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Production de biodiesel : L’algue comme combustible

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le 02.05.18 | 12h00 Réagissez

Tous les enjeux géostratégiques actuels tournent autour des sources d’énergie. La demande en carburants liquides a atteint un tel seuil, depuis quelques décennies, que la planète a subi des dommages colossaux : changement climatique, pollution de l’air et destruction des écosystèmes.

En plus de ces drames, la raréfaction des sources d’énergie classiques et les effets néfastes de leurs dérivés comme l’effet de serre, les pluies acides et autres pollutions atmosphériques. En outre, les dérivés pétroliers tels que les produits chimiques et les plastiques ne sont pas biodégradables et émettent des fumées toxiques.

Face à toutes ces tares, les chercheurs du monde s’engagent dans une course effrénée à la recherche de nouvelles sources d’énergie qui soient durables, propres, amies de la nature et à moindre coût.

Après le solaire et l’éolien, certaines recherches s’intéressent de près au monde végétal pour produire un carburant capable de résoudre cette problématique mondiale. Les plantes pour faire avancer les véhicules ? Une option inimaginable avant, surtout si on pousse l’imagination assez loin en ciblant des plantes peu attrayantes, à l’image des algues.

«Les algues ont le potentiel de devenir des convertisseurs photochimiques industriels avec leurs divers avantages. Ces algues photosynthétiques pourraient permettre à grande échelle la production de combustibles liquides et de produits chimiques propres et renouvelables», note Souad Zighmi dans sa thèse de doctorat soutenue à l’université Kasdi-Merbah de Ouargla sous l’intitulé «Production de biodiesel et optimisation des paramètres des procédés de culture des micro-organismes».

S’attelant au nerf de la guerre dans ce genre de recherche, c’est-à-dire le coût de production du combustible à partir des algues, dans cette étude, la doctorante présente les principaux paramètres et facteurs limitants afin de démontrer que seule l’approche de la lumière du soleil est économiquement réaliste. «Un des principaux objectifs est de surmonter les effets de photo-saturation et la photho-inibition qui ont un impact négatif sur les cultures en plein soleil.

Une autre approche a été également abordée, qui est la technique d’adaptation spectrale basée sur la luminescence pour optimiser le spectre solaire en vue des exigences de la bio-conversion souhaitée», explique Souad Zighmi, en indiquant que les systèmes de culture utilisés donnent une biomasse dont le rendement d’huile est de l’ordre de 40,17%, ce qui est très important. Cette huile est convertie en biodiesel par transesterification, le rendement de biodiesel obtenu est de 92,56%. Ce rendement dépend des conditions de travail et sûrement du pourcentage de triglycérides dans l’huile.

«Une modélisation et une optimisation sont effectuées on appliquant la technique de réseaux de neurones artificiels, les calculs d’optimisations effectuées par le moyen de logiciel NeuroOne, en se basant que sur les caractéristiques colorimétriques des systèmes de culture, nous montrent que, les caractéristiques améliorées ont permis une augmentation de rendement en biomasse de l’ordre de 144,20% et 614,2857% dans les mêmes conditions de culture au niveau de laboratoire et à l’air libre respectivement», constate-t-elle.
Spectre

Le travail de recherche de Souad Zighmi s’est articulé autour du développement et de l’optimisation de culture des microorganismes photosynthétiques, comme expliqué dans l’étude. Elle utilise pour cela différentes techniques dont celle du déplacement spectral qui se focalise sur la transformation de la lumière blanche en lumière colorée résultant d’une absorption sélective de l’énergie par certains groupement d’atomes (chromophores).

L’autre technique est appelée «réseaux de neurones artificiels» (RNA) qui, comme l’indique son intitulé, surveille l’utilisation de ces neurones qui ont la capacité d’appréhender des lois non linéaires. «Cependant, la technique d’adaptation spectrale qui utilise la luminescence pour optimiser le spectre solaire en vue des exigences de la bioconversion, reste le seul paramètre économiquement valable.

La technique de déplacement spectral (spectral shifting) améliore davantage le rendement de culture ; cette technique est compatible avec l’ensemble des systèmes de culture basés sur la lumière du soleil», soutient Souad Zighmi. Cette dernière indique que son étude a montré que l’utilisation de molécules optiquement actives (dopants) pour les déplacements spectraux du spectre solaire a un effet significatif sur le rendement.

Elle constate que dans une culture, chaque facteur à une contribution importante sur la croissance de micro-algues : la température, le milieu, l’utilisation d’une lumière artificielle. Par l’analyse de ces facteurs limitants, les résultats obtenus montrent que l’approche du déplacement spectral de la lumière solaire, est le plus important, vu qu’il est le seul facteur économiquement rentable.

«La modélisation de ces systèmes est effectuée  par l’application de la technique de réseau de neurones artificiels, suite aux résultats de modélisation, une optimisation a été effectuée également, elle nous permet d’améliorer le rendement en biomasse et par conséquent l’amélioration de rendement en biocarburant ; elle propose aussi une solution au problème de photohinibition au niveau des cultures réalisées en plein air», poursuit la chercheuse.

Photosaturation

Ainsi, de l’extraction de l’huile de l’algue cultivée, il a été constaté un rendement intéressant de l’ordre de 40,17%. «Cette huile subit une conversion en biodiesel par la réaction de transestérification, qui nous donne un rendement de 92,56%. En effet, en se basant sur les résultats précédents, ce travail mène à la conclusion que l’algue Chlorella pyrenoidosa, riche en lipides, constitue un choix judicieux pour l’exploitation comme matière première pour la production d’énergie qui soit écologique, durable et renouvelable», constate l’étude.

Toutefois, d’après la conclusion de la recherche, il est clairement dit que le coût de production est d’une importance primordiale dans ce domaine. La plupart des expériences effectuées en laboratoire utilisent des photo-bioréacteurs coûteux avec des sources de lumière artificielle.

«Cependant, cette étude a montré que l’utilisation de la lumière du soleil ainsi que des systèmes de culture simples (les matériaux plastiques dopés avec des molécules luminescentes) sont économiquement réalistes», se félicite-t-elle.

Pour la partie pratique, Souad Zighmi a effectué une étude sur la culture d’algue Chlorella pyrenoidosa dans la région de Ouargla, dans le sud de l’Algérie. «Les résultats obtenus montrent que la productivité actuelle est fortement affectée par la photosaturation et les effets de photo-inhibition, l’adaptation spectrale et la dilution de lumière ont constitué les solutions les plus prometteuses pour l’amélioration du rendement de la culture. Notons que, cette région est caractérisée par une richesse naturelle importante (superficie, lumière naturelle pendant toute l’année, l’eau et les effluents industrielles), ce qui lui réserve une position à jouer un rôle important sur le plan économique dans le futur», assure-t-elle.

Le développement durable répond aux besoins actuels sans compromettre la possibilité pour les générations à venir de satisfaire les leurs. Il répond aux aspects : économique, sociale et environnementale. Cependant, il maintient l’intégrité de l’environnement, cet aspect est intégré dans l’ensemble des actions des communautés humaines.

Du point de vue social, il permet la satisfaction des besoins essentiels des communautés humaines présentes et futures, ainsi que l’amélioration de la qualité de vie ; il améliore l’efficacité économique, c’est-à-dire favoriser une gestion optimale des ressources humaines, naturelles et financières afin de permettre la satisfaction des besoins des communautés humaines, conclut l’étude de Souad Zighmi.

Fatma-Zohra Foudil
 

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