Une bioraffinerie en cascade pour la valorisation de la biomasse microalgale : biodiesel, biogaz, engrais et composés à haute valeur ajoutée

Le bioraffinage de la biomasse algale est actuellement considéré comme une stratégie clé pour réduire les coûts et améliorer la faisabilité globale du biodiesel dérivé des algues.

Dans cette optique, cette étude a mis en œuvre un processus de bioraffinage en trois étapes pour la récupération de cinq bioproduits différenciés à partir de la biomasse hétérotrophe Chlorella protothecoides.

Au cours de la première étape, menée à l'échelle pilote à partir de 14 kg de biomasse humide, la saponification directe a permis de convertir 40 % de la biomasse algale sèche en acides gras libres. Les acides gras obtenus ont été transformés avec succès en biodiesel de haute qualité, tandis que l'analyse des insaponifiables a révélé la présence de biomolécules intéressantes à haute valeur ajoutée telles que des stérols (62 %), du squalène et des caroténoïdes (1,7 % chacun). La biomasse déshuilée a subi un processus d'hydrolyse enzymatique. Ce deuxième processus a permis de valoriser 9 % (0,09 kg/kg) des composants algaux restants, qui ont été récupérés dans un hydrolysat liquide composé principalement d'acides aminés solubles (15 g/L) et de sucres (27,9 g/L).

Au cours de la dernière étape de la bioraffinerie, la fraction solide restante après l'hydrolyse enzymatique (0,36 kg/kg) a été utilisée comme substrat dans un processus de digestion anaérobie qui a produit du biogaz à raison de 196 ± 4 NL CH4/kg VS. Le digestat coproduit à cette étape a été caractérisé chimiquement et évalué comme engrais (à une dose de 170 kg N/ha) pour la croissance des plants de blé et de tomate, avec un effet comparable à celui des engrais industriels. Cette utilisation a permis de mettre en place un système en boucle fermée grâce au recyclage des nutriments pour la production primaire. Le traitement en cascade exposé, dont la faisabilité technique a été démontrée, pourrait potentiellement améliorer la valeur de la biomasse algale grâce à la production de multiples produits.