FR3140092A1 - Photobioreactor for the growth of biological organisms of the microalgae type and process for growing a biological organism of the microalgae type in such a photobioreactor - Google Patents

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Abstract

Photobioréacteur (1) pour la croissance d’organismes biologiques de type microalgues, la croissance étant basée sur l’autotrophie en lumière essentiellement, voire exclusivement, artificielle, dans lequel les organismes se développent dans un substrat liquide riche en nutriments en circulation dans le photobioréacteur, le photobioréacteur comprenant au moins une cellule (3) dite éclairée, le photobioréacteur (1) étant caractérisé en ce que la cellule (3) éclairée comprend au moins un conduit transparent de forme en spirale et en ce que la cellule (3) éclairée comprend au moins deux sections dites d’éclairage associées au conduit transparent disposées de part et d’autre dudit conduit transparent. Figure pour l’abrégé : figure 1Photobioreactor (1) for the growth of biological organisms of microalgae type, the growth being based on autotrophy in essentially, or even exclusively, artificial light, in which the organisms develop in a liquid substrate rich in nutrients circulating in the photobioreactor , the photobioreactor comprising at least one so-called illuminated cell (3), the photobioreactor (1) being characterized in that the illuminated cell (3) comprises at least one transparent spiral-shaped conduit and in that the illuminated cell (3) comprises at least two so-called lighting sections associated with the transparent conduit arranged on either side of said transparent conduit. Figure for abstract: figure 1

Description

Photobioréacteur pour la croissance d’organismes biologiques de type microalgues et procédé de croissance d’un organisme biologique de type microalgues dans un tel photobioréacteurPhotobioreactor for the growth of biological organisms of the microalgae type and process for growing a biological organism of the microalgae type in such a photobioreactor DOMAINE DE L’INVENTIONFIELD OF INVENTION

La présente invention se rapporte au domaine de la culture d’organismes biologiques, notamment de type micro-algues, et par exemple à la culture de chlorelles.The present invention relates to the field of cultivation of biological organisms, in particular of the microalgae type, and for example to the cultivation of chlorella.

Plus précisément, l’invention se rapporte à un réacteur de type photobioréacteur, c'est-à-dire dans lequel la croissance d’organismes biologiques en suspension dans un milieu aqueux est basée sur la photosynthèse, et implique donc un apport de lumière.More precisely, the invention relates to a photobioreactor type reactor, that is to say in which the growth of biological organisms suspended in an aqueous medium is based on photosynthesis, and therefore involves a supply of light.

ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUETECHNOLOGY BACKGROUND

Le développement des organismes biologiques est réalisé en général dans un réacteur, dans lequel l’organisme à développer est mis en circulation et est nourri pour le cultiver. Trois types de culture sont généralement mis en œuvre.The development of biological organisms is generally carried out in a reactor, in which the organism to be developed is circulated and fed to cultivate it. Three types of culture are generally implemented.

Le premier type est appelé hétérotrophie : les organismes se développent en se nourrissant de matière organique. Le deuxième type est appelé autotrophie : les organismes se développent en se nourrissant de matière minérale. Le troisième type est appelé mixotrophie : les organismes se nourrissent à la fois par autotrophie et par hétérotrophie.The first type is called heterotrophy: organisms grow by feeding on organic matter. The second type is called autotrophy: organisms develop by feeding on mineral matter. The third type is called mixotrophy: organisms feed by both autotrophy and heterotrophy.

L’autotrophie requiert, en plus des nutriments minéraux, d’apporter de l’énergie. Il s’agit généralement de lumière afin de réaliser une photosynthèse. La source de lumière pour réaliser cet apport peut être naturelle, c'est-à-dire le Soleil, ou artificielle, ou les deux. Ainsi, plus la quantité de lumière apportée est élevée, meilleur est le rendement de production, tout en restant inférieur à une limite maximale pour ne pas détériorer les organismes. Ainsi, en général, les organismes biologiques sont mis en suspension dans un substrat riche en nutriments, en milieu aqueux, lequel est placé dans le réacteur. Le réacteur de ce type de culture est alors appelé photobioréacteur. Parmi les organismes autotrophes, on connaît les chlorelles.Autotrophy requires, in addition to mineral nutrients, to provide energy. This is generally light in order to carry out photosynthesis. The source of light to achieve this contribution can be natural, that is to say the Sun, or artificial, or both. Thus, the higher the quantity of light provided, the better the production yield, while remaining below a maximum limit so as not to damage the organisms. Thus, in general, biological organisms are suspended in a substrate rich in nutrients, in an aqueous medium, which is placed in the reactor. The reactor of this type of culture is then called a photobioreactor. Among autotrophic organisms, we know chlorella.

La lumière naturelle a pour avantage d’être facilement disponible et gratuite. Toutefois, elle présente de nombreux inconvénients : notamment elle ne peut que difficilement être dirigée, son intensité est soumise aux aléas climatiques et elle n’est pas disponible à tout instant, notamment la nuit. Ainsi, la production des organismes visés n’est pas optimale. Par exemple, afin de maximiser l’intensité lumineuse reçue, il est connu d’utiliser des réacteurs dits ouverts, c'est-à-dire avec une surface à l’air libre, de préférence très étendue, dans lesquels les organismes se développent. De tels réacteurs impliquent l’utilisation de grandes surfaces au sol, ce qui est contraignant par exemple en fonction de la nature du terrain d’implémentation de ces réservoirs. En outre, l’introduction de corps étrangers dans les réacteurs n’est pas contrôlée du tout.Natural light has the advantage of being easily available and free. However, it has many disadvantages: in particular it is difficult to control, its intensity is subject to climatic hazards and it is not available at all times, particularly at night. Thus, the production of the targeted organisms is not optimal. For example, in order to maximize the light intensity received, it is known to use so-called open reactors, that is to say with a surface in the open air, preferably very large, in which the organisms develop. . Such reactors involve the use of large ground surfaces, which is restrictive for example depending on the nature of the terrain in which these tanks are installed. In addition, the introduction of foreign bodies into the reactors is not controlled at all.

Il est également connu d’utiliser des réacteurs fermés, c'est-à-dire dans lesquels il n’y a pas de surface à l’air libre. Typiquement, les organismes sont mis en suspension dans un milieu aqueux, qui forme le substrat liquide, et sont mis en circulation dans un réacteur. Le réacteur est placé de manière à recevoir la lumière du Soleil pour obtenir la photosynthèse.It is also known to use closed reactors, that is to say in which there is no open air surface. Typically, the organisms are suspended in an aqueous medium, which forms the liquid substrate, and are circulated in a reactor. The reactor is placed to receive sunlight to achieve photosynthesis.

Le document US2015/0230420 décrit un exemple d’un réacteur formé d’un système de tuyaux transparents et placé dans un bâtiment qui permet de recevoir la lumière du jour. Afin d’apporter une source lumineuse d’appoint, et limiter les zones d’ombre dans les tuyaux, des réglettes lumineuses peuvent être positionnées à différents endroits autour des tuyaux. Une telle solution n’apporte cependant pas entière satisfaction, puisqu’elle reste dépendante de la lumière naturelle.Document US2015/0230420 describes an example of a reactor formed from a system of transparent pipes and placed in a building which allows daylight to be received. In order to provide an additional light source, and limit shadow areas in the pipes, light strips can be positioned in different locations around the pipes. However, such a solution does not provide complete satisfaction, since it remains dependent on natural light.

La lumière artificielle est plus aisément contrôlable que la lumière naturelle. Toutefois, elle est plus coûteuse, et requiert donc d’être parfaitement optimisée pour assurer une rentabilité suffisante. Plusieurs conceptions de réacteurs ont alors été mises au point. Ces conceptions doivent répondre principalement à deux exigences : une longueur de circulation suffisante pour que les organismes se développent et un apport de lumière optimisé autant que possible. Toutefois, l’apport de lumière doit également tenir compte des limitations technologiques notamment en termes de puissance disponible et de problème de surchauffe des organismes biologiques.Artificial light is more easily controlled than natural light. However, it is more expensive, and therefore requires to be perfectly optimized to ensure sufficient profitability. Several reactor designs were then developed. These designs must mainly meet two requirements: a sufficient circulation length for the organisms to develop and a supply of light optimized as much as possible. However, the supply of light must also take into account technological limitations, particularly in terms of available power and the problem of overheating of biological organisms.

Les travaux présentés dans la thèse de A. Souliès,Contribution à l'étude hydrodynamique et à la modélisation des photobioréacteurs à haute productivité volumique, 2014, mettent notamment en avant la sensibilité des chlorelles à la lumière pour leur croissance dans un photobioréacteur. La lumière est caractérisée par la densité de flux de photons impactant une face optique du photobioréacteur, dans une plage de longueurs d’onde donnée. Cette densité de flux de photons est directement reliée à la productivité surfacique d’un photobioréacteur. La productivité volumique d’un photobioréacteur, qui est un indicateur largement utilisé pour caractériser les performances des photobioréacteurs, est obtenue en multipliant la productivité surfacique avec ce qui est appelé la surface spécifique. La surface spécifique d’un photobioréacteur est la surface totale éclairée du photobioréacteur par volume éclairé de fluide qui est dans le photobioréacteur à un instant donné. La performance d’un photobioréacteur est donc directement, et fortement, dépendante de la surface spécifique. Or, la surface spécifique dépend quant à elle notamment de la géométrie du photobioréacteur.The work presented in the thesis of A. Souliès, Contribution to the hydrodynamic study and modeling of photobioreactors with high volume productivity , 2014, notably highlights the sensitivity of chlorella to light for their growth in a photobioreactor. Light is characterized by the flux density of photons impacting an optical face of the photobioreactor, in a given wavelength range. This photon flux density is directly linked to the surface productivity of a photobioreactor. The volume productivity of a photobioreactor, which is a widely used indicator to characterize the performance of photobioreactors, is obtained by multiplying the surface productivity with what is called the specific surface area. The specific surface area of a photobioreactor is the total illuminated surface area of the photobioreactor per illuminated volume of fluid that is in the photobioreactor at a given time. The performance of a photobioreactor is therefore directly and strongly dependent on the specific surface area. However, the specific surface area depends in particular on the geometry of the photobioreactor.

Une géométrie de réacteur connue est appelée hélicoïdale. Il s’agit d’un réacteur comprenant des spires, sensiblement horizontales, de tuyaux transparents, superposées sensiblement verticalement. Le document US10,876,087 décrit un exemple d’un tel photobioréacteur hélicoïdal, dans lequel les spires sont allongées horizontalement. Des sources de lumières artificielles sont placées sur des panneaux verticaux, disposés de part et d’autre du photobioréacteur, dans le sens d’allongement des spires. Toutefois, une telle conception ne permet pas de maximiser l’apport de lumière en tout point des tuyaux. En effet, des points des tuyaux sont plus éloignés des panneaux que d’autres, ce qui peut résulter en une baisse drastique de production pour les organismes les plus sensibles. En outre, cette conception implique des installations de dimensions importantes pour accueillir les tuyaux avec une longueur suffisante.A known reactor geometry is called helical. This is a reactor comprising substantially horizontal turns of transparent pipes, superimposed substantially vertically. Document US10,876,087 describes an example of such a helical photobioreactor, in which the turns are elongated horizontally. Artificial light sources are placed on vertical panels, arranged on either side of the photobioreactor, in the direction of elongation of the turns. However, such a design does not make it possible to maximize the light supply at all points of the pipes. In fact, some points of the pipes are further from the panels than others, which can result in a drastic drop in production for the most sensitive organisms. In addition, this design involves installations of large dimensions to accommodate the pipes with sufficient length.

Le document KR20030018197 décrit un autre type de photobioréacteur sous forme de deux réservoirs plats parallèles l’un à l’autre, en matière transparente, les deux réservoirs ayant des entrées communes mais des sorties distinctes, et entre lesquels un système d’éclairage sous forme de tubes fluorescents est disposé ; les tubes fluorescents sont empilés verticalement, et sont en contact avec une paroi de chaque réservoir. Selon cette conception, seule une surface de chaque réservoir reçoit de la lumière, de sorte que la surface spécifique n’est pas optimisée. En outre, le parcours des organismes entre une entrée et une sortie est rectiligne, de sorte que pour allonger le parcours, il faut allonger les réservoirs, posant des problèmes de réalisation et d’encombrement.The document KR20030018197 describes another type of photobioreactor in the form of two flat tanks parallel to each other, made of transparent material, the two tanks having common inlets but distinct outlets, and between which a lighting system in the form fluorescent tubes are arranged; the fluorescent tubes are stacked vertically, and are in contact with one wall of each tank. According to this design, only one surface of each tank receives light, so the specific surface area is not optimized. In addition, the path of the organisms between an entrance and an exit is rectilinear, so that to lengthen the path, it is necessary to lengthen the reservoirs, posing construction and size problems.

Enfin, dans ces conceptions de photobioréacteur, la sensibilité à la lumière des organismes cultivés peut provoquer des accumulations sur les parois transparentes des tuyaux du réacteur, et créer ainsi in fine des zones d’ombre nuisibles à la productivité. Le nettoyage des parois des réacteurs peut se révéler fastidieux.Finally, in these photobioreactor designs, the sensitivity to light of the cultured organisms can cause accumulations on the transparent walls of the reactor pipes, and thus ultimately create gray areas that are harmful to productivity. Cleaning reactor walls can be tedious.

Il existe donc un besoin pour un nouveau type de réacteur, et plus précisément de photobioréacteur, surmontant notamment les inconvénients précités.There is therefore a need for a new type of reactor, and more precisely a photobioreactor, in particular overcoming the aforementioned drawbacks.

Un premier aspect de l’invention est de proposer un nouveau photobioréacteur dans lequel seule une source de lumière artificielle est utilisée, et optimisant l’apport de lumière.A first aspect of the invention is to propose a new photobioreactor in which only an artificial light source is used, and optimizing the light supply.

Un deuxième aspect de l’invention est de proposer un nouveau photobioréacteur dont la surface spécifique est maximisée.A second aspect of the invention is to propose a new photobioreactor whose specific surface area is maximized.

Un troisième aspect de l’invention est de proposer un nouveau photobioréacteur dont l’encombrement est limité.A third aspect of the invention is to propose a new photobioreactor whose bulk is limited.

Un quatrième aspect de l’invention est de proposer un nouveau photobioréacteur dans lequel la maintenance est facilitée.A fourth aspect of the invention is to propose a new photobioreactor in which maintenance is facilitated.

Un cinquième aspect de l’invention est de proposer un nouveau photobioréacteur particulièrement adapté à la culture de chlorelle.A fifth aspect of the invention is to propose a new photobioreactor particularly suited to the cultivation of chlorella.

Un sixième aspect de l’invention est de proposer un nouveau photobioréacteur qui peut se nettoyer facilement.A sixth aspect of the invention is to propose a new photobioreactor which can be easily cleaned.

Ainsi, selon un premier aspect, l’invention se rapporte à un photobioréacteur pour la croissance d’organismes biologiques de type microalgues. Plus spécifiquement, le photobioréacteur de l’invention est dédié aux organismes dont la croissance est basée sur l’autotrophie en lumière essentiellement artificielle, c'est-à-dire que la lumière naturelle, du Soleil, n’influe pas ou de manière quasiment indétectable sur la croissance des organismes. Dans le photobioréacteur, les organismes se développent dans un substrat liquide riche en nutriments en circulation dans le photobioréacteur. Le photobioréacteur comprend alors au moins une cellule dite éclairée. La cellule éclairée comprend au moins un conduit transparent de forme en spirale sensiblement plane présentant une surface optique supérieure et une surface optique inférieure. De plus, la cellule éclairée comprend au moins deux sections dites d’éclairage associées au conduit transparent. Les sections d’éclairage sont disposées de part et d’autre dudit conduit transparent de manière à éclairer chacune une surface optique du conduit transparent, à savoir une première section d’éclairage éclairant au moins une partie de la surface optique supérieure et une deuxième section d’éclairage éclairant au moins une partie de la surface optique inférieure du conduit transparent.Thus, according to a first aspect, the invention relates to a photobioreactor for the growth of biological organisms of microalgae type. More specifically, the photobioreactor of the invention is dedicated to organisms whose growth is based on autotrophy in essentially artificial light, that is to say that natural light, from the Sun, has no or almost no influence. undetectable on the growth of organisms. In the photobioreactor, organisms grow in a nutrient-rich liquid substrate circulating in the photobioreactor. The photobioreactor then comprises at least one so-called illuminated cell. The illuminated cell comprises at least one transparent conduit of substantially planar spiral shape having an upper optical surface and a lower optical surface. In addition, the illuminated cell comprises at least two so-called lighting sections associated with the transparent conduit. The lighting sections are arranged on either side of said transparent conduit so as to each illuminate an optical surface of the transparent conduit, namely a first lighting section illuminating at least part of the upper optical surface and a second section lighting illuminating at least part of the lower optical surface of the transparent conduit.

Le photobioréacteur, de type fermé, permet ainsi d’avoir une longueur de parcours dans le conduit en spiral qui est maximisée pour un encombrement réduit, tout en offrant une surface spécifique élevée sur l’ensemble du parcours. La lumière artificielle apportée par les sections d’éclairage est dirigée spécifiquement et exclusivement de chaque un côté du conduit transparent. La surface spécifique est alors égale à la somme des deux surfaces optiques du conduit transparent. Le rendement s’en trouve amélioré.The photobioreactor, of closed type, thus makes it possible to have a path length in the spiral conduit which is maximized for a reduced footprint, while offering a high specific surface area over the entire path. The artificial light provided by the lighting sections is directed specifically and exclusively to each side of the transparent conduit. The specific surface area is then equal to the sum of the two optical surfaces of the transparent conduit. The performance is improved.

Selon différents aspects, il est possible de prévoir l’une et/ou l’autre des caractéristiques ci-dessous prises seules ou en combinaison.Depending on different aspects, it is possible to provide one and/or the other of the characteristics below taken alone or in combination.

Selon un mode de réalisation, au moins une section d’éclairage comprend un panneau s’étendant en vis-à-vis d’une surface optique inférieure ou supérieure du conduit transparent en spirale. En outre, elle peut comprendre une pluralité de diodes électroluminescentes réparties sur la surface du panneau de manière à éclairer au moins une partie de la surface optique supérieure ou inférieure du conduit transparent en spirale.According to one embodiment, at least one lighting section comprises a panel extending opposite a lower or upper optical surface of the transparent spiral conduit. In addition, it may comprise a plurality of light-emitting diodes distributed over the surface of the panel so as to illuminate at least part of the upper or lower optical surface of the transparent spiral conduit.

La section d’éclairage peut ainsi facilement être fabriquée et mise au point pour s’adapter aux organismes en question.The lighting section can thus easily be manufactured and adjusted to adapt to the organisms in question.

Par exemple, les diodes peuvent émettre pour une partie une lumière d’une première couleur et pour une autre partie une lumière d’une deuxième couleur, différente de la première couleur, à l’exclusion de toute autre lumière, de sorte que les longueurs d’ondes émises par les sections d’éclairage correspondent sensiblement aux pics d’absorption des organismes en croissance dans le photobioréacteur.For example, the diodes can emit for one part a light of a first color and for another part a light of a second color, different from the first color, to the exclusion of any other light, so that the lengths waves emitted by the lighting sections correspond substantially to the absorption peaks of the organisms growing in the photobioreactor.

L’utilisation de diodes électroluminescente permet en outre d’ajuster la répartition et le rapport entre les différentes couleurs. Par exemple, dans le cas d’un organisme de couleur verte, comme la Chlorella, le rapport des diodes est compris entre 60% et 80% pour la première couleur qui est rouge et entre 40% et 20% pour la deuxième couleur qui est bleue. L’absorption de la lumière est alors maximisée, pour optimiser la croissance des organismes et augmenter le rendement.The use of light-emitting diodes also makes it possible to adjust the distribution and ratio between the different colors. For example, in the case of a green colored organism, such as Chlorella, the ratio of diodes is between 60% and 80% for the first color which is red and between 40% and 20% for the second color which is blue. Light absorption is then maximized, to optimize the growth of organisms and increase yield.

Selon un mode de réalisation, le photobioréacteur peut comprendre au moins un premier conduit transparent et un deuxième conduit transparent. Le premier conduit transparent, en spirale, est décalé suivant une direction verticale du deuxième conduit transparent, également en spirale. Les deux conduits transparents en spirale sont en connexion fluidique de manière à assurer la circulation du substrat. En outre, deux sections d’éclairage sont associées à chacun du premier conduit transparent et du deuxième conduit transparent. Un troisième conduit transparent également associé à deux sections d’éclairage disposées de part et d’autre, puis un quatrième, etc… peuvent ainsi être connectés fluidiquement les uns aux autres, de manière à allonger le parcours dans le photobioréacteur en fonction des besoins, tout en maintenant une surface spécifique optimisée.According to one embodiment, the photobioreactor may comprise at least a first transparent conduit and a second transparent conduit. The first transparent spiral conduit is offset in a vertical direction from the second transparent conduit, also spiral. The two transparent spiral conduits are in fluid connection so as to ensure the circulation of the substrate. Furthermore, two lighting sections are associated with each of the first transparent conduit and the second transparent conduit. A third transparent conduit also associated with two lighting sections arranged on either side, then a fourth, etc. can thus be fluidly connected to each other, so as to lengthen the path in the photobioreactor according to needs, while maintaining an optimized specific surface area.

Selon un mode de réalisation, le photobioréacteur comprend au moins un support d’éclairage interposé entre les deux conduits transparents superposés. Le support d’éclairage présente une surface inférieure sur laquelle est formée la section d’éclairage supérieure associée au premier conduit transparent et une surface supérieure sur laquelle est formée la section d’éclairage inférieure associée au deuxième conduit transparent.According to one embodiment, the photobioreactor comprises at least one lighting support interposed between the two superimposed transparent conduits. The lighting support has a lower surface on which the upper lighting section associated with the first transparent conduit is formed and an upper surface on which the lower lighting section associated with the second transparent conduit is formed.

Ainsi, selon un mode de réalisation particulier, le photobioréacteur peut comprendre six conduits transparents en spirale, en connexion fluidique les uns avec les autres de sorte que le substrat peut circuler successivement dans les six conduits transparents en spirale.Thus, according to a particular embodiment, the photobioreactor can comprise six transparent spiral conduits, in fluid connection with each other so that the substrate can circulate successively in the six transparent spiral conduits.

Selon un mode de réalisation, le conduit transparent en spirale est de section sensiblement circulaire, de manière à limiter les turbulences dans le fluide en circulation.According to one embodiment, the transparent spiral conduit has a substantially circular section, so as to limit turbulence in the circulating fluid.

Selon un mode de réalisation, chaque cellule éclairée peut comprendre un sous-bâti sur lequel chaque conduit transparent en spirale est assemblé et sur lequel les sections d’éclairage sont assemblées de part et d’autre de chaque conduit transparent en spirale, de sorte que chaque cellule éclairée forme un ensemble destiné à être manipulé en bloc unitairement. La manipulation d’une cellule éclairée s’en trouve facilitée.According to one embodiment, each illuminated cell may comprise a sub-frame on which each transparent spiral conduit is assembled and on which the lighting sections are assembled on either side of each transparent spiral conduit, so that each illuminated cell forms a set intended to be handled individually as a block. This makes handling an illuminated cell easier.

Selon un mode de réalisation, au moins une cellule éclairée comprend un système d’assemblage amovible entre au moins une section d’éclairage et le sous-bâti. Ainsi, en cas de défaillance d’une section d’éclairage, son retrait puis sa réparation ou son remplacement sont facilités, diminuant le temps d’arrêt du photobioréacteur.According to one embodiment, at least one illuminated cell comprises a removable assembly system between at least one lighting section and the sub-frame. Thus, in the event of failure of a lighting section, its removal then repair or replacement is facilitated, reducing the downtime of the photobioreactor.

Selon un mode de réalisation, le photobioréacteur peut comprendre un bâti destiné à reposer au sol. Le bâti comprend au moins un logement équipé d’un dispositif d’assemblage avec au moins une cellule éclairée. Par exemple, le dispositif d’assemblage avec une cellule éclairée est de type amovible. Il est ainsi possible d’assembler aisément une cellule éclairée sur le bâti, en la plaçant dans son logement.According to one embodiment, the photobioreactor may comprise a frame intended to rest on the ground. The frame comprises at least one housing equipped with an assembly device with at least one illuminated cell. For example, the assembly device with an illuminated cell is of the removable type. It is thus possible to easily assemble an illuminated cell on the frame, by placing it in its housing.

Selon un mode de réalisation particulier, le bâti comprend trois logements pour recevoir trois cellules éclairées superposées selon la direction verticale. Le nombre de logements peut toutefois être adapté en fonction des besoins.According to a particular embodiment, the frame comprises three housings to receive three illuminated cells superimposed in the vertical direction. The number of accommodations can however be adapted according to needs.

Ainsi, notamment dans le cas où les cellules éclairées comprennent un sous-bâti, l’assemblage sur le bâti est particulièrement aisé : la cellule éclairée en bloc est simplement montée sur le bâti. Le démontage d’une cellule éclairée, puis son emplacement ou sa remise en place, par exemple pour maintenance, est également particulièrement aisé.Thus, particularly in the case where the illuminated cells include a sub-frame, assembly on the frame is particularly easy: the illuminated cell as a block is simply mounted on the frame. Dismantling an illuminated cell, then replacing it or putting it back in place, for example for maintenance, is also particularly easy.

Selon un deuxième aspect, l’invention propose également un procédé de croissance d’un organisme biologique de type microalgues. La croissance est basée sur l’autotrophie en lumière essentiellement artificielle. Les organismes se développent dans un substrat liquide riche en nutriments en circulation dans un photobioréacteur tel que présenté ci-dessous. Le rendement d’un tel procédé est alors assez élevé pour satisfaire une production à l’échelle industrielle.According to a second aspect, the invention also proposes a method for growing a biological organism of the microalgae type. Growth is based on autotrophy in essentially artificial light. The organisms grow in a nutrient-rich liquid substrate circulating in a photobioreactor as presented below. The yield of such a process is then high enough to satisfy production on an industrial scale.

Selon un exemple, l’organisme biologique est du genre Chlorella, qui est une microalgue riche en vitamines et comestible, pouvant être utilisée comme complément alimentaire par exemple.
According to one example, the biological organism is of the genus Chlorella, which is a microalgae rich in vitamins and edible, which can be used as a food supplement for example.

Des modes de réalisation de l’invention seront décrits ci-dessous par référence aux dessins, décrits brièvement ci-dessous :Embodiments of the invention will be described below with reference to the drawings, briefly described below:

représente une partie d’un photobioréacteur conforme à un mode de réalisation de l’invention, comprenant un bâti et une cellule éclairée. represents a part of a photobioreactor according to one embodiment of the invention, comprising a frame and an illuminated cell.

représente un bâti du photobioréacteur de la . represents a frame of the photobioreactor of the .

représente de manière schématique un exemple de réalisation d’une cellule éclairée. schematically represents an example of an illuminated cell.

représente un exemple de réalisation d’un conduit transparent en forme de spirale du photobioréacteur de la en vue de dessus. represents an example of production of a transparent conduit in the shape of a spiral of the photobioreactor of the in top view.

représente le conduit de la en vue en de trois quarts. represents the conduit of the in three-quarter view.

représente une vue en coupe selon la ligne VI-VI de la . represents a sectional view along line VI-VI of the .

représente une vue de dessus d’une section d’éclairage du photobioréacteur de la . represents a top view of a lighting section of the photobioreactor of the .

représente la section d’éclairage de la en vue en de trois quarts. represents the lighting section of the in three-quarter view.

représente la section d’éclairage de la en vue de côté. represents the lighting section of the in side view.

représente une vue de détail de la suivant le cercle X. represents a detailed view of the following circle X.

représente une vue de côté d’une variante de réalisation d’une section d’éclairage. represents a side view of an alternative embodiment of a lighting section.

représente une vue de face d’une cellule éclairée selon un mode de réalisation. represents a front view of an illuminated cell according to one embodiment.

représente une vue de côté d’un sous-bâti de la cellule éclairée de la . represents a side view of a sub-frame of the illuminated cell of the .

représente une vue de trois quart un ensemble de barres d’un système de renfort pour la cellule éclairée des figures 12 et 13. represents a three-quarter view of a set of bars of a reinforcement system for the illuminated cell of Figures 12 and 13.

représente une vue de trois-quarts de la cellule éclairée de la . represents a three-quarter view of the illuminated cell of the .

Sur les dessins, des références identiques désignent des objets identiques ou similaires.In the drawings, identical references designate identical or similar objects.

DESCRIPTION DÉTAILLÉEDETAILED DESCRIPTION

Les figures illustrent un mode de réalisation d’un photobioréacteur et de ses différents composants qui est particulièrement adapté au développement d’organismes biologiques par autotrophie. Plusieurs organismes se développent par autotrophie, notamment la Chlorella. La Chlorella est un genre de microalgues, les chlorelles, dont les propriétés nutritionnelles rendent sa production particulièrement attirante. Elle fait partie des dix seules algues autorisées dans le Codex Alimentarius, avec notamment la spiruline. Ainsi, la présente invention porte en particulier sur la culture de chlorelles, mais non limitativement, le photobioréacteur pouvant être utilisé pour la culture d’autres organismes, et notamment d’autres microalgues, par autotrophie.The figures illustrate an embodiment of a photobioreactor and its various components which is particularly suitable for the development of biological organisms by autotrophy. Several organisms develop by autotrophy, notably Chlorella. Chlorella is a type of microalgae, chlorella, whose nutritional properties make its production particularly attractive. It is one of the only ten algae authorized in the Codex Alimentarius, including spirulina. Thus, the present invention relates in particular to the cultivation of chlorella, but not limited to it, the photobioreactor being able to be used for the cultivation of other organisms, and in particular other microalgae, by autotrophy.

Pour la croissance de chlorelles, typiquement, une souche est, dans un premier temps, inoculée dans une colonne afin d’obtenir un volume de chlorelles plus important. Puis, les chlorelles sont mises en suspension dans un milieu de culture liquide, notamment aqueux, riches en nutriments inorganiques, et enfin elles sont mises en circulation, avec le milieu de culture, dans le photobioréacteur, afin de croître. Des nutriments peuvent également être injectés dans le photobioréacteur afin de maintenir une concentration en nutriments déterminée. Le milieu de culture contenant les chlorelles en suspension est désigné dans ce qui suit comme étant un fluide.For the growth of chlorella, typically, a strain is first inoculated into a column in order to obtain a larger volume of chlorella. Then, the chlorella are suspended in a liquid culture medium, in particular aqueous, rich in inorganic nutrients, and finally they are circulated, with the culture medium, in the photobioreactor, in order to grow. Nutrients can also be injected into the photobioreactor in order to maintain a determined nutrient concentration. The culture medium containing the chlorella in suspension is referred to in the following as being a fluid.

De la lumière est apportée aux chlorelles dans le photobioréacteur. Dans le cadre de la présente invention, la lumière apportée est essentiellement, voire exclusivement, artificielle, c'est-à-dire que la croissance des chlorelles dans le photobioréacteur est obtenue grâce à l’apport de lumière artificielle. Par lumière artificielle, on entend ici une lumière apportée par un dispositif lumineux fabriqué et contrôlé par l’Homme, par opposition à la lumière dite naturelle qui est celle du Soleil. Bien entendu, le photobioréacteur peut être placé à la lumière du Soleil, mais cette lumière naturelle n’influe alors pas, ou alors de manière quasiment non mesurable, sur la croissance des chlorelles. En d’autres termes, la surface spécifique n’est quasiment pas impactée par la lumière du Soleil.Light is provided to the chlorella in the photobioreactor. In the context of the present invention, the light provided is essentially, if not exclusively, artificial, that is to say that the growth of chlorella in the photobioreactor is obtained thanks to the supply of artificial light. By artificial light, we mean here light provided by a lighting device manufactured and controlled by humans, as opposed to so-called natural light which is that of the Sun. Of course, the photobioreactor can be placed in sunlight, but this natural light then has no influence, or in an almost unmeasurable way, on the growth of chlorella. In other words, the specific surface area is almost not impacted by sunlight.

Sur la , on a représenté une partie du photobioréacteur 1. Le photobioréacteur 1 comprend ainsi un bâti2et au moins une cellule3dite éclairée montée sur le bâti 2. Le photobioréacteur 1 comprend également une zone de récolte des organismes, non représenté sur les figures. Il peut s’agir par exemple d’une cuve de récolte montée sur le bâti 2, ou portée par un bâti séparé, qui lui est propre, la colonne de récolte étant en connexion fluidique avec la cellule éclairée.On the , we have shown a part of the photobioreactor 1. The photobioreactor 1 thus comprises a frame 2 and at least one so-called illuminated cell 3 mounted on the frame 2. The photobioreactor 1 also includes an organism harvesting zone, not shown in the figures. It may for example be a harvesting tank mounted on frame 2, or carried by a separate frame, which is specific to it, the harvesting column being in fluid connection with the illuminated cell.

Le bâti 2 est réalisé en matière rigide, par exemple métallique comme l’acier. Il comprend notamment des pieds4, par exemple quatre pieds, destinés à reposer directement ou indirectement, par exemple par l’intermédiaire de patins qui limitent la transmission de vibrations, au sol. Plus précisément, chaque pied 4 est par exemple formé à une extrémité inférieure d’un poteau5sensiblement vertical, le bâti 2 comprenant alors quatre poteaux 5, sensiblement identiques, disposés par exemple aux sommets d’un quadrilatère.The frame 2 is made of rigid material, for example metallic such as steel. It notably comprises feet 4 , for example four feet, intended to rest directly or indirectly, for example via pads which limit the transmission of vibrations, on the ground. More precisely, each foot 4 is for example formed at a lower end of a substantially vertical post 5 , the frame 2 then comprising four posts 5, substantially identical, arranged for example at the vertices of a quadrilateral.

Dans ce qui suit, à des fins de clarté, on utilisera les termes horizontal, vertical, inférieur, supérieur, au-dessus, en dessous, haut, bas et leur variante selon l’orientation naturelle de la , sur laquelle il est considéré que les pieds 4 reposent sur le sol, les poteaux 5 s’étendant sensiblement verticalement.In the following, for purposes of clarity, we will use the terms horizontal, vertical, lower, upper, above, below, top, bottom and their variation depending on the natural orientation of the , on which it is considered that the feet 4 rest on the ground, the posts 5 extending substantially vertically.

Il est alors défini sur le bâti 2 quatre faces sensiblement verticales. Une première face verticale est appelée face6avant. La face 6 avant est définie entre deux poteaux 5 dits avant. Une deuxième face verticale est appelée face7arrière et est définie entre deux poteaux 5 dits arrière. Les deux autres faces verticales sont appelées faces8latérales, sont parallèles entre elles, et sont définies chacune entre un poteau avant et un poteau 5 arrière. Les portions extrêmes dites supérieures, c'est-à-dire du côté opposé aux pieds 4, des poteaux 5 sont reliées par des traverses9formant un cadre horizontal sensiblement carré ou rectangulaire. Une barre10de renfort peut être placée entre deux traverses 9 parallèles afin de renforcer le cadre des traverses 9. Les poteaux 5 ne sont pas disposés exactement aux quatre coins du cadre formés par les traverses 9. En effet, pour des raisons qui seront explicités plus loin, un poteau 5 avant est en retrait, vers la face 7 arrière, par rapport à l’autre poteau 5 de la face avant. Ainsi, deux poteaux 5 arrière et un poteau 5 avant sont disposés chacune à un coin du cadre, et le dernier poteau 5 est disposé sur une traverse 9 du cadre. Afin de rendre rigide l’assemblage entre les poteaux 5, des traverses11intermédiaires sont disposées par trois dans un même plan sensiblement horizontal, de manière à former un U ouvert entre les poteaux 5 avant. Les U ainsi formés sont répartis verticalement entre les extrémités supérieures et inférieures des poteaux 5. Des poutres12de renfort peuvent être placées entre deux traverses 11 intermédiaires de manière à s'étendre entre les deux faces 8 latérales, à proximité des pieds 4. Les poutres 12 de renfort permettent ainsi un meilleur support du poids des cellules 3 éclairées lorsqu’elles sont montées sur le bâti 2.Four substantially vertical faces are then defined on frame 2. A first vertical face is called front face 6 . The front face 6 is defined between two so-called front posts 5. A second vertical face is called rear face 7 and is defined between two so-called rear posts 5. The two other vertical faces are called lateral faces 8 , are parallel to each other, and are each defined between a front post and a rear post 5. The so-called upper end portions, that is to say on the side opposite the feet 4, of the posts 5 are connected by crosspieces 9 forming a substantially square or rectangular horizontal frame. A reinforcing bar 10 can be placed between two parallel sleepers 9 in order to reinforce the frame of the sleepers 9. The posts 5 are not arranged exactly at the four corners of the frame formed by the sleepers 9. Indeed, for reasons which will be explained further, a front post 5 is set back, towards the rear face 7, relative to the other post 5 of the front face. Thus, two rear posts 5 and a front post 5 are each arranged at a corner of the frame, and the last post 5 is arranged on a crosspiece 9 of the frame. In order to make the assembly between the posts 5 rigid, intermediate crosspieces 11 are arranged in threes in the same substantially horizontal plane, so as to form an open U between the front posts 5. The U's thus formed are distributed vertically between the upper and lower ends of the posts 5. Reinforcement beams 12 can be placed between two intermediate crosspieces 11 so as to extend between the two lateral faces 8, close to the feet 4. The Reinforcement beams 12 thus allow better support for the weight of the illuminated cells 3 when they are mounted on the frame 2.

Le bâti 2 forme au moins un logement13pour au moins une cellule 3 éclairée. Selon le mode de réalisation des figures, le bâti 2 forme par exemple trois logements 13, chaque logement 13 étant destiné à recevoir une cellule 3 éclairée. Un logement 13 est défini par exemple entre deux U formés par les traverses 11 intermédiaires. Chaque logement 13 comprend un dispositif14d’assemblage avec au moins une cellule 3 éclairée. Plus précisément, selon l’exemple des figures, un dispositif 14 d’assemblage comprend deux cornières15en L se faisant face, s’étendant chacune sensiblement horizontalement sur une face 8 latérale. Par exemple, pour un logement 13, chaque cornière 15 est fixée rigidement sur une traverse 11 intermédiaire qui s’étend entre un poteau 5 avant et un poteau 5 arrière, pour un même U. La troisième traverse 11 intermédiaire de ce même U est par exemple munie de plots 16 en saillie horizontale vers la face 6 avant. Ainsi, comme cela sera explicité plus loin, une cellule d’éclairage peut être assemblée au bâti 2 en reposant sous l’effet de son poids sur deux cornières 15 et les plots16d’un logement 13. Le dispositif 14 d’assemblage est ainsi de type amovible, c'est-à-dire qu’il permet un assemblage et un désassemblage entre le bâti 2 et une cellule 3 éclairée rapide, par simple glissement sur les cornières 15 selon l’exemple, sans opération fastidieuse de montage et démontage ni destruction, à la manière d’un rayonnage.The frame 2 forms at least one housing 13 for at least one illuminated cell 3. According to the embodiment of the figures, the frame 2 forms for example three housings 13, each housing 13 being intended to receive an illuminated cell 3. A housing 13 is defined for example between two U formed by the intermediate crosspieces 11. Each housing 13 comprises an assembly device 14 with at least one illuminated cell 3. More precisely, according to the example of the figures, an assembly device 14 comprises two L-shaped angles 15 facing each other, each extending substantially horizontally on a side face 8. For example, for a housing 13, each angle 15 is rigidly fixed on an intermediate crosspiece 11 which extends between a front post 5 and a rear post 5, for the same U. The third intermediate crosspiece 11 of this same U is for example example provided with studs 16 projecting horizontally towards the front face 6. Thus, as will be explained later, a lighting cell can be assembled to the frame 2 by resting under the effect of its weight on two angles 15 and the studs 16 of a housing 13. The assembly device 14 is thus of removable type, that is to say that it allows rapid assembly and disassembly between the frame 2 and an illuminated cell 3, by simple sliding on the angles 15 according to the example, without tedious assembly and assembly operation. dismantling or destruction, like shelving.

Le dispositif 14 d’assemblage peut alors comprend un système17de verrouillage entre le bâti 2 et la cellule 3 éclairée dans le logement 13. Par exemple, il peut s’agir d’un crochet18monté en rotation sur un poteau 5 avant du bâti et qui permet de venir en prise sur un élément dédié de la cellule 3 en position dans un logement 13 du bâti 2. Ainsi, une fois la cellule 3 éclairée en place dans un logement 13 par glissement, le crochet 18 est simplement mis en prise avec l’élément dédié de la cellule 3 par rotation. De même, en faisant pivoter le crochet 18 dans l’autre sens, la cellule 3 peut être glissée pour être sortie du logement du bâti 2.The assembly device 14 can then include a locking system 17 between the frame 2 and the cell 3 illuminated in the housing 13. For example, it can be a hook 18 mounted in rotation on a post 5 before the frame and which makes it possible to engage a dedicated element of cell 3 in position in a housing 13 of the frame 2. Thus, once the cell 3 is illuminated in place in a housing 13 by sliding, the hook 18 is simply put in place. taken with the dedicated element of cell 3 by rotation. Likewise, by rotating the hook 18 in the other direction, the cell 3 can be slid out of the housing of the frame 2.

Le bâti 2 forme ainsi des logements 13 superposés verticalement, au nombre de trois selon l’exemple des figures 1 et 2, mais qui peut être adapté selon les besoins, sans augmenter l’encombrement au sol.The frame 2 thus forms housings 13 superimposed vertically, three in number according to the example of Figures 1 and 2, but which can be adapted according to needs, without increasing the footprint.

La face 7 arrière du bâti 2 du photobioréacteur peut être fermée par une plaque19munie d’ouvertures20réparties sur la surface de la plaque 19 et qui assurent une circulation d’air comme cela sera explicitée plus loin.The rear face 7 of the frame 2 of the photobioreactor can be closed by a plate 19 provided with openings 20 distributed over the surface of the plate 19 and which ensure air circulation as will be explained later.

Un exemple de réalisation d’une cellule 3 d’éclairage va maintenant être décrit.An example of producing a lighting cell 3 will now be described.

La cellule 3 éclairée comprend au moins un conduit21transparent, dans lequel le fluide comprenant les chlorelles en suspension dans leur substrat est en circulation.The illuminated cell 3 comprises at least one transparent conduit 21 , in which the fluid comprising the chlorella suspended in their substrate is circulating.

Par transparent, on désigne ici la propriété selon laquelle les parois du conduit laissent la lumière les traverser. La croissance étant basée sur l’autotrophie, le conduit 21 est ici aussi transparent que possible afin de laisser au maximum la lumière traverser les parois. Le conduit 21 est par exemple en PMMA (poly(méthacrylate de méthyle)) ou en verre.By transparent, we mean here the property according to which the walls of the conduit allow light to pass through them. Growth being based on autotrophy, conduit 21 is here as transparent as possible in order to allow as much light as possible to pass through the walls. The conduit 21 is for example made of PMMA (poly(methyl methacrylate)) or glass.

Selon l’invention, le conduit 21 est conformé en spirale, ou escargot, sensiblement plane. Par spirale, on désigne ici la forme selon laquelle le conduit 21 décrit des courbes, ou spires, autour d’un point fixe central. Par plane, on désigne ici le fait que les spires du conduit 21 sont sensiblement alignées sur un même plan M moyen qui coupe chaque spire et sur lequel se trouve le point central. En d’autres termes, les spires du conduit 21 sont sensiblement coplanaires. Le plan M moyen est sensiblement horizontal.According to the invention, the conduit 21 is shaped like a spiral, or snail, which is substantially flat. By spiral, we designate here the shape in which the conduit 21 describes curves, or turns, around a central fixed point. By plane, we designate here the fact that the turns of the conduit 21 are substantially aligned on the same average plane M which intersects each turn and on which the central point is located. In other words, the turns of conduit 21 are substantially coplanar. The average M plane is substantially horizontal.

Les termes supérieur, inférieur, vertical, horizontal, au-dessus, en dessous, haut, bas, et leurs variantes, utilisés à propos de la cellule 3 éclairée, doivent être compris comme précédemment, en référence à l’orientation de la cellule 23 lorsqu’elle est assemblée sur le bâti 2.The terms upper, lower, vertical, horizontal, above, below, top, bottom, and their variants, used in relation to illuminated cell 3, must be understood as previously, with reference to the orientation of cell 23 when assembled on frame 2.

Le conduit 21 comprend plusieurs spires sensiblement coplanaires, au moins trois, et par exemple neuf, et s’étend entre une première extrémité22et une deuxième extrémité23. On définit ici par convention que la deuxième extrémité 23 est plus proche du point fixe de la spirale décrite par le conduit 21 que la première extrémité 22. Il est formé par exemple par assemblage de portions de tubes21asensiblement rectilignes avec des portions de tubes21bcoudés à sensiblement 90°, de sorte que le contour du conduit 21 en spirale, lorsque vu dans un plan parallèle au plan M moyen, décrit une forme sensiblement rectangulaire ou carrée, aux coins arrondis. Cette forme présente plusieurs avantages. Notamment, elle permet de fabriquer le conduit 21 en spirale par assemblage étanche des portions de tubes 21a rectilignes et de tubes 21b coudés, disponibles aisément. Les portions de tubes 21a rectilignes peuvent être coupées aux longueurs voulues pour former la spirale, de sorte que les dimensions de la spirale et le nombre de spires peuvent être ajustés aisément. Les portions 21a, 21b sont par exemple assemblées par collage. Plus précisément, les portions de tubes 21a rectilignes sont par exemple emmanchées et collées sur les portions de tubes 21b coudées. Cette forme est en outre compacte tout en maximisant le parcours des chlorelles dans le photobioréacteur 1. Elle limite les turbulences lors de la circulation du fluide. Elle facilite également l’assemblage sur le bâti 2 de la cellule 3, ainsi que le remplacement éventuel d’une portion 21a, 21b. Enfin, cette forme assure une surface spécifique optimisée.The conduit 21 comprises several substantially coplanar turns, at least three, and for example nine, and extends between a first end 22 and a second end 23 . It is defined here by convention that the second end 23 is closer to the fixed point of the spiral described by the conduit 21 than the first end 22. It is formed for example by assembling portions of substantially rectilinear tubes 21a with portions of tubes 21b bent at substantially 90°, so that the contour of the spiral conduit 21, when seen in a plane parallel to the average plane M, describes a substantially rectangular or square shape, with rounded corners. This form has several advantages. In particular, it makes it possible to manufacture the conduit 21 in a spiral by watertight assembly of portions of straight tubes 21a and bent tubes 21b, easily available. The rectilinear tube portions 21a can be cut to the desired lengths to form the spiral, so that the dimensions of the spiral and the number of turns can be easily adjusted. Portions 21a, 21b are for example assembled by gluing. More precisely, the rectilinear tube portions 21a are for example fitted and glued to the bent tube portions 21b. This shape is also compact while maximizing the path of the chlorella in the photobioreactor 1. It limits turbulence during the circulation of the fluid. It also facilitates the assembly on the frame 2 of the cell 3, as well as the possible replacement of a portion 21a, 21b. Finally, this shape ensures an optimized specific surface area.

Plus précisément, il est défini sur le conduit 21 une surface24dite optique supérieure comme étant l’ensemble de la portion de surface extérieure libre de la paroi du conduit 21 située d’un côté supérieur du plan M moyen et une surface25dite optique inférieure comme étant l’ensemble de la portion de surface extérieure libre de la paroi du conduit située d’un côté inférieur du plan M moyen. Par surface libre, on désigne ici une surface qui n’est pas en contact avec une surface d’un autre élément, et qui peut donc recevoir de la lumière d’une source lumineuse extérieure au conduit 21. Selon le mode de réalisation présenté sur les figures, le conduit 21 est de section sensiblement circulaire, sorte qu’une surface 24, 25 optique supérieure ou inférieure est formée par l’ensemble des portions de surfaces extérieures semi-cylindriques à base circulaire. Les spires adjacentes peuvent être en contact l’une avec l’autre, ou non. Toutefois, afin de maximiser la longueur totale d’un conduit 21, c'est-à-dire la longueur du parcours du fluide traversant le conduit 21, deux spires adjacentes sont au plus près l’une de l’autre. Le choix de la section circulaire du conduit 21 permet, notamment, de limiter l’apparition de turbulences lors de la circulation du fluide.More precisely, a so-called upper optical surface 24 is defined on the conduit 21 as being the entire portion of the free exterior surface of the wall of the conduit 21 located on an upper side of the average plane M and a so-called optical surface 25. lower as being the entire portion of free exterior surface of the wall of the conduit located on a lower side of the average plane M. By free surface, we designate here a surface which is not in contact with a surface of another element, and which can therefore receive light from a light source external to the conduit 21. According to the embodiment presented on the figures, the conduit 21 is of substantially circular section, so that an upper or lower optical surface 24, 25 is formed by all the portions of semi-cylindrical exterior surfaces with a circular base. The adjacent turns may or may not be in contact with each other. However, in order to maximize the total length of a conduit 21, that is to say the length of the path of the fluid passing through the conduit 21, two adjacent turns are as close as possible to each other. The choice of the circular section of the conduit 21 makes it possible, in particular, to limit the appearance of turbulence during the circulation of the fluid.

La cellule 13 comprend en outre au moins deux sections26dites d’éclairage, et qui forment deux sources de lumière artificielle. Les deux sections 26 d’éclairage sont associées au conduit 21 transparent, afin d’apporter la lumière aux organismes circulant à l’intérieur. Plus précisément, les deux sections 26 d’éclairage sont disposées de part et d’autre du conduit 21 transparent en spirale de manière à éclairer chacune une surface 24, 25 optique du conduit 21 transparent. Une première section 26 dite supérieure est placée au-dessus du conduit 21 de manière à éclairer au moins une partie de la surface 24 optique supérieure, et la deuxième section 26 dite inférieure est placée en-dessous du conduit 21 de manière à éclairer au moins une partie de la surface 25 optique inférieure du conduit 21. En d’autres termes, les sections 26 d’éclairage sont disposées chacune d’un côté du plan M moyen du conduit 21. En d’autres termes encore, les rayons lumineux provenant de la section 26 supérieure sont destinés à être incidents à la surface 24 optique supérieure avant toute autre surface, et les rayons lumineux provenant de la section 26 inférieure sont destinés à être incidents à la surface 25 optique inférieure avant toute autre surface.Cell 13 further comprises at least two so-called lighting sections 26 , which form two sources of artificial light. The two lighting sections 26 are associated with the transparent conduit 21, in order to provide light to the organisms circulating inside. More precisely, the two lighting sections 26 are arranged on either side of the transparent conduit 21 in a spiral so as to each illuminate an optical surface 24, 25 of the transparent conduit 21. A first so-called upper section 26 is placed above the conduit 21 so as to illuminate at least part of the upper optical surface 24, and the second so-called lower section 26 is placed below the conduit 21 so as to illuminate at least part of the lower optical surface 25 of the conduit 21. In other words, the lighting sections 26 are each arranged on one side of the average plane M of the conduit 21. In other words still, the light rays coming of the upper section 26 are intended to be incident on the upper optical surface 24 before any other surface, and the light rays coming from the lower section 26 are intended to be incident on the lower optical surface 25 before any other surface.

La somme des surfaces 24, 25 optiques correspond ainsi à la surface spécifique du photobioréacteur 1. En maximisant ces deux surfaces 24, 25 optiques, le rendement du photobioréacteur 1 est également maximisé. Or, la forme en spirale du conduit 21 permet de faire correspondre la surface spécifique quasiment à la surface extérieure totale des parois du conduit 21.The sum of the optical surfaces 24, 25 thus corresponds to the specific surface of the photobioreactor 1. By maximizing these two optical surfaces 24, 25, the efficiency of the photobioreactor 1 is also maximized. However, the spiral shape of conduit 21 makes it possible to match the specific surface almost to the total exterior surface of the walls of conduit 21.

Selon un mode de réalisation qui est celui des figures, une section 26 d’éclairage se présente sous la forme d’un panneau27qui sert de support à un dispositif28émetteur de lumière connecté à une source d’énergie électrique, non représentée sur les figures. Le panneau 27 s’étend sur deux dimensions de manière à couvrir de préférence totalement, ou presque, les surfaces 24, 25 optiques du conduit 21. Ainsi, il est sensiblement de forme générale rectangulaire ou carrée, de manière à suivre la forme de la spirale décrite par le conduit 21. Il a été démontré que les longueurs d’ondes de la lumière apportées exercent une influence sur la croissance des organismes biologiques dans un photobioréacteur. Ainsi, dans le cas des chlorelles, la lumière rouge, c'est-à-dire pour une longueur d’onde comprise entre 600 et 780 nm (nanomètres) et la lumière bleue, c'est-à-dire pour une longueur d’onde comprise entre 400 à 500 nm, ont été déterminées comme étant celles qui sont absorbées par les chlorelles, avec un pic d’absorption par les chlorelles autour de 660 nm et 450 nm. Le rapport et la répartition entre les couleurs exerce également une influence sur la croissance. Pour les chlorelles, de couleur verte, il a été déterminé que le rapport entre 60% et 80%, avec une valeur préférée autour de 70% pour la lumière rouge et entre 40% et 20%, avec une valeur préférée autour de 30% pour la lumière bleue apporte le meilleur rendement dans le photobioréacteur 1. Cette répartition et le choix des couleurs peut varier en fonction de l’organisme dans le photobioréacteur 1. Par exemple, pour un microorganisme de couleur rouge, les couleurs bleue et verte seront à favoriser dans la lumière apportée par les sections 26 d’éclairage. Ainsi, le dispositif 28 émetteur de lumière comprend de préférence une pluralité de sources discrètes permettant de choisir la répartition des couleurs. Par exemple, il peut comprendre des diodes électroluminescentes (LEDs) qui permettent de choisir les couleurs et leur répartition.According to one embodiment which is that of the figures, a lighting section 26 is in the form of a panel 27 which serves as a support for a light emitting device 28 connected to a source of electrical energy, not shown on the figures. The panel 27 extends over two dimensions so as to preferably completely, or almost, cover the optical surfaces 24, 25 of the conduit 21. Thus, it is substantially of generally rectangular or square shape, so as to follow the shape of the spiral described by conduit 21. It has been demonstrated that the wavelengths of light provided exert an influence on the growth of biological organisms in a photobioreactor. Thus, in the case of chlorella, red light, that is to say for a wavelength between 600 and 780 nm (nanometers) and blue light, that is to say for a length of The wave between 400 to 500 nm, were determined to be those which are absorbed by chlorella, with an absorption peak by chlorella around 660 nm and 450 nm. The ratio and distribution between colors also has an influence on growth. For chlorella, green in color, it was determined that the ratio between 60% and 80%, with a preferred value around 70% for red light and between 40% and 20%, with a preferred value around 30% for blue light provides the best yield in the photobioreactor 1. This distribution and choice of colors can vary depending on the organism in the photobioreactor 1. For example, for a red-colored microorganism, the blue and green colors will be favor in the light provided by the lighting sections 26. Thus, the light emitting device 28 preferably comprises a plurality of discrete sources making it possible to choose the color distribution. For example, it can include light-emitting diodes (LEDs) which allow you to choose the colors and their distribution.

La distance entre une section 26 d’éclairage et la surface 24, 25 optique associée est choisie de sorte que l’ensemble de la surface 24, 25 optique associée est éclairée, sans point d’ombre, avec une intensité lumineuse sensiblement constante sur l’ensemble de la surface 4, 25 optique. Par exemple, dans le cas des LEDs, cette distance est établie en corrélation avec l’angle d’ouverture de chaque LED et de la répartition des LEDs sur le panneau 27.The distance between a lighting section 26 and the associated optical surface 24, 25 is chosen so that the entire associated optical surface 24, 25 is illuminated, without shadow points, with a substantially constant light intensity over the 'entire optical surface 4.25. For example, in the case of LEDs, this distance is established in correlation with the opening angle of each LED and the distribution of the LEDs on panel 27.

Un exemple de réalisation plus détaillé d’une section 26 d’éclairage va être décrit en référence aux figures 7 et 8. Le panneau 27 sert de support à des plaques29pour les LEDs 28. Par exemple, les plaques 29 sont au nombre de quatre, bien que le nombre de plaques 29 peut être quelconque. Sur chaque plaque 29, les LEDs 28 sont par exemple connectées en série, et les plaques 29 sont par exemple connectées en parallèle. Les plaques 29 sont fixées sur le panneau 27 par exemple à l’aide de système vis/écrou, par collage, ou tout autre système équivalent. De préférence, la fixation entre les plaques 29 et le panneau 27 peut être supprimée sans abimer le panneau 29. Ainsi, en cas de défaillance de LEDs sur une plaque 29, seule la plaque 29 concernée peut être changée, facilitant la maintenance du photobioréacteur 1 et diminuant les coûts. La gestion de l’alimentation des LEDs peut être réalisée en considérant l’ensemble des LEDs du panneau 27, ou en considérant chaque groupe de LEDs sur une plaque 29 indépendamment des LEDs des autres plaques 29.A more detailed embodiment of a lighting section 26 will be described with reference to Figures 7 and 8. The panel 27 serves as a support for plates 29 for the LEDs 28. For example, the plates 29 are numbered four, although the number of plates 29 can be any. On each plate 29, the LEDs 28 are for example connected in series, and the plates 29 are for example connected in parallel. The plates 29 are fixed on the panel 27 for example using a screw/nut system, by gluing, or any other equivalent system. Preferably, the attachment between the plates 29 and the panel 27 can be removed without damaging the panel 29. Thus, in the event of failure of LEDs on a plate 29, only the plate 29 concerned can be changed, facilitating the maintenance of the photobioreactor 1 and reducing costs. The management of the power supply of the LEDs can be carried out by considering all the LEDs of the panel 27, or by considering each group of LEDs on a plate 29 independently of the LEDs of the other plates 29.

Le conduit 21 est ainsi éclairé sur ses deux surfaces 24, 25 optiques, de sorte que l’éclairage de la chlorelle qui circule dans le conduit 21 est optimisée sur l’ensemble de son parcours.The conduit 21 is thus illuminated on its two optical surfaces 24, 25, so that the illumination of the chlorella which circulates in the conduit 21 is optimized over its entire path.

Pour des raisons qui seront explicitées plus loin, le panneau 27 peut être munie d’une ouverture30s’étendant entre deux plaques 29, horizontalement depuis un bord libre du panneau 27 en direction du bord libre opposé, sur une dimension par exemple inférieure à la moitié de la dimension totale entre les deux bords libres.For reasons which will be explained later, the panel 27 can be provided with an opening 30 extending between two plates 29, horizontally from a free edge of the panel 27 towards the opposite free edge, over a dimension for example less than half of the total dimension between the two free edges.

Avantageusement, afin d’obtenir une longueur de parcours adéquate pour les organismes dans le photobioréacteur 1, la cellule éclairée comprend au moins deux conduits 21 transparents, superposés verticalement, et de préférence alignés suivant un unique axe vertical afin de limiter l’encombrement. En d’autres termes, les points fixes des spirales décrites par chacun des conduits 21 d’une même cellule 3 éclairée sont alignés suivant ce même axe vertical. Selon un mode de réalisation particulier, la cellule 3 éclairée comprend six conduits 21 transparents, en spirale, superposés verticalement, chacun associé à deux sections 26 d’éclairage. Comme précédemment, pour un conduit 21 transparent, deux sections 26 d’éclairage sont donc disposées de part et d’autre du plan M moyen du conduit 21 transparent en question. Ainsi, incidemment, les sections 26 d’éclairage sont également superposées verticalement, alignées suivant le même axe vertical.Advantageously, in order to obtain an adequate path length for the organisms in the photobioreactor 1, the illuminated cell comprises at least two transparent conduits 21, superimposed vertically, and preferably aligned along a single vertical axis in order to limit bulk. In other words, the fixed points of the spirals described by each of the conduits 21 of the same illuminated cell 3 are aligned along this same vertical axis. According to a particular embodiment, the illuminated cell 3 comprises six transparent, spiral conduits 21, superimposed vertically, each associated with two lighting sections 26. As previously, for a transparent conduit 21, two lighting sections 26 are therefore arranged on either side of the average plane M of the transparent conduit 21 in question. Thus, incidentally, the lighting sections 26 are also superimposed vertically, aligned along the same vertical axis.

Les conduits 21 de la cellule 3 éclairée sont en connexion fluidique les uns avec les autres. Plus précisément, entre deux conduits 21 superposés, soit la deuxième extrémité 23 d’un premier conduit 21 est en connexion fluidique avec la deuxième extrémité 23 du deuxième conduit 21, soit la première extrémité 22 d’un premier conduit 21 est en connexion fluidique avec la première extrémité 22 du deuxième conduit 21. Plus précisément encore, en considérant une succession de plusieurs conduits 21 superposés, du haut vers le bas, la première extrémité 22 d’un premier conduit 21 forme une entrée fluidique. La deuxième extrémité 23 du premier conduit 21 est alors en connexion fluidique avec la deuxième extrémité 23 d’un deuxième conduit 21 qui est immédiatement au-dessus du premier conduit 21. A cet effet, une portion31de tuyau dite de connexion centrale, qui est par exemple une portion coudée par exemple à 90°, est connectée fluidiquement aux deux deuxièmes extrémités 23 des deux conduits 21. La première extrémité 22 du deuxième conduit 21 est alors connectée fluidiquement à la première extrémité 22 d’un troisième conduit 21 qui est immédiatement au-dessus du deuxième conduit 21. La portion 31 coudée traverse alors les panneaux 27 au niveau de leur ouverture 30 des deux section 26 d’éclairage interposées entre le deuxième conduit 21 et le troisième conduit 21. Une portion32de tuyau dite de connexion latérale, qui est une portion par exemple coudée à 180°, assure alors la connexion fluidique entre les deux premières extrémités 22. De même qu’entre le premier conduit 21 et le deuxième conduit 21, la deuxième extrémité 23 du troisième conduit est connectée fluidiquement à la deuxième extrémité 23 d’un quatrième conduit 21 à l’aide d’une portion 31 de connexion centrale. Les connexions entre les conduits 21 successifs sont ainsi réalisées à l’aide de portions 31 de connexion centrale et de portions 32 de connexion latérale et permettent d’ajuster aisément le nombre de conduits 21 par cellule 3 en fonction des besoins.The conduits 21 of the illuminated cell 3 are in fluid connection with each other. More precisely, between two superimposed conduits 21, either the second end 23 of a first conduit 21 is in fluidic connection with the second end 23 of the second conduit 21, or the first end 22 of a first conduit 21 is in fluidic connection with the first end 22 of the second conduit 21. Even more precisely, considering a succession of several superimposed conduits 21, from top to bottom, the first end 22 of a first conduit 21 forms a fluid inlet. The second end 23 of the first conduit 21 is then in fluid connection with the second end 23 of a second conduit 21 which is immediately above the first conduit 21. For this purpose, a portion 31 of pipe called central connection, which is for example a portion bent for example at 90°, is fluidly connected to the two second ends 23 of the two conduits 21. The first end 22 of the second conduit 21 is then fluidly connected to the first end 22 of a third conduit 21 which is immediately above the second conduit 21. The bent portion 31 then passes through the panels 27 at the level of their opening 30 of the two lighting sections 26 interposed between the second conduit 21 and the third conduit 21. A portion 32 of pipe called lateral connection, which is a portion for example bent at 180°, then ensures the fluid connection between the two first ends 22. Likewise between the first conduit 21 and the second conduit 21, the second end 23 of the third conduit is connected fluidly to the second end 23 of a fourth conduit 21 using a central connection portion 31. The connections between successive conduits 21 are thus made using central connection portions 31 and lateral connection portions 32 and make it possible to easily adjust the number of conduits 21 per cell 3 according to needs.

Selon un mode de réalisation, qui est celui des figures, les sections 26 d’éclairage entre deux conduits 21 successifs d’une même cellule 3 d’éclairage peuvent être formées sur un même support d’éclairage33. Plus précisément, chaque section 26 d’éclairage peut comprendre, comme précédemment, un panneau 27 muni de plaques 29 supportant les LEDs. Le support 33 d’éclairage comprend alors deux panneaux 29 et un dispositif34de fixation entre les panneaux 27 afin de former un bloc unitaire. Le dispositif 34 de fixation est par exemple de type visserie ou collage. Il peut permettre de maintenir un espace entre les deux panneaux 29 afin d’y loger par exemple des composants électroniques qui peuvent être communs, au moins en partie, aux LEDs 28 des chacun des panneaux 27. Les ouvertures 30 des deux panneaux 29 sont alignées verticalement. Le dispositif 34 de fixation entre les deux panneaux 27 peut en outre être confondu avec le système de fixation des plaques 29 sur les panneaux 27, de manière notamment à limiter les coûts de fabrication. Il est ainsi formé deux sections 26 d’éclairage sur deux faces opposées d’un unique bloc qui peut être manipulé unitairement.According to one embodiment, which is that of the figures, the lighting sections 26 between two successive conduits 21 of the same lighting cell 3 can be formed on the same lighting support 33 . More precisely, each lighting section 26 can comprise, as previously, a panel 27 provided with plates 29 supporting the LEDs. The lighting support 33 then comprises two panels 29 and a device 34 for fixing between the panels 27 in order to form a unitary block. The fixing device 34 is for example of the screw or glue type. It can make it possible to maintain a space between the two panels 29 in order to accommodate, for example, electronic components which may be common, at least in part, to the LEDs 28 of each of the panels 27. The openings 30 of the two panels 29 are aligned vertically. The device 34 for fixing between the two panels 27 can also be confused with the system for fixing the plates 29 on the panels 27, in particular so as to limit manufacturing costs. Two lighting sections 26 are thus formed on two opposite faces of a single block which can be handled individually.

Cette conception en double panneaux 29 permet en outre de rigidifier les panneaux 29. C’est pourquoi, de préférence, le panneau 29 d’une section 26 d’éclairage inférieur associée au premier conduit 21 de manière à éclairer sa surface 25 optique inférieure, ou d’une section 26 d’éclairage supérieure associée au dernier conduit 21 de manière à éclairer sa surface 24 optique supérieure peut également être assemblé, à l’aide d’un dispositif 34 de fixation, à un panneau29’nu, c’est-à-dire qui ne forme pas le support pour une source de lumière. Cela permet également d’uniformiser les méthodes de fabrication des sections 26 d’éclairage, et donc de diminuer les coûts.This double panel design 29 also makes it possible to stiffen the panels 29. This is why, preferably, the panel 29 of a lower lighting section 26 associated with the first conduit 21 so as to illuminate its lower optical surface 25, or an upper lighting section 26 associated with the last conduit 21 so as to illuminate its upper optical surface 24 can also be assembled, using a fixing device 34, to a bare panel 29' , it that is to say which does not form the support for a light source. This also makes it possible to standardize the methods of manufacturing lighting sections 26, and therefore to reduce costs.

Ainsi, dans une cellule 3 éclairée, le fluide contenant les chlorelles circule depuis la première extrémité 22 du premier conduit 21, cette première extrémité 22 formant une entrée35fluidique de la cellule 3, jusqu’à, dans l’exemple avec six conduits, la première extrémité 22 du dernier conduit 21, cette première extrémité 22 formant une sortie36fluidique de la cellule 3.Thus, in an illuminated cell 3, the fluid containing the chlorella circulates from the first end 22 of the first conduit 21, this first end 22 forming a fluid inlet 35 of the cell 3, up to, in the example with six conduits, the first end 22 of the last conduit 21, this first end 22 forming a fluid outlet 36 from cell 3.

Afin de faciliter la manipulation de la cellule 3, son montage et son démontage sur le bâti 2, un sous-bâti37de la cellule 3 est réalisé afin d’y fixer les conduits 21 et les sections 26 d’éclairage.In order to facilitate the handling of the cell 3, its assembly and its disassembly on the frame 2, a sub-frame 37 of the cell 3 is made in order to fix the conduits 21 and the lighting sections 26.

Selon un exemple de réalisation, le sous-bâti 37 comprend un cadre38, par exemple formé à partir d’une une tôle métallique pliée en U, c’est-à-dire comprenant deux branches latérales sensiblement parallèles définissant une ouverture, et qui sont reliées par une paroi de fond. Deux systèmes de support sont alors fixés sur le cadre 38 : un premier système39de support dédié aux conduits 21 et un deuxième système40de support dédié aux sections 26 d’éclairage.According to an exemplary embodiment, the sub-frame 37 comprises a frame 38 , for example formed from a metal sheet folded in a U, that is to say comprising two substantially parallel side branches defining an opening, and which are connected by a back wall. Two support systems are then fixed on the frame 38: a first support system 39 dedicated to the conduits 21 and a second support system 40 dedicated to the lighting sections 26.

Le système 39 de support des conduits 21 comprend par exemple des cornières41, fixées rigidement par exemple par un système vis/écrou, aux deux parois latérales du cadre 38. Les cornières 41 s’étendent sensiblement horizontalement, et sur une paroi latérale du cadre 38, elles sont superposées verticalement. Enfin, chaque cornière 41 d’une paroi latérale du cadre est alignée sensiblement horizontalement avec une autre cornière 41 de l’autre paroi du cadre 38, les deux cornières 41 alignées formant ainsi un support sensiblement horizontal pour un conduit 21. Le système 39 de support des conduits 21 peut comprendre en outre un ensemble42de barres de renforts qui est fixé entre deux cornières 41 alignées horizontalement, soit directement sur les cornières soit sur les parois latérales du cadre 38. Cette ensemble 42 de renfort forme par exemple un X barré ou plus généralement une « araignée » dont le nombre de pattes peut varier. Ainsi, un conduit 21 posé sur les cornières 41 du système 39 de support de conduits 21 a son poids qui est également supporté par l’ensemble 42 de renfort afin de limiter les déformations en flexion. En effet, sous le poids du fluide en circulation, le conduit 21 peut fléchir, amenant une flèche de déformation vers le bas. Grâce à l’ensemble 42 de renfort placé sous le conduit 21, la flèche est réduite, voire éliminée. L’ensemble 42 de support est en outre conçu pour limiter les zones d’ombres dans les conduits 21 transparents, de manière limiter son impact sur la surface spécifique. Ainsi la forme en X barré, mais également la dimension des barres de l’ensemble 42, permettent de limiter les contacts directs entre l’ensemble 42 et les conduits 21. Plus précisément, les barres croisées de la forme en X barrée viennent en contact uniquement avec les portions de tubes 21b coudées des conduits 21.The system 39 for supporting the conduits 21 comprises for example angles 41 , rigidly fixed for example by a screw/nut system, to the two side walls of the frame 38. The angles 41 extend substantially horizontally, and on a side wall of the frame 38, they are superimposed vertically. Finally, each angle 41 of a side wall of the frame is aligned substantially horizontally with another angle 41 of the other wall of the frame 38, the two aligned angles 41 thus forming a substantially horizontal support for a conduit 21. The system 39 of support of the conduits 21 may further comprise a set 42 of reinforcement bars which is fixed between two angles 41 aligned horizontally, either directly on the angles or on the side walls of the frame 38. This set 42 of reinforcement forms for example a crossed X or more generally a “spider” whose number of legs can vary. Thus, a conduit 21 placed on the angles 41 of the conduit support system 39 21 has its weight which is also supported by the reinforcement assembly 42 in order to limit bending deformations. Indeed, under the weight of the circulating fluid, the conduit 21 can bend, causing a downward deformation arrow. Thanks to the reinforcement assembly 42 placed under the conduit 21, the deflection is reduced, or even eliminated. The support assembly 42 is also designed to limit the shadow zones in the transparent conduits 21, so as to limit its impact on the specific surface. Thus the barred only with the bent portions of tubes 21b of conduits 21.

Le système 40 de support des section 26 d’éclairage comprend par exemple également des cornières43fixées sur les parois latérales du cadre 38 de manière similaire aux cornières 41 du système 39 de support des conduits, de sorte que deux cornières 43 sont alignées horizontalement et forment un support pour une section 26 d’éclairage.The system 40 for supporting the lighting sections 26, for example, also comprises angles 43 fixed to the side walls of the frame 38 in a manner similar to the angles 41 of the system 39 for supporting the conduits, so that two angles 43 are aligned horizontally and form a support for a lighting section 26.

Le fond du cadre 38 du sous-bâti 37 peut être muni d’ouvertures favorisant une circulation d’air entre les sections 26 d’éclairage et les conduits 21.The bottom of the frame 38 of the sub-frame 37 can be provided with openings promoting air circulation between the lighting sections 26 and the conduits 21.

La cellule 3 éclairée peut comprend un système d’assemblage entre les sections 23 d’éclairage et le sous-bâti 37. De préférence, ce système d’assemblage est de type amovible, c’est-à-dire que les sections 23 d’éclairage peuvent être facilement assemblées et désassemblées sur le sous-bâti 37 sans détériorer le sous-bâti 37 ni les sections 23 d’éclairage. Par exemple, le système d’assemblage peut comprendre un système de fixation de type vis/écrou des sections 26 d’éclairage sur leur système 40 de support. Toutefois, de préférence, les sections 26 d’éclairage sont simplement posés sur les cornières 43 du système 40 de support, de manière à permettre aisément leur mis en place et leur retrait d’un simple mouvement de glissement.The illuminated cell 3 may include an assembly system between the lighting sections 23 and the sub-frame 37. Preferably, this assembly system is of the removable type, that is to say that the sections 23 d The lighting can be easily assembled and disassembled on the sub-frame 37 without damaging the sub-frame 37 nor the lighting sections 23. For example, the assembly system may include a screw/nut type fixing system for the lighting sections 26 on their support system 40. However, preferably, the lighting sections 26 are simply placed on the angles 43 of the support system 40, so as to easily allow them to be put in place and removed with a simple sliding movement.

Ainsi, pour assembler une cellule 3 éclairée, par exemple, les conduits 21 sont d’abords insérés par glissement suivant une direction horizontale sur les cornières 41. Eventuellement, les conduits 21 peuvent être fixés au sous-bâti 37, par exemple par un système vis/écrou. Les portions 31, 32 de connexion entre les conduits peuvent être connectées préalablement à l’installation des conduits 21 sur le sous-bâti 37, ou une fois que les conduits 21 sont installés sur le sous-bâti 37. Les sections 26 d’éclairage sont ensuite à leur tour installées sur le sous-bâti 37, par exemple une à une par glissement sensiblement horizontal sur les cornières 43 de leur système 40 de support dédié, en prenant soin, le cas échéant, d’insérer les portions 31 de connexion centrale dans les ouvertures 30 des panneaux 27 de sections 26 d’éclairage. Un système de verrouillage des conduits et/ou des sections 26 d’éclairage sur le sous-bâti 27 peut être mis en œuvre. Pour désassembler la cellule 3 éclairée, le système de verrouillage peut être désactivé le cas échéant, puis les sections 26 d’éclairage, puis éventuellement les conduits 21, peuvent être retirés de leur système 39, 40 de support par glissement. Notamment, en cas d’intervention sur une section 26 d’éclairage, seule la section 26 d’éclairage peut être retirée, et être par exemple rapidement remplacée. Ainsi, le temps d’arrêt du photobioréacteur 1 est réduit, et les coûts de maintenance sont réduits.Thus, to assemble an illuminated cell 3, for example, the conduits 21 are first inserted by sliding in a horizontal direction on the angles 41. Optionally, the conduits 21 can be fixed to the sub-frame 37, for example by a system screw nut. The connection portions 31, 32 between the conduits can be connected prior to the installation of the conduits 21 on the sub-frame 37, or once the conduits 21 are installed on the sub-frame 37. The lighting sections 26 are then in turn installed on the sub-frame 37, for example one by one by substantially horizontal sliding on the angles 43 of their dedicated support system 40, taking care, if necessary, to insert the connection portions 31 central in the openings 30 of the panels 27 of lighting sections 26. A system for locking the conduits and/or lighting sections 26 on the sub-frame 27 can be implemented. To disassemble the illuminated cell 3, the locking system can be deactivated if necessary, then the lighting sections 26, then possibly the conduits 21, can be removed from their support system 39, 40 by sliding. In particular, in the event of intervention on a lighting section 26, only the lighting section 26 can be removed, and for example quickly replaced. Thus, the downtime of photobioreactor 1 is reduced, and maintenance costs are reduced.

Selon un mode de réalisation, la cellule 3 éclairée est équipée d’au moins une poignée 44. Selon un mode de réalisation, la cellule 3 éclairée est équipée de deux poignées, fixées sur le cadre 38. Par exemple, chaque poignée 44 est fixée entre deux cornières 43 du système 40 de support des sections d’éclairage. Plus précisément, chaque poignée 44 est fixée sur une plaque45de fixation elle-même fixée entre deux cornières 43 successives verticalement et qui sont fixées sur une même branche latérale du cadre 38. Les deux poignées 44 sont de préférence en vis-à-vis l’une de l’autre, alignées sensiblement horizontalement, de sorte qu’un opérateur peut saisir chaque poignée dans une de ses mains. Au moins une des plaques 45 de fixation des poignées 44 comprend un ergot46sur lequel le crochet 18 du système 17 de verrouillage entre le bâti 2 et la cellule 3 vient en prise.According to one embodiment, the illuminated cell 3 is equipped with at least one handle 44. According to one embodiment, the illuminated cell 3 is equipped with two handles, fixed on the frame 38. For example, each handle 44 is fixed between two angles 43 of the system 40 for supporting the lighting sections. More precisely, each handle 44 is fixed on a fixing plate 45 itself fixed between two vertically successive angles 43 and which are fixed on the same lateral branch of the frame 38. The two handles 44 are preferably opposite each other one from the other, aligned substantially horizontally, so that an operator can grasp each handle in one of his hands. At least one of the plates 45 for fixing the handles 44 comprises a lug 46 on which the hook 18 of the locking system 17 between the frame 2 and the cell 3 engages.

La cellule 3 forme ainsi un ensemble qui peut ainsi être manipulé comme un seul objet physique, un bloc unitaire, pour être assemblé sur le bâti 2. Plus précisément, la cellule 3 éclairée peut être montée en faisant glisser le sous-bâti 37 sur le bâti 2 du côté de la face 6 avant. A cet effet, le photobioréacteur 1 peut comprendre un système4 6d’assemblage par glissement facilitant le glissement de la cellule sur le bâti 2. Par exemple, le dispositif 46 de glissement peut comprendre des roulettes47fixées au sous-bâti 37 de la cellule 3 et qui viennent rouler le long des cornières 15 du bâti 2 jusqu’à ce que le sous-bâti 37 vienne en contact sur les ergots 16 du bâti 2. En variante, le dispositif 46 de glissement peut comprendre des éléments de types patins glissant sur les cornières, ou de type rails coopérant avec des éléments complémentaires du bâti, à la manière d’un tiroir. Le poteau 5 du bâti 2 qui est en retrait permet aux portions 32 de connexion latérales de dépasser hors du bâti 2, au-delà dudit poteau 5.The cell 3 thus forms an assembly which can thus be manipulated as a single physical object, a unitary block, to be assembled on the frame 2. More precisely, the illuminated cell 3 can be mounted by sliding the sub-frame 37 on the frame 2 on the side of the front face 6. For this purpose, the photobioreactor 1 may comprise a sliding assembly system 46 facilitating the sliding of the cell on the frame 2. For example, the sliding device 46 may comprise casters 47 fixed to the sub-frame 37 of the cell 3 and which roll along the angles 15 of the frame 2 until the sub-frame 37 comes into contact with the lugs 16 of the frame 2. Alternatively, the sliding device 46 may include skate-type elements sliding on the angles, or rail type cooperating with complementary elements of the frame, like a drawer. The post 5 of the frame 2 which is recessed allows the lateral connection portions 32 to protrude out of the frame 2, beyond said post 5.

Le bâti 2 peut ainsi recevoir plusieurs cellules 3 éclairées, par exemple trois cellules 3 éclairées telles que décrites précédemment. Chaque cellule 3 éclairée est montée dans un logement 13 du bâti, et la sortie 36 de chaque cellule 3 est en connexion fluidique avec la cuve de récolte. Chaque cellule 3 éclairée fournit ainsi un parcours éclairé de plusieurs mètres pour la croissance d’organismes biologiques telles que des chlorelles, avec une surface spécifique optimisée. Les poignées 44 et le dispositif 46 de glissement facilitent le montage et le démontage des cellules 3 sur le bâti, par exemple en cas de maintenance sur une cellule 3.The frame 2 can thus receive several illuminated cells 3, for example three illuminated cells 3 as described above. Each illuminated cell 3 is mounted in a housing 13 of the frame, and the outlet 36 of each cell 3 is in fluid connection with the harvesting tank. Each illuminated cell 3 thus provides an illuminated path of several meters for the growth of biological organisms such as chlorella, with an optimized specific surface area. The handles 44 and the sliding device 46 facilitate the assembly and disassembly of the cells 3 on the frame, for example in the event of maintenance on a cell 3.

Afin de maintenir les organismes dans le photobioréacteur 1 à une température donnée, favorable à leur croissance, le photobioréacteur peut comprendre un système de régulation de la température. Notamment, les sources de lumière ont tendance à apporter de la chaleur au fluide en circulation dans les conduits 21 ce qui peut être nuisible à la croissance des organismes, et peuvent elles-mêmes avoir besoin d’une régulation de leur température. Par exemple, dans le cas des chlorelles, la température du milieu de culture doit être maintenue dans une gamme de températures entre 21°C et 24°C (degrés Celsius). A cet effet, le système de régulation de la température peut comprendre un dispositif de ventilation permettant de dissiper la chaleur en assurant une circulation d’air entre les conduits 21 et les panneaux 29 de sections 26 d’éclairage. Selon un exemple de réalisation, le système de ventilation comprend par exemple une soufflerie disposée de manière à générer un flux d’air en direction de la face 6 avant du bâti 2 vers la face 7 arrière, les ouvertures dans le fond du cadre 38 du sous-bâti 37 des cellules 3 et des ouvertures 20 sur la plaque 19 de la face arrière du bâti 2 autorisant l’air à sortir du photobioréacteur 1 et assurant ainsi une ventilation efficace.In order to maintain the organisms in the photobioreactor 1 at a given temperature, favorable to their growth, the photobioreactor can include a temperature regulation system. In particular, the light sources tend to provide heat to the fluid circulating in the conduits 21 which can be harmful to the growth of organisms, and may themselves need regulation of their temperature. For example, in the case of chlorella, the temperature of the culture medium must be maintained in a temperature range between 21°C and 24°C (degrees Celsius). For this purpose, the temperature regulation system may include a ventilation device making it possible to dissipate heat by ensuring air circulation between the ducts 21 and the panels 29 of lighting sections 26. According to an exemplary embodiment, the ventilation system comprises for example a blower arranged so as to generate an air flow in the direction of the front face 6 of the frame 2 towards the rear face 7, the openings in the bottom of the frame 38 of the sub-frame 37 of cells 3 and openings 20 on plate 19 of the rear face of frame 2 allowing air to escape from photobioreactor 1 and thus ensuring effective ventilation.

Le photobioréacteur 1 ainsi décrit permet de limiter l’encombrement, au sol et également verticalement, tout en maximisant un parcours avec un apport de lumière. Grâce notamment à la forme en spirale des conduits 21 dans lesquels les organismes circulent, la surface spécifique, déterminante pour les performances du photobioréacteur 1, est optimisée. Par exemple, pour un conduit 21 d’une longueur entre 20 et 40 m (mètre) linéaires et d’une section entre 705 et 2825 mm² (millimètre carré) la surface spécifique atteinte est de l’ordre de 100 m-1(par mètre).The photobioreactor 1 thus described makes it possible to limit the bulk, on the ground and also vertically, while maximizing a path with a supply of light. Thanks in particular to the spiral shape of the conduits 21 in which the organisms circulate, the specific surface area, determining for the performance of the photobioreactor 1, is optimized. For example, for a conduit 21 with a length between 20 and 40 linear m (meter) and a section between 705 and 2825 mm² (square millimeter) the specific surface area reached is of the order of 100 m -1 (by metre).

La forme en spirale des conduits 21 permet en outre de faciliter la maintenance. En effet, il peut être nécessaire de nettoyer les parois internes des conduits 21. A cet effet, un procédé de nettoyage comprend la vidange des conduits 21 et la mise en circulation dans les conduits d’un dispositif de nettoyage par exemple sous la forme d’une balle réalisée en matériau permettant de nettoyer les parois internes, et de diamètre sensiblement égal, ou légèrement supérieur, au diamètre des conduits 21. Le dispositif de nettoyage est par exemple mis en circulation à l’aide d’une soufflerie.The spiral shape of the conduits 21 also makes maintenance easier. Indeed, it may be necessary to clean the internal walls of the conduits 21. For this purpose, a cleaning process comprises emptying the conduits 21 and circulating a cleaning device in the conduits, for example in the form of a ball made of material allowing the internal walls to be cleaned, and of diameter substantially equal to, or slightly greater than, the diameter of the conduits 21. The cleaning device is for example put into circulation using a blower.

Claims (15)

Photobioréacteur (1) pour la croissance d’organismes biologiques de type microalgues, la croissance étant basée sur l’autotrophie en lumière essentiellement artificielle, dans lequel les organismes se développent dans un substrat liquide riche en nutriments en circulation dans le photobioréacteur, le photobioréacteur (1) comprenant au moins une cellule (3) dite éclairée, le photobioréacteur (1) étantcaractérisé en ce que
la cellule (3) éclairée comprend au moins un conduit (21) transparent de forme en spirale sensiblement plane présentant une surface (24) optique supérieure et une surface (25) optique inférieure
et en ce que
la cellule (3) éclairée comprend au moins deux sections (23) dites d’éclairage associées au conduit (21) transparent, les sections (23) d’éclairage étant disposées de part et d’autre dudit conduit (21) transparent de manière à éclairer chacune une surface (24,25) dite optique du conduit (21) transparent, à savoir une première section (26) d’éclairage éclairant au moins une partie de la surface (24) optique supérieure et une deuxième section (23) d’éclairage éclairant au moins une partie de la surface (25) optique inférieure du conduit (21) transparent.
Photobioreactor (1) for the growth of biological organisms of microalgae type, the growth being based on autotrophy in essentially artificial light, in which the organisms develop in a liquid substrate rich in nutrients circulating in the photobioreactor, the photobioreactor ( 1) comprising at least one so-called illuminated cell (3), the photobioreactor (1) being characterized in that
the illuminated cell (3) comprises at least one transparent conduit (21) of substantially planar spiral shape having an upper optical surface (24) and a lower optical surface (25)
and in that
the illuminated cell (3) comprises at least two so-called lighting sections (23) associated with the transparent conduit (21), the lighting sections (23) being arranged on either side of said transparent conduit (21) so as to to each illuminate a so-called optical surface (24,25) of the transparent conduit (21), namely a first lighting section (26) illuminating at least part of the upper optical surface (24) and a second section (23) lighting illuminating at least part of the lower optical surface (25) of the transparent conduit (21).
Photobioréacteur (1) selon la revendication 1, dans lequel au moins une section (23) d’éclairage comprend un panneau (27) s’étendant en vis-à-vis d’une surface optique (24, 25) inférieure ou supérieure du conduit (21) transparent en spirale et comprend une pluralité de diodes (28) électroluminescentes réparties sur la surface du panneau (27) de manière à éclairer au moins une partie de la surface optique (24, 25) supérieure ou inférieure du conduit (21) transparent en spirale.Photobioreactor (1) according to claim 1, in which at least one lighting section (23) comprises a panel (27) extending opposite a lower or upper optical surface (24, 25) of the transparent spiral conduit (21) and comprises a plurality of light-emitting diodes (28) distributed over the surface of the panel (27) so as to illuminate at least a portion of the upper or lower optical surface (24, 25) of the conduit (21). ) transparent spiral. Photobioréacteur (1) selon la revendication précédente, dans lequel les diodes (28) émettent pour une partie une lumière d’une première couleur et pour une autre partie une lumière d’une deuxième couleur.Photobioreactor (1) according to the preceding claim, in which the diodes (28) partly emit light of a first color and partly emit light of a second color. Photobioréacteur (1) selon la revendication précédente, dans lequel le rapport des diodes est compris entre 60% et 80% pour la première couleur qui est rouge et entre 40% et 20% pour la deuxième couleur qui est bleue.Photobioreactor (1) according to the preceding claim, in which the ratio of the diodes is between 60% and 80% for the first color which is red and between 40% and 20% for the second color which is blue. Photobioréacteur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un premier conduit (21) transparent et un deuxième conduit (21) transparent, le premier conduit (21) transparent en spirale étant décalé suivant une direction verticale du deuxième conduit (21) transparent, les deux conduits (21) transparents en spirale étant en connexion fluidique de manière à assurer la circulation du substrat, deux sections (23) d’éclairage étant associées à chacun du premier conduit (21) transparent et du deuxième conduit (21) transparent.Photobioreactor (1) according to any one of the preceding claims, comprising at least a first transparent conduit (21) and a second transparent conduit (21), the first transparent spiral conduit (21) being offset in a vertical direction of the second conduit (21) transparent, the two transparent spiral conduits (21) being in fluid connection so as to ensure the circulation of the substrate, two lighting sections (23) being associated with each of the first transparent conduit (21) and the second conduit (21) transparent. Photobioréacteur (1) selon la revendication précédente, comprenant au moins un support (33) d’éclairage interposé entre les deux conduits (21) transparents superposés, le support (33) d’éclairage présentant une surface inférieure sur laquelle est formée la section (23) d’éclairage supérieure associée au premier conduit (21) transparent et une surface supérieure sur laquelle est formée la section (23) d’éclairage inférieure associée au deuxième conduit (21) transparent.Photobioreactor (1) according to the preceding claim, comprising at least one lighting support (33) interposed between the two superimposed transparent conduits (21), the lighting support (33) having a lower surface on which the section ( 23) upper lighting associated with the first transparent conduit (21) and an upper surface on which is formed the lower lighting section (23) associated with the second transparent conduit (21). Photobioréacteur (1) selon la revendication 5 ou la revendication 6, comprenant six conduits (21) transparents en spirale, en connexion fluidique les uns avec les autres de sorte que le substrat peut circuler successivement dans les six conduits (21) transparents en spirale.Photobioreactor (1) according to claim 5 or claim 6, comprising six transparent spiral conduits (21), in fluid connection with each other so that the substrate can circulate successively in the six transparent spiral conduits (21). Photobioréacteur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le conduit (21) transparent en spirale est de section sensiblement circulaire.Photobioreactor (1) according to any one of the preceding claims, in which the transparent spiral conduit (21) has a substantially circular section. Photobioréacteur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque cellule (3) éclairée comprend un sous-bâti (37) sur lequel chaque conduit (21) transparent en spirale est assemblé et sur lequel les sections (26) d’éclairage sont assemblées de part et d’autre de chaque conduit (21) transparent en spirale, de sorte que chaque cellule (3) éclairée forme un ensemble destiné à être manipulé en bloc unitairement.Photobioreactor (1) according to any one of the preceding claims, in which each illuminated cell (3) comprises a sub-frame (37) on which each transparent spiral conduit (21) is assembled and on which the sections (26) of The lighting are assembled on either side of each transparent conduit (21) in a spiral, so that each illuminated cell (3) forms an assembly intended to be handled individually as a block. Photobioréacteur (1) selon la revendication précédente, dans lequel au moins une cellule (3) éclairée comprend un système d’assemblage amovible entre au moins une section (26) d’éclairage et le sous-bâti (37).Photobioreactor (1) according to the preceding claim, in which at least one illuminated cell (3) comprises a removable assembly system between at least one lighting section (26) and the sub-frame (37). Photobioréacteur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un bâti (2) destiné à reposer au sol, le bâti (2) comprenant au moins un logement (13) équipé d’un dispositif (14) d’assemblage avec au moins une cellule éclairée.Photobioreactor (1) according to any one of the preceding claims, comprising a frame (2) intended to rest on the ground, the frame (2) comprising at least one housing (13) equipped with an assembly device (14) with at least one illuminated cell. Photobioréacteur (1) selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif (14) d’assemblage avec une cellule (3) éclairée est de type amovible.Photobioreactor (1) according to the preceding claim, in which the device (14) for assembly with an illuminated cell (3) is of the removable type. Photobioréacteur (1) selon la revendication 11 ou la revendication 12, dans lequel le bâti (2) comprend trois logements (13) pour recevoir trois cellules (3) éclairées superposées selon la direction verticale.Photobioreactor (1) according to claim 11 or claim 12, in which the frame (2) comprises three housings (13) for receiving three illuminated cells (3) superimposed in the vertical direction. Procédé de croissance d’un organisme biologique de type microalgues, la croissance étant basée sur l’autotrophie en lumière essentiellement artificielle, dans lequel les organismes se développent dans un substrat liquide riche en nutriments en circulation dans un photobioréacteur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes.Process for growing a biological organism of microalgae type, the growth being based on autotrophy in essentially artificial light, in which the organisms develop in a liquid substrate rich in nutrients circulating in a photobioreactor (1) according to one any of the preceding claims. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l’organisme biologique est du genre Chlorella.Method according to the preceding claim, in which the biological organism is of the genus Chlorella.
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