Concentration des lipides issus de Parachlorella kessleri en voie humide : effet de la destruction cellulaire sur la performance du procédé de fractionnement par membrane

Shuli Liu (1, 2) , Laurence Lavenant (3) , Patrick Bourseau (4, 2) , Luc Marchal (2, 5) , M. Frappart (6, 2) , Estelle Couallier (2, 7)

1 ADEME - Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie
2 GEPEA-BAM - Bioprocédés Appliqués aux Microalgues
3 BIA - Unité de recherche sur les Biopolymères, Interactions Assemblages
4 UBS - Université de Bretagne Sud
5 EPUN - Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes
6 IUT Saint-Nazaire - Institut Universitaire de Technologie Saint-Nazaire
7 CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique

Le bioraffinage de microalgues a pour but de produire des biomolécules (lipides, protéines, polysaccharides, pigments, etc.) pour divers secteurs industriels tels que l'alimentation, la cosmétique, la pharmacie, l'énergie ou la chimie verte. Le défi dans ce domaine consiste à développer une cascade de procédés doux et efficaces afin de garantir l'intégrité des molécules fragiles ainsi qu'une production économe en énergie et respectueuse de l'environnement. Pour la production à grande échelle, un bioraffinage en voie humide a été proposé afin de limiter les coûts de séchage, la dégradation de molécules thermolabiles et l'utilisation de solvant. Les différentes étapes proposées sont : la récolte de la biomasse, le broyage des cellules pour libérer les composés intracellulaires d'intérêts dans la phase aqueuse, puis leur fractionnement par procédé membranaire et leur purification. Le verrou au développement de ce procédé est le manque de maîtrise de l'impact des procédés de déconstruction cellulaire sur les procédés de fractionnement. Les travaux présentés ici ont pour but d'étudier l'impact du broyage à billes sur les performances du procédé de filtration membranaire, pour séparer les lipides (triglycérides, phospholipides et glycolipides) des composés hydrosolubles (protéines et sucres) produits lors d'une culture carencée de Parachlorella kessleri. La quantité de molécules cibles libérées (lipides, protéines, sucres) dans la phase aqueuse, l'état de ces molécules (possible dégradation des composés cibles en raison de l'activité enzymatique ou de l'oxydation) et leur organisation dans le mélange complexe dépendent fortement des conditions de broyage et de clarification de la suspension. Ces paramètres déterminent également la qualité de la séparation. Des filtrations membranaires de surnageants issus de suspensions obtenues dans diverses conditions de broyage de Parachlorella kessleri sont réalisées à l'aide d'une membrane préalablement sélectionnée. Les performances (flux, taux de rétention) sont comparées. Les conditions opératoires optimales sont enfin choisies, permettant le couplage entre le procédé de destruction cellulaire et le procédé de fractionnement par membrane, et la séparation des lipides et des composés hydrosolubles.

Domaines: Génie des procédés; Biotechnologies

Shuli Liu, Laurence Lavenant, Patrick Bourseau, Luc Marchal, M. Frappart, et al.. Concentration des lipides issus de Parachlorella kessleri en voie humide : effet de la destruction cellulaire sur la performance du procédé de fractionnement par membrane. 17ème Congrès de la Société Française de Génie des Procédés SFGP 2019, Oct 2019, Nantes, France. ⟨hal-02347015⟩