FR3095210A1 - Système de production de micro organismes photosynthétiques - Google Patents

Abstract

Système de production de micro organismes photosynthétiques La présente invention décrit un système de production de micro algues en bassin profond, basé sur l’organisation d’une double circulation de la masse liquide dans un plan vertical. La culture en volume réduit l’emprise au sol et autorise une utilisation en milieu urbain ou péri urbain et est particulièrement adapté aux climats chauds des zones arides

Description

Système de production de micro organismes photosynthétiques

La présente invention concerne un système de production de biomasses de toutes espèces de micro algues et plus généralement de tous micros organismes dont la croissance repose sur la photosynthèse en milieu liquide.

Les systèmes de production de tels micros organismes (hors récolte en milieu naturel) connus de l’homme de l’art appartiennent dans leur diversité à deux principales catégories :

Les photo bioréacteurs de laboratoire ou industriels, qui prennent le plus souvent la forme de systèmes tubulaires aux parois transparentes qui fonctionnent sous ressources artificielles pour la lumière, la chaleur et l’agitation et qui sont dédiés à la production de faibles quantités d’une biomasse de très haute qualité grâce au contrôle permanent de la totalité des paramètres de culture et la stricte limitation des intrusions polluantes des cultures telles que macro ou micro organismes, poussières et gaz.

Les systèmes ouverts qui prennent la forme de bassins de faible profondeur qui fonctionnent essentiellement sous ressources naturelles (lumière et chaleur solaire) et dont le rapport de la surface libre du liquide sur la profondeur moyenne exprimés dans la même unité est égal ou supérieur à 150.

La faible profondeur est privilégiée pour favoriser l’accès à la lumière de la biomasse contenue : la haute densité des cultures interdit à la lumière solaire ou artificielle de pénétrer sous la surface du liquide au delà de quelques centimètres généralement moins de 5 et le plus souvent moins de 2 pour une culture en bonne santé.

L’inconvénient qui résulte de la faible profondeur de tels bassins est une très grande surface d’échange calorique, qui est au moins égale au double de surface libre du liquide contenu : le fond est en contact avec le sol et la surface avec l’air libre ou l’air retenu sous l’éventuelle couverture dudit bassin. La très faible inertie thermique qui en résulte conduit le plus souvent à d’importantes variations de température de la culture selon le cycle jour/nuit. Pour les mêmes raisons, il est très difficile de faire face à des pointes de chaleur excessives qui peuvent s’avérer létales pour des cultures qui doivent généralement être maintenues à des températures inférieures à 45 degrés Celsius sous peine de la perte de la biomasse.

Les dits bassins qui peuvent être couverts ou non sont le plus souvent construits sous la forme d’ hippodromes pour organiser et faciliter la circulation du milieu de culture contenu.

De tels systèmes, dont la productivité moyenne ou faible est compensée par une taille importante privilégient la quantité de biomasse produite.

L’invention remédie à ces inconvénients en ce qu’elle réduit considérablement l’empreinte au sol du bassin de culture, améliore la régulation thermique des cultures et la productivité en améliorant l’accès à la lumière de chacune des cellules en culture.

L’invention repose sur la réalisation d’un contenant qui est un bassin de culture profond à fond plat et horizontal dont le rapport surface libre du liquide sur profondeur du contenant exprimés dans la même unité est inférieur à 16, soit à titre d’exemple non limitatif une profondeur de 2 mètres pour une surface de culture de 30 m2.

Dans un tel bassin, qui peut prendre la forme d’une piscine enterrée à fond plat et horizontal, construite sur place selon les normes et pratiques connues de l’homme de l’art et dans le respect des règles de dimension (surface, profondeur) définies ci avant, on dispose, régulièrement répartis sur la totalité de la surface dudit bassin un ensemble de tubes verticaux identiques dont le produit du nombre par la surface de la section unitaire représente une surface totale au moins égale a 3 pour cent de celle de la surface du bassin, les dits tubes constituent un ensemble de colonnes servant à l’acheminement à l’intérieur de chaque tube du liquide du bas vers le haut du bassin.

Tous les tubes sont sensiblement identiques du point de vue de leur de section polygonale régulière ou ronde, et de leur longueur, laquelle est comprise entre 60 et 95 pour cent de la profondeur totale du bassin. Lesdits tubes sont positionnés dans l espace, de telle manière que le bas de chaque tube soit à une altitude comprise entre 5 et 60 pour cent de la hauteur du bassin, et que chacun soit sensiblement équidistant des autres. Le sommet de chaque tube se trouvant sensiblement au niveau de la surface libre du milieu de culture, une fois le bassin rempli, à une altitude comprise entre moins vingt pour cent et plus dix pour cent de la profondeur dudit bassin.

L’espace libre entre les tubes constitue un second ensemble de colonnes liquides servant à l’acheminement du liquide du haut vers le bas du bassin.

La répartition régulière des tubes sur l ensemble de la surface du bassin peut être obtenue à titre d exemple non limitatif par l’insertion de chaque tube en position verticale dans la maille d’une grille de treillis soudé, chacun des tubes étant maintenu dans son altitude et sa verticalité par tout moyen de fixation adapté connu de l homme de l art . L’ensemble formé par ladite grille et les tubes insérés est posé ou suspendu dans le bassin de manière à respecter les règles de positionnement définies ci avant .

La mise en mouvement vertical du liquide à l intérieur de chaque tube est obtenue par bullage d’air comprimé à une altitude comprise entre 20 et 60 pour cent de la profondeur du bassin, selon le principe de fonctionnement de l’air lift connu de l’homme de l’art et utilisé par exemple pour dégager le sable de sites d’archéologie sous marine.

Un groupe de tubes, allant de quelques unités à la totalité des tubes d’un même bassin peut être alimenté par un seul dispositif de compression d’air adapté à cet usage, comme à titre d exemple non limitatif une turbine à canal latéral qui autorise un débit d’air important sous une faible pression.

Pour une circulation homogène du liquide il est important que l altitude de sortie de l’air soit identique dans chacun des tubes.

La mise en fonctionnement du compresseur d’air et le bullage qui en résulte crée un mouvement de liquide du bas vers le haut à l intérieur de la totalité du volume de chaque tube. Le rejet du liquide par le sommet du tube et l aspiration du liquide par la base du même tube dans l espace libre entre le fond du bassin et le point bas de chaque tube engendre un mouvement descendant du liquide dans l espace qui sépare les tubes entre eux.

La juxtaposition de ces mouvements verticaux l’un vers le haut, l’autre vers le bas, séparés par les parois des tubes permet à chaque goutte du milieu de culture d’accéder à la surface du bassin et donc à la lumière en un temps très court compte tenu de la vitesse de la circulation verticale du liquide comprise entre 5 et 10 centimètres par seconde, ce qui constitue un facteur essentiel de la productivité d’un bassin de culture.

A titre d exemple non limitatif, le contenant est un bassin, construit sur place, enterré ou hors sol , (simplement posé sur un sol horizontal) de 3 mètres sur 10 et deux mètres de profondeur soit un volume de 60 mètres cubes

On installe 90 tubes de 160 centimètres de longueur et 14 centimètres de diamètre répartis sur 5 lignes de 18 unités, chaque tube distant de ses voisins de 50 centimètres, sur une grille de treillis soudé de maille carrée de 15 centimètres de manière à ce que le bas de chaque tube se situe à 30 centimètres du fond du bassin et le haut se situe à 10 centimètres sous la surface du liquide. La sortie du tuyau d’émission de l air comprimé est positionnée à l’intérieur de chaque tube et à 60 centimètres au dessus du point bas dudit tube.

Des modes de réalisation particuliers privilégiés de l’invention permettent de fabriquer le système en série loin de son lieu d’installation, ou il peut ensuite être mis en œuvre rapidement et être déplacé sur courte ou longue distance à tout moment de son exploitation.

Selon un mode privilégié de la réalisation de l’invention, Le contenant est basé sur un container maritime sur lequel on opère en atelier les modifications et adaptations nécessaires décrites ci avant et qui peut ensuite être installé en tant que bassin hors sol sur son lieu d’exploitation. La transformation d’un container maritime en piscine de loisir est bien connue de l’homme de l’art.

L’invention est particulièrement adaptée à la création de site de culture de micro algues en zone péri urbaine ou le manque d’espace est une contrainte, à l extension de sites de culture existants et à l’implantation dans des zones géographiques ou les contraintes climatiques (chaleurs excessives récurrentes) interdisent le recours aux bassins traditionnels.

Claims (3)

1. Système de production de biomasses de toutes espèces de micro algues et plus généralement de tous micro organismes dont la croissance repose sur la photosynthèse en milieu liquide caractérisé par une culture en volume en bassin profond et la mise en place d’ un dispositif de doubles colonnes pour la mise en mouvement vertical de la totalité de la masse liquide:

   1. Culture en volume caractérisé par un rapport surface libre du liquide sur profondeur moyenne du contenant exprimés dans la même unité inférieur a 16
   2. dispositif de doubles colonnes pour la mise en mouvement vertical de la totalité de la masse liquide caractérisé

   1. par la répartition sur l ensemble de la surface du contenant d’un ensemble de tubes verticaux identiques dont le produit du nombre par la surface de la section représente une surface totale au moins égale à 3 pour cent de celle de ladite surface du contenant, le dit ensemble de tubes servant à l’acheminement à l’intérieur de chaque tube du liquide du bas vers le haut du contenant.
   2. Par la création d’’un second ensemble de colonnes constitué de l’espace et du volume compris à l’extérieur des tubes cités en I.) pour l’acheminement du liquide du haut vers le bas du contenant.
2. système de production selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le contenant est un container maritime.
3. système de production selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le contenant est une piscine.