Suivi en ligne de la production algale dans un bioréacteur – ORAMA

Les microalgues représentent une source de matières premières en plein essor avec des propriétés très intéressantes industriellement (production de carburant, biomasse, molécules à haute valeur ajoutée, etc.). Très souvent, le monitoring du procédé de production de ces molécules est assuré par des méthodes monoparamétriques relativement simples mais ne permettent que l’évaluation de certains paramètres physiques (pH, T, turbidité, gaz). Pour améliorer la compréhension du bioprocédé, la caractérisation des molécules produites est réalisée par des méthodes analytiques très performantes. Mis en corollaire, l’analyse nécessite la destruction des cellules suivie par une extraction par des solvants organiques. Ces techniques opérant en off-line, rendent difficile le contrôle rapide du procédé d’où l’intérêt d’utiliser les méthodes non invasives comme la spectroscopie Raman qui permettrait potentiellement d’étudier in-situ la physiologie cellulaire. Le projet ORAMA propose une prise en compte de l’ensemble de la chaîne de mesure et de valeur allant de la conception du système de mesure jusqu’à son épreuve en conditions industrielles et sa commercialisation. Le capteur développé permettrait de fournir une réponse fiable et en temps réel de la composition des algues aidant ainsi à mieux gérer la récolte et d’alerter l’opérateur en cas de complications inattendues sur son procédé. Plusieurs stratégies d’analyse en-ligne sont envisagées pour trouver les meilleurs résultats en termes de performance et de praticité. Le défi consiste à adapter le système analytique pour pouvoir évaluer directement le contenu de la cellule algale en optimisant les paramètres techniques nécessaires pour le suivi direct dans le milieu réactionnel très complexe. Les verrous technologiques et scientifiques sont liés à l’élaboration d’une base de données robuste, à l’impact du milieu de culture sur l’empreinte propre à la cellule algale, à la faible sensibilité du système de mesure et à la fluctuation du signal due à la mobilité des cellules étudiées. Ces verrous sont minimisés grâce à la conception d’une lecture optique optimisée et des modèles statistiques bien adaptés aux tâches à réaliser. D’autres questionnements scientifiques comme par exemple la formation du biofilm sur les surfaces de mesure et leur impact sur la production seront traités dans notre projet pour apporter une compréhension à ce problème complexe fréquent en bioprocédés. Notre projet offre une forte prise en compte de la contrainte industrielle en associant à la fois une plateforme pré-industrielle et une entreprise (end user) pour éprouver la méthode développée. L’ultime phase consiste à valider la technologie élaborée sur des raceways clos d’une plateforme de production algale. Le prototype développé sera déployé dans les installations d’un end-user pour valider son adéquation avec les objectifs fixés (passage en TRL 7-8). En parallèle des phases de développements technologiques et de recherches scientifiques, une étude de marché sera réalisée afin de répertorier les secteurs d’application potentielle de la technologie développée et de promouvoir cette nouvelle technologie dans d’autres domaines du bioprocédé appliqué dans le domaine agroalimentaire ou médical.