Stratégie de culture innovante et durable pour la production de Spirulina platensis à l’aide de digestats de méthanisation dilués avec de l’eau géothermale

Au cours des dernières années, le nombre d'unités de méthanisation a considérablement augmenté en Europe, en particulier en France, où il est passé de 205 installations en 2010 à 1 310 en 2021. Outre le biogaz, le processus de digestion anaérobie génère du digestat en co-produit.

La culture de microalgues est l'une des approches prometteuses pour traiter le digestat liquide tout en produisant une biomasse algale précieuse pour un large éventail d'applications.

Cet article propose d'étudier la possibilité de cultiver la cyanobactérie Spirulina platensis (S. platensis) sur deux digestats issus d'unité de méthanisation agro-industrielle, dilués avec de l'eau géothermale.
Deux digestats, l'un issu de la méthanisation de déchets alimentaires et agricoles (FAWD), l'autre issu de la méthanisation de déchets de fromageries (CDD), ont été sélectionnés en fonction de leurs caractéristiques chimiques différentes, attribuées au type de matière première et aux conditions d'exploitation utilisées pendant le procédé de digestion anaérobie.

Dans la première partie de l'étude, une expérience de criblage a été réalisée dans des tubes en verre de 200 mL afin d'évaluer le facteur de dilution approprié pour générer une croissance maximale de S. platensis en utilisant à la fois les digestats individuellement et l'eau géothermale comme eau de dilution alternatif durable. Ces résultats ont ensuite été confirmés dans des réacteurs plans de 6 L.

Sur la base des différents paramètres de croissance mesurés, des facteurs de dilution de 5x et 40x ont été choisis respectivement avec les digestats CDD et FAWD, ces dilutions étant un compromis entre les performances de croissance et la quantité d'eau à utiliser. Des productivités volumétriques de 33 ± 1 mg/L/d et 56 ± 8 mg/L/d, associées à des concentrations maximales de 0,52 ± 0,02 g/L et 0,69 ± 0,02 g/L, ont été obtenues lors de la culture de S. platensis avec les digestats CDD et FAWD, respectivement. Lors de la culture dans les photobioréacteurs plans de 6 L, des productivités de 71 et 101 mg/L/d ont été obtenues respectivement avec les digestats CDD et FAWD, en utilisant du bicarbonate de sodium comme source de carbone inorganique.

En régulant le pH à 8,5 par injection de dioxyde de carbone, les cultures ont pu atteindre jusqu'à 1,13 g/L et 0,79 g/L de biomasse, correspondant à des productivités de 81 et 136 mg/L/d avec les digestats CDD et FAWD, respectivement. De plus, S. platensis a pu assimilé l'ammonium présent dans les milieux de culture à base de digestat, avec une efficacité d'élimination pouvant atteindre 98 % dans le cas du digestat CDD. La caractérisation de la biomasse finale de S. platensis a révélé la présence d'une concentration élevée de glucides (48,6 à 70,3 % du poids sec) dans les cultures réalisés avec les deux digestats. Les résultats expérimentaux montrent le potentiel de réutilisation du digestat liquide, du CO2 et de l'eau géothermale pour la production durable de biomasse de S. platensis riche en glucides.