Dans l'article d'aujourd'hui, nous allons vous dire tout ce que vous devez savoir sur l'élevage d'algues. Pourquoi les algues sont-elles importantes, leur utilisation, leur culture, comment sont-elles utilisées pour le biocarburant, et bien plus encore.
Algues (Lat. Algae), un large groupe d'organismes autotrophes photosynthétiques principalement aquatiques (d'unicellulaires à multicellulaires), ressemblant à des plantes connues sous le nom de phytoplancton, mieux connu comme un organisme végétal vivant sans racines, feuilles ou fleurs. On estime qu'il existe plus de 25 000 espèces d'algues. La plupart sont principalement des algues dans les océans; le reste est constitué d'algues d'eau douce. Les fleurs d'eau, les mousses d'eau, les plantes marines ou les herbes marines sont toutes des formes d'algues. Les algues sont de différentes tailles, du minuscule picoplancton qui doit être agrandi 1 000 fois avant que nous puissions le voir, aux graminées géantes dans les océans jusqu'à 160 pieds de long.
Une caractéristique commune à toutes les algues est la photosynthèse, dans laquelle elles produisent de l'oxygène comme sous-produit (contrairement à certaines bactéries photosynthétiques). A l'exception du bleu-vert, les algues sont des eucaryotes, c'est-à-dire que leurs cellules contiennent des organites dont le noyau et les mitochondries séparées par la membrane cytoplasmique. Les algues eucaryotes contiennent également un chloroplaste qui contient des pigments pour l'absorption de l'énergie solaire lors du processus de photosynthèse. Dans la plupart des algues, avec d'autres pigments qui leur donnent une couleur caractéristique (phycoérythrine - rouge, phycocyanine et allophycocyanine - bleu, fucoxanthine - marron, violaxanthine - violet, etc.), le pigment primaire est la chlorophylle (a).
Bien qu'elles présentent de nombreuses similitudes avec les plantes terrestres, les macroalgues ne sont pas de vraies plantes car elles manquent d'un système vasculaire spécialisé (système de conduction des fluides et des nutriments) racine, tige, feuilles (prennent les nutriments, les liquides et les gaz directement de la colonne d'eau) et reproducteur fermé. organes (fleur ou cône). Les algues n'ont besoin que de minéraux, de lumière du soleil et d'eau pour les empêcher de se dessécher. Les réactions biochimiques permettent aux algues de créer leur propre nourriture à partir des gaz et des minéraux environnants.
Utilisation d'algues
Les macroalgues sont utilisées comme nourriture pour les humains. Dans les pays asiatiques, les algues sont traditionnellement utilisées dans l'alimentation. Les plus gros consommateurs sont aujourd'hui le Japon, la Chine et la Corée mais aussi l'Islande, l'Irlande et le Canada. 90% de la demande est couverte par l'aquaculture d'algues et environ 10% provient des habitats naturels. La Chine est le plus grand producteur d'algues comestibles, avec environ cinq millions de tonnes par an. Laminaria japonica Japan produit la plus grande part de la production combinée d'algues brunes au Japon, produisant 600 000 tonnes d'algues comestibles par an, où 75% de sa production est du Nori (algues fines utilisées pour envelopper le riz à sushi). Nori est fabriqué à partir d'espèces de Porphyra.
Les algues peuvent être utilisées comme complément alimentaire. Les algues brunes sont collectées, broyées et séchées pour produire de la farine d'algues (bouillie), qui est utilisée comme additif alimentaire pour le bétail.
La forte concentration en fibres retient l'humidité et la concentration en minéraux contenant des algues enrichit le sol et est une source d'oligo-éléments. Par conséquent, les algues peuvent également être utilisées comme engrais de haute qualité.
Certaines macroalgues ont la capacité d'absorber les ions de métaux lourds des eaux polluées, comme le zinc ou le cadmium. Les eaux de drainage contiennent souvent une grande quantité de matière organique qui crée des problèmes pour la vie dans les eaux voisines. Les macroalgues sont capables d'utiliser la pollution comme source de nutriments pour leur métabolisme et ainsi purifier l'eau.
Des substances isolées telles que la gélose, les alginates et les carraghénanes sont extraites de diverses algues rouges et brunes et sont largement utilisées dans diverses industries (cosmétique, pharmaceutique, chimique, alimentaire, textile…).
Pourquoi les algues sont-elles importantes ?
L'Américain moyen mange 3,5 onces de protéines par jour, soit deux fois plus qu'il n'en a besoin, ce qui à la fin de l'histoire devient insoutenable dans un monde où l'ONU dit que nous devrons produire 70 % de nourriture en plus d'ici 2050 pour nourrir 2,5 autres personnes. milliards de personnes. Ils n'ont pas précisé que l'écart entre 70 % et 2,5 milliards provient du fait que, sauf pour les nouvelles personnes, il est nécessaire de trouver suffisamment de nourriture sur Terre pour ceux qui ont déjà faim aujourd'hui.
Par conséquent, les algues sont une excellente solution, principalement à cause de l'eau, car elles n'ont pas besoin d'eau douce, pratiquement potable. Aujourd'hui, la situation dans le monde est telle que 70 % de cette eau est dépensée pour l'irrigation des cultures et l'élevage. Les algues, en revanche, peuvent pousser dans des trous, des aquariums, des océans et regorgent de tous les nutriments dont elles ont besoin, et elles ont besoin de si peu pour pousser qu'elles peuvent pousser même dans le désert.
Certains types d'algues contiennent tellement de protéines qu'elles représentent 40 % de son poids. Cela signifie que sur la même surface, ces algues produisent sept fois plus de protéines que le soja (qui est par exemple très apprécié).
CO2 ? Disons que, d'une part, l'agriculture (y compris l'élevage) est l'un des pires polluants sur Terre, avec 50 % de l'oxygène mondial provenant des algues. Avec la culture de nouvelles algues, nous aurons plus de ces organismes produisant de l'oxygène, au détriment de vastes terres agricoles dévastatrices. Tout ce dont vous avez besoin pour en profiter, ce sont les piscines où l'eau est pompée, un peu d'engrais et de CO2, puis tout est laissé au soleil.
L'avenir se prépare donc à être à la fois délicieux, nutritif et 100 % durable.
Biocarburant produit à partir d'Algues
Les biocarburants dérivés d'algues sont une alternative aux carburants fossiles et même à d'autres sources de biocarburants, comme le maïs et la canne à sucre. Ils appartiennent à la troisième génération de biocarburants, qui comprend des espèces qui n'ont jamais été cultivées auparavant et ne mettent pas en danger l'approvisionnement alimentaire.
Des recherches en laboratoire ont montré que les algues peuvent produire jusqu'à trente fois plus d'énergie par acre de sol que les céréales, comme le soja. Les biocarburants, y compris les algues produites, sont de plus en plus recherchés et produits en raison de la hausse mondiale du prix du pétrole, de l'impact négatif des gaz à effet de serre et de la nécessité d'un approvisionnement énergétique sûr.
Certains de leurs principaux avantages sont qu'ils peuvent être cultivés avec un impact minimal sur la biosphère environnante, qu'ils peuvent être cultivés en eau douce et en eau salée, qu'ils résistent aux eaux usées et qu'ils peuvent naturellement filtrer l'eau.
De plus, les algues effectuent naturellement le processus de photosynthèse, prélevant le CO2 de l'environnement et le convertissant en O2, purifiant l'air en réduisant le nombre de gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Le carburant est également naturellement dégradable, ce qui signifie qu'il n'a pas d'effet néfaste sur l'environnement en cas de déversement. Les algues sont plus chères par unité de masse que les biocarburants de deuxième génération en raison des coûts d'investissement et d'exploitation élevés, mais peuvent produire entre 10 et 100 fois plus de carburant par unité de surface.
A cela s'ajoute le fait que les fermes d'algues peuvent aussi s'installer verticalement, en « étages », ce qui n'est pas le cas lors de la culture d'espèces végétales terrestres. La principale limitation du placement vertical des algues est la lumière disponible nécessaire au développement des algues. Ainsi, selon le département américain de l'énergie, seulement 0,42 % de leur surface serait nécessaire pour remplacer complètement les carburants pétroliers par des carburants dérivés d'algues.
Selon des recherches menées par des sociétés pétrolières multinationales, les biocarburants produits à base d'algues ne deviendront commerciaux que dans environ 20 à 25 ans.
Culture d'algues
Les algues poussent beaucoup plus vite que les cultures vivrières et peuvent produire des centaines de fois plus de pétrole par unité de surface. Comme la période de récolte des algues dure entre 1 et 10 jours, leur culture permet de récolter beaucoup plus que les espèces terrestres, qui sont généralement récoltées une fois par an. De plus, les algues peuvent se développer dans des zones défavorables aux espèces terrestres, y compris les régions arides, réduisant ainsi la concurrence dans ces zones. La plupart des recherches sur les algues se sont concentrées sur la culture de photobioréacteurs peu coûteux, mais également propres, et dans des étangs en plein air qui sont entretenus à peu de frais mais également susceptibles d'être contaminés.
Polyculture
Jusqu'à présent, la plupart des recherches se sont concentrées sur la culture d'une seule espèce distincte d'algues. Cependant, des études plus récentes montrent que la culture de plusieurs types d'algues dans une communauté (polyculture) en même temps peut produire une quantité de lipides plus élevée que les monocultures, et que les algues de polyculture sont plus résistantes aux effets de diverses maladies et parasites, et généralement aux effets néfastes de l'environnement.
Production de biocarburant
Après la récolte des algues, la biomasse est traitée par une série d'opérations, qui peuvent varier selon le type d'algues et le combustible souhaité. Cette partie du processus est actuellement la plus étudiée, car elle représente le coût le plus élevé et le plus grand obstacle à l'utilisation commerciale des biocarburants produits par les algues.
Déshydratation
Les algues sont le plus souvent déshydratées et les substances riches en énergie telles que les triglycérides sont récupérées à partir du matériau séché à l'aide de solvants. Les substances séparées peuvent être converties en carburant par des procédures standard (par exemple, un triglycéride séparé réagissant avec du méthanol crée du biodiesel par un processus de transestérification). Différentes compositions d'acides gras dans différents types d'algues entraînent une qualité de carburant différente.
Dissolution hydrothermale
La dissolution hydrothermale est un processus alternatif dans lequel les algues humides sont continuellement soumises à des températures élevées (662 ° F) et à une pression élevée (21 000 kPa). Ce processus produit du pétrole brut, qui peut ensuite être raffiné en kérosène, essence ou diesel. Entre 50% et 70% du carbone des algues peut être converti en carburant. Les autres produits comprennent l'eau propre, le gaz, l'azote, le phosphore et le potassium.
Impact sur l'environnement
Par rapport aux espèces végétales terrestres utilisées pour les biocarburants (par exemple, le soja ou le maïs), la culture des microalgues a un impact environnemental nettement inférieur en raison de la teneur plus élevée en huile. Les algues peuvent également se développer dans des zones inutilisables pour la culture d'espèces communes et peuvent utiliser de l'eau non potable qui ne peut pas être utilisée pour la culture d'autres espèces. Ils peuvent également se développer à la surface de l'océan, ce qui en fait une source d'énergie propre avec peu d'impact sur l'approvisionnement en nourriture et en eau et sur la biodiversité. La culture des algues ne nécessite pas non plus l'utilisation d'insecticides ou d'herbicides, éliminant ainsi cette source supplémentaire de pollution. Les biocarburants produits à partir d'algues sont beaucoup moins toxiques que les carburants à base de pétrole et se dégradent également plus lentement. Cependant, comme pour tout combustible, il existe également un risque d'inflammation en cas de déversement, même si ce risque est légèrement inférieur à celui des combustibles à base d'huile.
Des études ont montré que le remplacement des combustibles fossiles par des sources d'énergie renouvelables pourrait réduire les émissions de CO2 jusqu'à 80 %. Un système à base d'algues pourrait capter jusqu'à 80% du CO2 émis par une centrale électrique tout en permettant l'accès à la lumière du soleil. Ce CO2 sera toujours libéré dans l'atmosphère par la combustion du carburant, mais il est au moins davantage utilisé. La possibilité de réduire les émissions de CO2 consiste donc à éviter l'utilisation de combustibles fossiles. De plus, par rapport aux combustibles fossiles, lors de la production et de la combustion de biocarburants à base d'algues, ni soufre ni oxydes d'azote ne sont rejetés dans l'atmosphère, ce qui entraîne moins de monoxyde de carbone et d'hydrocarbures imbrûlés.
Durabilité économique
De l'ensemble du processus de production de biocarburant à base d'algues, actuellement, le plus grand obstacle à l'utilisation commerciale est le coût d'investissement élevé d'une usine de traitement de carburant à base d'algues. L'exploitation des algues comme carburant comme alternative sérieuse aux combustibles fossiles a commencé à être envisagée relativement récemment, après avoir sensibilisé l'environnement mondial, et il n'est pas surprenant qu'elle ne soit pas encore commercialement compétitive. On peut s'attendre à des progrès dans presque toutes les parties du processus, et donc à une augmentation de la rentabilité. Par exemple, la possibilité d'augmenter l'efficacité de conversion de l'énergie solaire en biomasse de l'actuel 3 à un possible 5 à 7% est évoquée.
Les sous-produits
De nombreux sous-produits d'algues peuvent être utilisés différemment, certains ayant des historiques d'utilisation encore plus longs que les biocarburants. Certains d'entre eux sont des colorants et des pigments naturels, des antioxydants et d'autres substances bioactives. Ces produits chimiques et la biomasse excédentaire ont diverses utilisations dans d'autres industries.
