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18/02/2014

Purple Sun : un projet de serre solaire pour valoriser la filière des microalgues

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Sophia Antipolis, Février 2014
Permettre à la filière microalgues sous serres d’exploiter son extraordinaire potentiel de développement en minimisant ses coûts de production et son empreinte environnementale, tel est l’enjeu du projet Purple Sun de serre photovoltaïque pour microalgues (MPG) porté dans le cadre du programme ANR Bio-Matières et Energie (Bio-ME) 2013 par sept partenaires :
INRIA Sophia Antipolis-Méditerranée (Equipe BIOCORE), CNRS-UPMC (Laboratoire d’Océanographie de Villefranche), INRA Sophia Antipolis (Equipe TEAPEA), Sunpartner Technologies, ACRI, Armines (PERSEE).

Purple Sun vise la mise au point d’un concept révolutionnaire de serre solaire permettant d’utiliser sélectivement la lumière pour combiner, de manière optimale, la production de biomasse algale par photosynthèse et la production d’énergie photovoltaïque. Cette nouvelle génération de serre solaire offrira un rendement élevé à des coûts réduits, permettant d’accélérer le développement de la filière microalgues.
Ce programme de R&D vient d’obtenir un financement ANR global de 3M€ sur trois ans.

Le développement de la filière microalgues : un enjeu économique…

Dotées d’une croissance rapide, les microalgues ont la particularité de pouvoir produire des substances industriellement intéressantes. Déjà utilisées dans l’alimentation animale, les cosmétiques et les produits pharmaceutiques, les microalgues sont apparues ces dernières années comme une filière prometteuse pour la chimie verte (engrais, bioplastiques) et les bioénergies (biogaz et biodiesel). Ces micro-organismes photosynthétiques constituent en effet une solution efficace pour le recyclage du CO2 et la production de biocarburants dits de 3ème génération*.
Pour rendre cette filière compétitive, il faut en améliorer les bilans à la fois environnementaux et économiques. L’un des défis majeurs consiste à en réduire les coûts, notamment les coûts énergétiques.

…et un défi technologique

Cet objectif ambitieux part de plusieurs constats :
➢ Les niveaux naturels d’énergie solaire induisent des mécanismes de photosaturation et de photo-inhibition délétères pour le rendement photosynthétique des microalgues et élèvent la température des cultures à des niveaux contreproductifs.
➢ Les microalgues se développent mieux sous certaines longueurs d’ondes solaires (le bleu et le rouge).

Le défi technologique est donc de pouvoir partager l’utilisation du rayonnement solaire en une partie optimale pour la culture algale et le reste pour produire l’électricité photovoltaïque requise par le procédé de production, en accord avec le concept de bio raffinerie.

Vers des serres photovoltaïques pour microalgues

Le consortium réuni dans le cadre du programme ANR Bio-Matières et Energie (Bio-ME) 2013 rassemble sept partenaires engagés dans une réflexion prospective au service de la filière microalgues. Leurs expertises s’appuient sur les techniques modernes de design et de pilotage des serres (INRA), et mobilise les compétences de spécialistes en microalgues (LOV et INRIA), en technologies photovoltaïques innovantes (Sunpartner Technologies et Armines), en calcul numérique et en étude d’impacts (ACRI et INRIA).
Ensemble, ils ont été plus loin en imaginant un nouveau concept de système de culture de microalgues à énergie positive, dont la vocation est d’utiliser sélectivement la lumière pour combiner la production de biomasse algale par photosynthèse et la production d’énergie photovoltaïque.

Déjà distingué en novembre 2013 par le Conseil Général des Alpes Maritimes, le concept de serre photovoltaïque pour microalgues (MPG) s’est vu remettre le prix spécial du jury des « Trophées Climat Energie ».

…une rupture technologique

Des expériences préliminaires réalisées sur la microalgue Dunaliella salina ont démontré la pertinence de la technologie photovoltaïque « transparente » Wysips® (What You See is a Photovoltaic Surface) inventée et développée par Sunpartner Technologies (ayant reçu le prix « NOBEL Sustainibility Supported Clean TechCcompany 2013 »). En effet, l’utilisation de Wysips® permet à la fois de maintenir la productivité biologique aux intensités lumineuses moyennes et de réduire la mortalité aux fortes intensités, tout en produisant de l’électricité photovoltaïque.

Les développements technologiques du projet seront orientés selon leur coût et leurs impacts sur l’environnement. Le projet vise à déterminer et tester le design d’une solution photovoltaïque spécifique optimisant l’utilisation globale du spectre solaire pour les productions photovoltaïque et photosynthétique.
Des expériences seront menées pour mieux comprendre et maîtriser l’effet d’une lumière colorée (dépourvue de certaines longueurs d’onde) sur le taux de croissance des microalgues et leur bioaccumulation de composés énergétiques.
À terme, l’objectif est de préparer la prochaine génération de composants photovoltaïques optimisés pour les serres.
Les gains et les coûts seront évalués à l’échelle de la serre photovoltaïque pour microalgues (MPG) grâce à des outils numériques de simulation validés par les données expérimentales acquises dans des serres « preuve de concept ».

Pilote Projet : Olivier BERNARD de l’INRIA – olivier.bernard@inria.fr

Contact Presse Sunpartner Technologies : Marion CHANSON
+33 (0)6 15 71 16 76 • marion.chanson@sunpartner.fr

* Les biocarburants de 3ème génération se distinguent des agrocarburants, issus de cultures destinées traditionnellement à l’alimentation et des biocarburants de 2ème génération, produits à partir de sources végétales non alimentaires telles que le bois et les déchets végétaux.