figure 4, le circuit de liquide est relié au réacteur de culture par un port 38 qui s’ouvre directement dans le bas du réacteur de culture 10 (selon l’axe vertical du réacteur de culture 10). Ceci induit l’ajout d’une vanne (électrovanne) 100 sur le cinquième conduit de raccordement 17a mais évite les stagnations de fluide. De plus, le remplissage de la cuve de récolte 16 peut se faire par gravitation, sans avoir besoin d’utiliser l’aspiration de la pompe 12.

[0052] Le circuit de liquide 32 présente, ici aussi, la forme générale d’un Y et le quatrième conduit de raccordement 17a est plus long que les cinquième et sixième conduits de raccordements 17b et 17c. Le circuit d’air 30 est par ailleurs simplifié: en effet, un seul conduit de raccordement 18b est conservé car la pompe 12 prélève l'air de l’atmosphère directement. Par ailleurs, une vanne de détente 105 relie le système 1 à l’atmosphère et est positionnée sur le dessus de la cuve de récolte 16. Elle sert notamment lors de la récolte. Un clapet anti-retour 101 est ainsi nécessaire sur le conduit 18b. Dans cet exemple de réalisation, l’utilisateur doit être présent lors de l’étape de remplissage, ce qui empêche le lancement de plusieurs cycles car le fonctionnement du procédé de récolte ne peut être pleinement automatisé.

[0053] Lorsque les moyens de raccordement fluidique sont dans la première configuration, comme dans le premier mode de réalisation, aucun fluide ne circule du réacteur de culture 10 vers la cuve de récolte 16 et vice-versa. Cette configuration correspond au point de fonctionnement nominal de la pompe 12. En effet, comme mentionné plus haut, bien que la récolte s’effectue de manière quotidienne, elle ne prend qu’une dizaine de minutes. Dans cette configuration, la vanne (ou électrovanne) 24 reliant la pompe à air 12 à la cuve de récolte 16 (deuxième conduit 18b) est fermée, de même que la vanne de détente 105. La vanne (ou électrovanne) 22 reliant le réacteur de culture 10 à la pompe à air 12 (conduit de raccordement 18d) est ouverte. Ainsi, lorsque les moyens de raccordement fluidique sont en configuration de production, de l’air extérieur au système 1 est envoyé dans le réacteur de culture 10 via le circuit d’air 30 (par exemple via le premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16 et les premier et quatrième conduits de raccordement 18b, 18d) de manière à alimenter en dioxyde de carbone la solution de microalgues 14 contenue dans le réacteur de culture 10. L’air envoyé dans la solution de microalgues 14 permet également un phénomène dit de « gas stripping » (entraînement gazeux) : en effet, les microalgues en solution 14 produisent, par photosynthèse, de l’oxygène O₂. Cet oxygène se retrouve ainsi en excès dans la solution de microalgues 14 et doit donc être évacué. Le « gas stripping » permet d’évacuer cet oxygène tout en alimentant la solution de microalgues en 14 en dioxyde de carbone :

[0054] le « gas stripping » repose sur la loi de Henry. Cette loi énonce que « à température constante et à l'équilibre, la quantité de gaz dissout dans un liquide est proportionnelle à la pression partielle qu'exerce ce gaz sur le liquide. » Ainsi, la concentration maximale d'un gaz en solution, en équilibre avec une atmosphère contenant ce gaz, est proportionnelle à la pression partielle de ce gaz en ce point. Lorsqu’on est en présence d’un mélange de fluides, chacun des fluide présent dans le mélange exerce une pression propre qui participe à la pression totale exercée par le mélange : on appelle « pression partielle » la contribution d’un gaz présent dans un mélange, à la pression totale dudit mélange. Comme l’air atmosphérique est composé principalement d’O₂ et de CO₂, l’injection d’air atmosphérique dans la solution de microalgues 14 augmente la pression partielle de ΙΌ2 dans le mélange. Ceci génère une surpression d’Û2 dans le mélange (la solution de microalgues 14) et force son passage dans l’atmosphère où la pression partielle d’O2 est inférieure à celle de la solution de microalgues 14.

[0055] Lorsqu’un utilisateur désire récolter les microalgues produites pendant la première étape, la récolte est lancée en lançant l’étape de remplissage. Comme pour le premier mode de réalisation, un certain volume de la solution 14 est prélevé du réacteur de culture 10 et est déplacé vers la cuve de récolte 16. Pour ce faire, la configuration des moyens de raccordement fluidique est modifiée: tout en maintenant la pompe 12 en fonctionnement, la vanne (ou électrovanne) 24, reliant la pompe 12 au premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16 (deuxième conduit de raccordement 18b) est maintenue ouverte, et la vanne (ou électrovanne) 105 reliant le premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16 à l’atmosphère est fermée. La vanne (ou électrovanne) 28 reliant la pompe à air 12 au réacteur de culture 10 (quatrième conduit 18d) reste ouverte pour évacuer l’air prélevé dans la cuve de récolte 16. Ceci permet, comme dans le mode de réalisation précédent, la création d’une dépression à l’intérieur du premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16. Cette dépression entraîne l’aspiration, à travers les cinquième et sixième conduits de raccordement 17a et 17b, d’une partie de la solution de microalgues 14 depuis le réacteur de culture 10 jusqu’au premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16. Ceci n’est possible que si la vanne 100 du circuit de liquide 32 est ouverte. Ainsi, ici aussi, lorsque les moyens de raccordement fluidique sont dans la deuxième configuration, une partie de l’air contenu dans la cuve de récolte 16 est mise en circulation vers le réacteur de culture 10 via le circuit d’air 30, et une partie de la solution 14 contenue dans le réacteur de culture 10 est mise en circulation vers le premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16 via le circuit de liquide 32. Dans ce mode de réalisation, la poussée gravitationnelle vient s’ajouter à la dépression générée lors de la mise en mouvement de la solution de microalgues. La pompe 12 n’est donc pas indispensable mais elle facilite le processus. Par ailleurs, dans le cas d’un remplissage gravitaire de la cuve de récolte 16, si la cuve de récolte 16 est amovible, la vanne (ou électrovanne) 100 peut être remplacée par un clapet antiretour ouvert par la cuve de récolte 16 lorsque celle-ci est mise en place.

[0056] Ici aussi, la cuve de récolte 16 comporte un marqueur de niveau haut 42. Une fois le marqueur de niveau haut 42 atteint, c’est-à-dire que le volume de récolte souhaité a été prélevé, le système 1 est mis en configuration de récolte. Lorsque les moyens de raccordement fluidique sont dans la troisième configuration, les vannes (ou électrovannes) 22 et 105 sont fermées et la vanne (ou électrovanne) 23 est ouverte. Ainsi, la pompe 12 prélève de l’air ambiant et l’injecte dans le premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16 via le deuxième conduit de raccordement 18b, forçant ainsi la solution 14 à passer au travers du filtre 20, dans le deuxième compartiment 19b de la cuve de récolte 16. Ceci peut également être obtenu en ouvrant la vanne de détente 105. La pompe 12 n’est donc, là non plus, pas indispensable. Toutefois, de l’air est bien mis en circulation vers le premier compartiment 19a de la cuve de culture 16 via le circuit d’air 30 de manière à ce que la solution 14 traverse le filtre 20 de la cuve de récolte 16 et arrive dans le deuxième compartiment 19b de la cuve de récolte 16. Une fois qu’elle a traversé le filtre 20, la solution 14 filtrée contenue dans le deuxième compartiment 19b de la cuve de récolte 16 est mise en circulation vers le réacteur de culture 10 via le circuit de liquide 32 comme dans le mode de réalisation précédent. La vanne 100 doit, ici aussi, être ouverte.

[0057] Comme déjà mentionné ci-dessus, le perméat de filtration est réinjecté directement dans le réacteur de culture 10 par le même conduit de raccordement 17a ayant servi au remplissage de la cuve de récolte 16. Ceci permet de nettoyer les moyens de raccordement fluidique et de récupérer d’éventuelles microalgues restées coincées lors de l’étape de remplissage. Une fois la réinjection terminée, la vanne 100 est refermée afin d’éviter tout retour en arrière de la solution 14 filtrée.

[0058] Les clapets anti-retours 26, 27 guident la solution 14 au cours des étapes de remplissage et de récolte, forçant la solution 14 à entrer dans le premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16. Ainsi, les deuxième et troisième branches du Y (conduits de raccordement 17b et 17c) comportent chacune un clapet anti-retour 26, 27, de manière à ce que la solution 14 circulant dans la deuxième branche du Y (conduit 17b) circule obligatoirement du réacteur de culture 10 vers la cuve de récolte 16 et la solution 14 circulant dans la troisième branche du Y (conduit 17c) circule obligatoirement de la cuve de récolte 16 vers le réacteur de culture 10.

[0059] Comme déjà mentionné, avec la formation du gâteau de filtration, la pression nécessaire à l’écoulement augmente. Le filtre 20 est dimensionné pour que la pression maximale obtenue soit inférieure à la capacité de mise en pression de la pompe à air 12.

[0060] Comme déjà mentionné également, le système 1 comporte un marqueur de niveau bas 44. Dans le cas du mode de réalisation décrit ici, ce marqueur 44 est situé dans les moyens de raccordement fluidique, plus précisément dans le conduit de raccordement 17a. Lorsque tout le volume de solution 14 prélevé est filtré, le capteur de niveau bas 44 n’est plus immergé et l’utilisateur est averti de la fin de récolte. Les vannes (ou électrovannes) 22, 23, 24, 105 sont remises dans les positions initiales correspondant à la première configuration et le bullage dans le réacteur de culture 10 reprend. La réouverture de la vanne de détente 105 permet de rééquilibrer la pression à l’intérieur de la cuve de récolte 16.

[0061] Une fois le système 1 revenu à sa condition initiale (première configuration), la cuve de récolte 16 peut être ouverte afin d’y récupérer les microalgues propres à la consommation. Les microalgues récoltées sont concentrées à environ 20% de matière sèche (variable selon le temps de séchage du gâteau sous air forcé).

[0062] Dans le cas d’un système 1 automatisé géré par une unité centrale, deux capteurs 42, 44 remplacent les marqueurs haut et bas niveau 42, 44. Comme mentionné plus haut, le mode de réalisation décrit ici ne peut être que semi-automatisé car la vanne de détente 105 doit être ouverte/fermée par un utilisateur.

[0063] Ainsi, le système 1 de production et de récolte de microalgues illustré à la figure 4 est lui aussi soumis à plusieurs temps de fonctionnement :

[0064] Dans le mode de réalisation illustré à la figure 5, la cuve de récolte 16 est située au-dessus (selon un axe vertical) du réacteur de culture 10. Le port 38 s’ouvre directement dans le bas du réacteur de culture 10 comme dans le mode de réalisation précédent. Ceci permet de réinjecter le perméat post filtrage dans le réacteur de culture en s’aidant de la gravité et d’éviter tout éventuel point bas où le liquide pourrait stagner. Le circuit de liquide 32 est similaire aux modes de réalisation précédents et présente ici aussi, la forme générale d’un Y et le cinquième conduit de raccordement 17a est plus long que les sixième et septième conduits de raccordement 17b et 17c. Le conduit 17b est équipé d’une vanne 100 pour, précisément, empêcher le fluide de remonter dans le conduit 17b et d’y stagner. Les conduits de raccordement 18a et 18b du circuit d’air 30 sont quant à eux munis de vannes trois voies 102, 103, permettant de limiter le nombre de vannes du circuit d’air 30. Dans le cas décrit ici, le troisième conduit 18c s’étend entre deux voies de deux des trois voies des vannes 102, 103 desdits premier et second conduits 18a, 18b.

[0065] Ici aussi, lorsque les moyens de raccordement fluidique sont dans la première configuration, aucun fluide ne circule du réacteur de culture 10 vers la cuve de récolte 16 et vice-versa. Cette configuration correspond au point de fonctionnement nominal de la pompe 12. En effet, comme déjà mentionné, bien que la récolte s’effectue de manière quotidienne, elle ne prend qu’une dizaine de minutes. Dans cette configuration, les voies des vannes (ou électrovannes) 102, 103 reliant la pompe 12 à la cuve de récolte 16 (deuxième et troisième conduits 18b, 18c) sont fermées alors que les voies des vannes (ou électrovannes) 102, 103 reliant l’atmosphère et le réacteur de culture 10 à la pompe 12 (premier et quatrième conduits de raccordement 18a, 18d) sont ouvertes. Ainsi, lorsque les moyens de raccordement fluidique sont en configuration de production, de l’air extérieur au système 1 est aspiré par le port 34 de la vanne (ou électrovanne) 102 et envoyé dans le réacteur de culture 10 via le circuit d’air 30 (en particulier via les premier et quatrième conduits de raccordement 18a, 18d) de manière à alimenter, par le port 36, en dioxyde de carbone la solution de microalgues 14 contenue dans le réacteur de culture 10.

[0066] Lorsqu’un utilisateur désire récolter les microalgues produites pendant la première étape, la récolte est lancée en lançant l’étape de remplissage : comme pour les deux modes de réalisation précédents, un certain volume de la solution 14 est prélevé du réacteur de culture 10 et déplacé vers la cuve de récolte 14. Pour ce faire, la configuration des moyens de raccordement fluidique est modifiée: tout en maintenant la pompe 12 en fonctionnement, les voies des vannes (ou électrovannes) 102, 103 reliant la pompe 12 au premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16 (deuxième conduit de raccordement 18b), sont ouvertes et les voies des vannes (ou électrovanne) 102, 103 reliant la pompe 12 à l’atmosphère (premier conduit de raccordement 18a) sont fermées. Les voies des vannes (ou électrovannes) 102, 103 reliant la pompe 12 au réacteur de culture 10 (quatrième conduit 18d) restent ouvertes pour évacuer l’air prélevé dans la cuve de récolte 16. Ceci permet, ici aussi, la création d’une dépression à l’intérieur du premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16. Cette dépression entraîne l’aspiration d’une partie de la solution de microalgues 14 depuis le réacteur de culture 10 jusqu’au premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16, à travers la vanne 100 ouverte et les cinquième et sixième conduits de raccordement 17a et 17b. Ainsi, lorsque les moyens de raccordement fluidique sont dans la deuxième configuration, une partie de l’air contenu dans la cuve de récolte 16 est mise en circulation vers le réacteur de culture 10 via le circuit d’air 30, et une partie de la solution 14 contenue dans le réacteur de culture 10 est mise en circulation vers le premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16 via le circuit de liquide 32.

[0067] La cuve de récolte 16 comporte ici aussi un marqueur de niveau haut 42. Une fois le marqueur de niveau haut 42 atteint, c’est-à-dire que le volume de récolte souhaité a été prélevé, le système 1 est mis en configuration de récolte. Lorsque les moyens de raccordement fluidique sont dans la troisième configuration, les voies des vannes (ou électrovannes) 102, 103 reliant la pompe 12 au réacteur de culture 10 (conduit de raccordement 18d) et les voies des vannes 102, 103 reliant la pompe 12 à l’atmosphère (conduit de raccordement 18a) sont ouvertes. Ainsi, comme dans le premier mode de réalisation, la pompe à air 12 prélève de l’air ambiant via le premier conduit de raccordement 18a et l’injecte dans le premier compartiment 19a de la cuve récolte 16 via le deuxième conduit de raccordement 18b, forçant ainsi la solution 14 dans le deuxième compartiment 19b de la cuve de récolte 16, à passer au travers du filtre 20. Ainsi, ici aussi, de l’air est bien mis en circulation vers le premier compartiment 19a de la cuve de culture 16 via le circuit d’air 30 de manière à ce que la solution 14 traverse le filtre 20 de la cuve de récolte 16 et arrive dans le deuxième compartiment 19b de la cuve de récolte 16. Une fois qu’elle a traversé le filtre 20, la solution 14 filtrée contenue dans le deuxième compartiment 19b de la cuve de récolte 16 est mis en circulation vers le réacteur de culture 10 via le circuit de liquide 32, par les cinquième et septième conduits de raccordement 17a et 17c. Cette réinjection de la solution 14 filtrée est également induite par gravitation dès l’ouverture de la vanne 100. Toutefois, l’utilisation de la pompe 12 permet d’accélérer le processus. Mais l’utilisation de la pompe 12 est, dans cette étape de réinjection, facultative. La vanne 100 est refermée après la réinjection de la solution 14 filtrée dans le réacteur de culture 10. Comme mentionné dans la description du mode de réalisation précédent, dans le cas d’un remplissage gravitaire de la cuve de récolte 16, si la cuve de récolte 16 est amovible, l’électrovanne 100 peut être remplacée par un clapet anti-retour ouvert par la cuve de récolte 16 lorsqu’elle est mise en place.

[0068] Comme déjà mentionné ci-dessus, le perméat de filtration est réinjecté directement dans le réacteur de culture 10 par le même conduit de raccordement 17a ayant servi au remplissage de la cuve de récolte 16. Ceci permet de nettoyer les moyens de raccordement fluidique et de récupérer d’éventuelles microalgues restées coincées lors de l’étape de remplissage.

[0069] Les clapets anti-retours 26, 27 guident la solution 14 au cours des étapes de remplissage et de récolte, forçant la solution 14 à entrer dans le premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16. Ainsi, les deuxième et troisième branches du Y (conduits de raccordement 17b et 17c) comportent chacune un clapet anti-retour 26, 27, de manière à ce que la solution 14 circulant dans la deuxième branche du Y (conduit 17b) circule obligatoirement du réacteur de culture 10 vers la cuve de récolte 16 et la solution 14 circulant dans la troisième branche du Y (conduit 17c) circule obligatoirement de la cuve de récolte 16 vers le réacteur de culture 10.

[0070] Avec la formation du gâteau de filtration, la pression nécessaire à l’écoulement augmente. Le filtre 20 est dimensionné pour que la pression maximale obtenue soit inférieure à la capacité de mise en pression de la pompe à air 12.

[0071] Le système 1 comporte un marqueur de niveau bas 44. Dans le cas du mode de réalisation décrit ici, ce marqueur 44 est situé dans les moyens de raccordement fluidique, plus précisément dans le conduit de raccordement 17a. Lorsque tout le volume de solution 14 prélevé est filtré, le capteur de niveau bas 44 n’est plus immergé et l’utilisateur est averti de la fin de récolte. Les vannes (ou électrovannes) 102, 103 sont remises dans les positions initiales correspondant à la première configuration et le bullage dans le réacteur de culture 10 reprend.

[0072] Une fois le système 1 revenu à sa condition initiale (première configuration), la cuve de récolte 16 peut être ouverte afin d’y récupérer les microalgues propres à la consommation. Les microalgues récoltées sont concentrées à environ 20% de matière sèche (variable selon le temps de séchage du gâteau sous air forcé).

[0073] Dans le cas d’un système 1 automatisé géré par une unité centrale, deux capteurs 42, 44 remplacent les marqueurs haut et bas niveau 42, 44. Le premier capteur 42 est ainsi configuré pour indiquer à l’unité centrale à quel moment modifier la configuration des électrovannes 102, 103 des moyens de raccordement fluidique pour passer de la deuxième configuration à la troisième configuration, le deuxième capteur 44 est configuré pour indiquer à l’unité centrale à quel moment modifier la configuration des moyens de raccordement fluidique et de manière à passer de la troisième configuration à la première configuration.

[0074] Ainsi, le système 1 de production et de récolte de microalgues est soumis à plusieurs temps de fonctionnement :

[0075] Dans le mode de réalisation présenté à la figure 6, la cuve de récolte 16 se situe en dessous (selon un axe vertical) du réacteur de culture 10. Ceci permet un remplissage gravitaire de la cuve de récolte 16 au moment de la phase de remplissage. II n’y a ainsi pas besoin d’utiliser l’aspiration de la pompe 12 lors de la phase de remplissage et le conduit 18a du circuit d’air n’est relié qu’à la pompe 12. II faut toutefois installer une vanne de détente 105 s’ouvrant dans le compartiment 19a de la cuve de récolte 16. Contrairement aux modes de réalisation précédents, le circuit de liquide 32 n’a pas la forme générale d’un Y et ne comporte que deux branches :

le conduit de raccordement 17b reliant un port 38’ s’ouvrant dans une partie inférieure de la paroi du réacteur de récolte 10 au port 39 s’ouvrant dans une partie supérieure de la paroi de la cuve de récolte 16, et comportant une vanne (ou électrovanne) 100, le conduit de raccordement 17c reliant le deuxième compartiment 19b de la cuve de récolte 16 au port 38 s’ouvrant dans une partie inférieure de la paroi du réacteur de culture 10, et comportant un clapet anti-retour 26 empêchant le liquide de circuler du réacteur de culture 10 vers la cuve de récolte 16.

[0076] Dans ce mode de réalisation, la solution 14 filtrée n’est pas réinjectée dans le réacteur de culture via le même conduit de raccordement que lors du remplissage de la cuve de récolte 16.

[0077] Toutefois, comme précédemment, lorsque les moyens de raccordement fluidique sont dans la première configuration, aucun fluide ne circule du réacteur de culture 10 vers la cuve de récolte 16 et vice-versa. Cette configuration correspond au point de fonctionnement nominal de la pompe 12. En effet, comme déjà mentionné plusieurs fois, bien que la récolte s’effectue de manière quotidienne, elle ne prend qu’une dizaine de minutes. L’agitation et l’aération de la solution de microalgues 14 est donc la fonction principale de la pompe 12. Dans cette configuration, la cuve de récolte 16 est vide et n’est pas nécessairement branchée au réacteur de culture 10. Dans cette configuration, la vanne (ou électrovanne) 23 reliant la pompe à air 12 à la cuve de récolte 16 (deuxième conduit 18b) est fermée alors que la vanne (ou électrovanne) 22 reliant le réacteur de culture 10 à la pompe à air 12 et à l’atmosphère (conduits de raccordement 18a, 18d) est ouverte. Ainsi, lorsque les moyens de raccordement fluidique sont en configuration de production, de l’air extérieur au système 1 est envoyé dans le réacteur de culture 10 via le circuit d’air 30 (par le port 34 relié directement à la pompe 12) de manière à alimenter en dioxyde de carbone la solution de microalgues 14 contenue dans le réacteur de culture 10.

[0078] Lorsqu’un utilisateur désire récolter les microalgues produites pendant la première étape, la récolte est lancée en lançant l’étape de remplissage: un certain volume de la solution 14 est prélevé du réacteur de culture 10 et déplacé vers la cuve de récolte 16. Pour ce faire, la configuration des moyens de raccordement fluidique est modifiée : tout en maintenant la pompe 12 en fonctionnement, la vanne 23 fermée et la vanne 22 ouverte, la vanne (ou électrovanne) 100 est ouverte et la solution de microalgues, entraînée par la force de gravitation, passe du réacteur de culture 10 à la cuve de récolte 16, via le conduit de raccordement 17b. La cuve de récolte 16 comporte, ici aussi, un marqueur de niveau haut 42. Une fois le marqueur de niveau haut 42 atteint, c’està-dire que le volume de récolte souhaité a été prélevé, le système 1 est mis en configuration de récolte.

[0079] Lorsque les moyens de raccordement fluidique sont dans la troisième configuration, les vannes (ou électrovannes) 22, 105 sont fermées et la vanne (ou électrovanne) 23 est ouverte. Ainsi, la pompe 12 prélève de l’air ambiant via le premier conduit de raccordement 18a et l’injecte dans le premier compartiment 19a de la cuve récolte 16 via le deuxième conduit de raccordement 18b, forçant ainsi la solution 14 à passer au travers du filtre 20, dans le deuxième compartiment 19b de la cuve de récolte 16. Ainsi, de l’air est bien mis en circulation vers le premier compartiment 19a de la cuve de culture 16 via le circuit d’air 30 de manière à ce que la solution 14 traverse le filtre 20 de la cuve de récolte 16 et arrive dans le deuxième compartiment 19b de la cuve de récolte 16. Une fois qu’elle a traversé le filtre 20, la solution 14 filtrée contenue dans le deuxième compartiment 19b de la cuve de récolte 16 est mise en circulation vers le réacteur de culture 10 via le circuit de liquide 32, par le conduit de raccordement 17c.

[0080] Le clapet anti-retour 26 guide la solution 14 au cours de l’étape de remplissage, forçant la solution 14 à entrer dans le premier compartiment 19a de la cuve de récolte 16.

[0081] Avec la formation du gâteau de filtration, la pression nécessaire à l’écoulement augmente. Le filtre 20 est dimensionné pour que la pression maximale obtenue soit inférieure à la capacité de mise en pression de la pompe à air 12.

[0082] Le système 1 comporte un marqueur de niveau bas 44. Dans le cas du premier mode de réalisation décrit ici, ce marqueur 44 est situé dans les moyens de raccordement fluidique plus précisément dans le conduit de raccordement 17c. Lorsque tout le volume de solution 14 prélevé est filtré, le capteur de niveau bas 44 n’est plus immergé et l’utilisateur est averti de la fin de récolte. Les vannes (ou électrovannes) 22, 23, 105 sont remises dans les positions initiales correspondant à la première configuration et le bullage dans le réacteur de culture 10 reprend. La réouverture de la vanne de détente 105 permet de rééquilibrer la pression à l’intérieur de la cuve de récolte 16.

[0083] Une différence de pression de part et d’autre du filtre 20 est nécessaire pour filtrer la solution de microalgues 14. Cette différence de pression est ici induite par la pompe 12.

[0084] Une fois le système 1 revenu à sa condition initiale (première configuration), la cuve de récolte 16 peut être ouverte afin d’y récupérer les microalgues propres à la consommation. Les microalgues récoltées sont concentrées à environ 20% de matière sèche (variable selon le temps de séchage du gâteau sous air forcé).

[0085] Dans le cas d’un système 1 automatisé géré par une unité centrale, deux capteurs 42, 44 remplacent les marqueurs haut et bas niveau 42, 44. Le premier capteur 42 est ainsi configuré pour indiquer à l’unité centrale à quel moment modifier la configuration des électrovannes 22, 23, 105 des moyens de raccordement fluidique pour passer de la deuxième configuration à la troisième configuration, le deuxième capteur 44 est configuré pour indiquer à l’unité centrale à quel moment modifier la configuration des moyens de raccordement fluidique 18 et de manière à passer de la troisième configuration à la première configuration.

[0086] Ainsi, le système 1 de production et de récolte de microalgues est soumis à plusieurs temps de fonctionnement :

- la production de microalgues,

- le remplissage de la cuve de récolte 16 (première étape de la récolte),

- la filtration des microalgues et le recyclage du perméat vers le réacteur de culture 10 (seconde étape de la récolte),

- la récupération du gâteau de microalgues formé, et

- le retour en cycle de production de microalgues.

Claims

REVENDICATIONS

1. Système (1 ) de culture et de récolte de microalgues en solution (14), le système comportant :

- un réacteur de culture (10) destiné à contenir une solution de microalgues,

- une cuve de récolte (16) destinée à recevoir au moins une partie de ladite solution (14) en vue d’une filtration et d’une récolte des microalgues, la cuve (16) étant séparée en deux compartiments (19a, 19b) par au moins un filtre (20) configuré pour retenir les microalgues, et

-des moyens de raccordementfluidique du réacteur (10) à la cuve (16), lesdits moyens de raccordement comportant :

au moins un circuit d’air (30) relié à une pompe (12) et comportant un premier port (34) débouchant à l’atmosphère, un deuxième port (35) raccordé à la cuve (16) et débouchant dans un premier desdits compartiments (19a), et un troisième port (36) raccordé au réacteur (10), et «au moins un circuit de liquide (32) comportant un quatrième port (38) raccordé au réacteur (10), un cinquième port (39) raccordé à la cuve (16) et débouchant dans ledit premier compartiment (19a), et un sixième port (40) raccordé à la cuve (16) et débouchant dans un second desdits compartiments (19b).
2. Système (1) selon la revendication précédente, dans lequel le circuit d’air (30) comporte :

un premier conduit de raccordement (18a) dont une extrémité est reliée à la pompe (12) et une autre extrémité est reliée à une première voie d’une vanne (25) dont une seconde voie définit ledit premier port (34), et/ou un second conduit de raccordement (18b) dont une extrémité est reliée à la pompe (12) et une autre extrémité est reliée audit deuxième port (35).
3. Système (1) selon la revendication précédente, dans lequel le circuit d’air (30) comporte :

un troisième conduit (18c), dit de dérivation, entre lesdits premier et second conduits de raccordement (18a, 18b), dont une première extrémité est raccordée au premier conduit (18a) et une seconde extrémité est raccordée au second conduit (18b).
4. Système (1) selon la revendication précédente, dans lequel le second conduit (18b) comporte une vanne (23), de préférence entre l’extrémité reliée à la pompe (12) et un point de raccordement au troisième conduit (18c).
5. Système (1) selon l’une quelconque des revendication 2 à 4, dans lequel le circuit d’air (30) comprend un quatrième conduit (18d) comportant de préférence une vanne (22) dont une extrémité est reliée audit second conduit (18b), de préférence au voisinage de son extrémité reliée à la pompe (12), et dont l’extrémité opposée définit le troisième port (36) et est destinée, par exemple, à être plongée dans la solution de microalgues (14).
6. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit de liquide (32) comprend un cinquième conduit (17a) comprenant une extrémité définissant le quatrième port (38), située de préférence au voisinage d’une partie inférieure du réacteur de culture (10), et une autre extrémité qui est reliée par l’intermédiaire de sixième et septième conduits de raccordement (17b, 17c) respectivement auxdits premier et second compartiments (19a, 19b).
7. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de raccordement fluidique sont configurés pour prendre au moins trois configurations différentes :

-une première configuration, dite de production, dans laquelle aucun fluide ne circule du réacteur de culture (10) vers la cuve de récolte (16) et viceversa,

- une deuxième configuration, dite de remplissage, dans laquelle :

au moins une partie de l’air contenu dans la cuve de récolte (10) est mise en circulation vers le réacteur de culture (16) via le circuit d’air (30), et au moins une partie de la solution (14) contenue dans le réacteur de culture (10) est mise en circulation vers le premier compartiment (19a) de la cuve de récolte (16) via le circuit de liquide (32),

- une troisième configuration, dite de récolte, dans laquelle :

«de l’air est mis en circulation vers le premier compartiment (19a) de la cuve de récolte (16) via le circuit d’air (30) de manière à ce que de la solution (14) traverse le filtre (20) de la cuve de récolte (16) et arrive dans le deuxième compartiment (19b) de la cuve de récolte (16), et la solution filtrée contenue dans le deuxième compartiment (19b) de la cuve de récolte (16) est mise en circulation vers le réacteur de culture (10) via le circuit de liquide (32).
8. Système (1) selon la revendication précédente, dans lequel, lorsque les moyens de raccordement fluidique sont en configuration de production, de l’air extérieur au système (1) est envoyé dans le réacteur de culture (10) via le circuit d’air (30) de manière à alimenter en dioxyde de carbone la solution de microalgues (14) contenue dans le réacteur de culture (10).
9. Système (1) de culture selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de raccordement fluidique comportent des électrovannes (22, 23, 24, 25) contrôlables par une unité centrale.
10. Procédé de culture et de récolte de microalgues à partir d’un système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend :

- une étape de culture de microalgues en solution (14), pendant laquelle des microalgues sont cultivées en solution (14) dans le réacteur de culture (10) et la solution (14) de microalgues est aérée par aspiration d’air de l’atmosphère au moyen du circuit d’air (30) et de la pompe à air (12),

- une étape de remplissage de la cuve de récolte (16) avec la solution (14) contenue dans le réacteur de culture (10), pendant laquelle la pompe (12) aspire une partie de l’air contenu dans la cuve de récolte (16) via le circuit d’air (30) de manière à créer une différence de pression suffisante pour permettre

5 la mise en mouvement de la solution de microalgues (14) du réacteur de culture (10) vers le premier compartiment (19a) de la cuve de récolte (16) via le circuit de liquide (32),

- une étape de filtration et recyclage de la solution de microalgues (14), pendant laquelle la pompe (12) envoie de l’air extérieur au système (1 ) dans le

10 premier compartiment (19a) de la cuve de récolte (16) via le circuit d’air (30), de manière à créer une nouvelle différence de pression suffisante pour induire la mise en mouvement de la solution de microalgues (14) du premier compartiment (19a) vers le deuxième compartiment (19b) de la cuve de récolte (16) à travers le filtre (20), et la mise en mouvement de la solution 15 filtrée du deuxième compartiment (19b) de la cuve de récolte (16) vers le réacteur de culture (10) via le circuit de liquide (32).

1/2