[PDF] La production dhydrogène complètement décarbonée

View - Download La production dhydrogène complètement décarbonée

Previous PDF

Next PDF

La production d'hydrogğne biosourcés:

le potentiel des microalgues

Y Meng, H Ben Gharbia, E Nicol,

Y Hardivillier, J Marchand et B Schoefs

Journée H2 Le Mans Métropole1

Contexte

Augmentation de la concentration en CO2ї réchauffement climatique Réduction des ressources fossiles ї nouǀelle(s) source(s) Dépendancede l'approǀisionnementenénergie

Journée H2 Le Mans Métropole2

Energie propre = décarbonée

Energie abondante et peu coûteuse = source abondante

Disponiblelocalement

Organismes photosynthétiques

Pompent le CO2dans l'atmosphğre

Fournissentencarboneles chainestrophiques

Disponiblepresquepartout

Les microalgueset nouvelles énergies

Végétaux terrestres : biocarburants de 1èreet 2èmegénérations Microalgues: biocarburants de 3èmeet 4èmegénérations

Organismes aquatiques

BiodiǀersitĠ Ġnorme ͗ plus d'un million d'espğces (beaucoup restent ă dĠcrire)

Cultivable en masse sur surface réduite

Pas de compétition avec surface agricole

Journée H2 Le Mans Métropole

3

Les microalgueset nouvelles énergies

Végétaux terrestres : biocarburants de 1èreet 2èmegénérations Microalgues: biocarburants de 3èmeet 4èmegénérations

Organismes aquatiques

BiodiǀersitĠ Ġnorme ͗ plus d'un million d'espğces (beaucoup restent ă dĠcrire)

Cultivable en masse sur surface réduite

Pas de compétition avec surface agricole

Métabolisme très flexible

Sucres ї biogaz ou bioalcool

Lipides ї biopétrole

Electrons et protons ї hydrogène

Journée H2 Le Mans Métropole

4

Métabolisme

du carbone

ÖSucres

ÖLipides

ÖHydrogène

CO2

Les productions d'hydrogğne

Journée H2 Le Mans Métropole

5

Plusieurs technologies de production

H2 Źgaz naturel с 75й de l'H2produit AECO2კკ

H2 Źcharbon AECO2კკ

H2 Źcharbon avec recapture partielle du CO2კ H2 Źélectrolyse AEélectricité renouvelable ?CO2? კ H2Źnucléaire AEélectricité renouvelable ?CO2? კ ŹProduction d'H2décarbonée: rôle des microalgues !!! ჌჌჌

énergies fossiles

Adapté de

Howarth

et Jacobson, 2021 CH4 0 50
100
150

Equivalent gCO2/MJ

CO2

Microalgues: des usines cellulaires à bilan

carbone négatif

Fabriquer des biomolécules

Carbone : Réaction (bio)chimiques : substrat

inorganique Source d'Ġnergie ͗ le soleil с 3020 ZJͬan

Journée H2 Le Mans Métropole6

Nous /bactéries

Microalgues

Source de

carbone nourrituredioxydede carbone

Energierespirationrespiration et

photosynthèse

Microalgues: des usines cellulaires à bilan

carbone négatif

Fabriquer des biomolécules

Carbone : Réaction (bio)chimiques : substrat

inorganique Source d'Ġnergie ͗ le soleil с 3020 ZJͬan

Mécanismede la photosynthèse

Apparition : 3 milliards d'annĠes

Energielumineuseїénergiechimique

їcapturer CO2 et assembler atomesC

Deuxphases

Photochimie(lumineuse)

Biochimique(pas de lumière)

Mécanismes

Journée H2 Le Mans Métropole7

Microalgues: des usines cellulaires à bilan

carbone négatif

Fabriquer des biomolécules

Carbone : Réaction (bio)chimiques : substrat inorganique Source d'Ġnergie ͗ le soleil с 3020 ZJͬan

Mécanismede la photosynthèse

Apparition : 3 milliards d'annĠes

Energielumineuseїénergiechimiqueїcapturer CO2 et assembler atomesC

Deuxphases

Photochimie(lumineuse)

Biochimique(pas de lumière)

Mécanismes

Photosystème: LHC + RC

Chainede transporteursd'Ġlectrons

MembranesJournée H2 Le Mans Métropole8

Les microalgueset hydrogène

Journée H2 Le Mans Métropole9

Biomasse

Co-digestion anaérobiedes microalgues

Co-fermentation des bouesd'Ġpurationet des microalgues

Gasification

Observation initiale(Prof A Melis, USA -1980, Chlamydomonasreinhardtii) : Stress inhibela photosynthèseї consommationde l'odžygğnecellulaireї anaérobieї production hydrogène

Seulement quelques taxons

Cyanobacterieset algues vertes unicellulaire : hydrogénase

Les microalgueset hydrogène

Journée H2 Le Mans Métropole10

Hydrogé

nase

Co-digestion anaérobiedes microalgues

Co-fermentation des bouesd'Ġpurationet des microalgues

Gasification

Observation initiale(Prof A Melis, USA -1980, Chlamydomonasreinhardtii) : Stress inhibela photosynthèseї consommationde l'odžygğnecellulaireї anaérobieї production hydrogène

Seulement quelques taxons

Cyanobacterieset algues vertes unicellulaire : hydrogénase

A natural phenomenon

Accumulation de NADPH ї plus d'ĠlectronstransférésversPSI ї risqueoxydatifélevé Flux d'Ġlectronsestdéroutévershydrogénase(HYDA)

Sucresї électrons

Le problème: sensibilitéà l'odžygğneї anaérobie X O2

Les microalgueset hydrogène

Journée H2 Le Mans Métropole11

Biomasse

Co-digestion anaérobiedes microalgues

Co-fermentation des bouesd'Ġpurationet des microalgues

Gasification

Observation initiale(Prof A Melis, USA -1980, Chlamydomonasreinhardtii) : Stress inhibela photosynthèseї consommationde l'odžygğnecellulaireї anaérobieї production hydrogène

Seulement quelques taxons

Cyanobacterieset algues vertes unicellulaire : hydrogénase

A natural phenomenon

Accumulation de NADPH ї plus d'ĠlectronstransférésversPSI ї risqueoxydatifélevé Flux d'Ġlectronsestdéroutévershydrogénase(HYDA)

Sucresї électrons

Le problème: sensibilitéà l'odžygğneї anaérobie Chez les cyanobactériesfilamenteusesfixatricesN : hétérocystes

Résumé

-Organismes photosynthétiques : consommateurs de CO2, producteur de molécules riches en énergie (sucres et lipides) -Si anaérobie : produisent H2à partie des réserves ї ă reconstituer si

ĠpuisĠe ї O2

Le défi 1 : RĠconcilier une rĠaction produisant de l'odžygğne aǀec une rĠaction inhibĠe par l'odžygğne

Faciliterl'anodžie:

RetirerrapidementO2

Augmenter le flux d'Ġlectrons

Optimiserle flux d'Ġlectronsversla ferrédoxineet hydrogénase

Bloquerle transport cycliqueautourPSI

Inhibiteurs: antimycineA

Mutation ponctuelledansla protéineferrédoxineréduisantl'affinitĠpour les électrons

Créerusinecellulaire

Mutant contenantcomplexeferrédoxine-hydrogénasepour réduirel'injectiond'Ġlectronsdansd'autresprocessus

Journée H2 Le Mans Métropole12

Journée H2 Le Mans Métropole12

Hydrogé

nase Le procédénaturel n'estpas adaptéà la production enmasse dégradationde l'appareilphotosynthtiéquelimiteproduction productionH2dépenddu carboneorganiqueprésent

Faciliterl'anodžie:

RetirerrapidementO2

Ombrage

Journée H2 Le Mans Métropole13

Le défi 2 : Créer et optimiser un procédé biotechnologique Le procédénaturel n'estpas adaptéà la production enmasse

dégradationde l'appareilphotosynthtiéquelimiteproductionproductionH2dépenddu carboneorganiqueprésent

Faciliterl'anodžie:

RetirerrapidementO2Ombrage

Mélangeravec des bactéries

Augmenter le flux d'Ġlectrons

Optimiserle flux d'Ġlectronsversla ferrédoxineet hydrogénase= Bloquerle transport cycliqueautourPSI

Inhibiteurs: antimycineA

Mutatationdansferrédoxineréduisantl'affinitĠpour les élextrons

Créerusinecellulaire

Journée H2 Le Mans Métropole14

Hydrogé

nase biotechnologique

A Le Mans Université

Journée H2 Le Mans Métropole15

Polymères-

IMMM

Métabolisme

des microalgues-

BiOSSE

Production

d'H2par microalgues Photo autotrophie

Anaérobie

Photo autotrophieAnaérobie Photo autotrophie

Anaérobie

Sucre H2 Sucre H2 Sucre H2

A Le Mans Université

Journée H2 Le Mans Métropole16

Polymères-

IMMM

Métabolisme

des microalgues-

BiOSSE

Production

d'H2par microalgues Photo autotrophie

Anaérobie

Photo autotrophieAnaérobie Photo autotrophie

Anaérobie

Sucre H2 Sucre H2 Sucre H2

Etapes du projet

1)Créer un gel biocompatible

a)Ombrage b)Bactéries

2)Mettre en Ġǀidence le dĠgagement d'hydrogğne

3000 x g; 10 min; 20°C

Microalgueverte

Cyanobactérie

Conditionsdeculture

Polymère

Microplaques (12 puits)

1-Microalgueset polymère: préparation

Journée H2 Le Mans Métropole17

Viabilité:mesurenondestructtivedela

photosynthèse

Réductionde l'odžygenation: Bactéries

Microplaques (8 puits)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

J0 (tpeo+dex)J7 (tpeo+dex)J4 (tpeo uniquement)

Fv/Fm

1-Microalgueset polymère: viabilité

Journée H2 Le Mans Métropole18J0J7J4

Nombre de jours de culture

Danslepolymère

J0

10µm

Observationsmicroscopies

-Champsclairї -Microscopiedefluorescenceconfocale -DAPIїbactéries -Rhodamine

Fluorescéine diacétate

10 µm

10 µm

1-Microalgueset polymère: biocompatibilité

10 µm

10 µmJournée H2 Le Mans Métropole19

Danslepolymère

J0

10µm

Observationsmicroscopies

-Champsclairї -Microscopiedefluorescenceconfocale -DAPIїbactéries -Rhodamine

Fluorescéine diacétate

10 µm

10 µm

1-Microalgueset polymère: biocompatibilité

10 µm

10 µmJournée H2 Le Mans Métropole20

Conclusions

Polymère testé : un bon environnement

-Pour les microalgues -Pour les bactéries

C. vulgaris

Produisant de l'H2

H2récupéré.

Bleu de Méthylène +

catalyseur de

Wilkinson

colorimétrique

2-Microalgueset polymğre͗ production d'hydrogğne

Evolution temporelle du spectre UV du colorant

Diminution d'absorbance et modification du spectre UV

ªproduction de H2par les microalgues

0 0.1 0.2 0.3 0.4

540590640690740

Absorbance du bleu de méthylène

Longueur d'onde (nm)

0 h 1 j 4 j

Journée H2 Le Mans Métropole21

Améliorer la production

Remplacerles expressions constitutive par expression conditionnelle

Paramètresinfluençantla production H2

Densitécellulaire

Concentration enO2= tolerance de l'hydrogĠnaseà l'odžygğneї biodiversité

Qualiténutritive du milieu

Journée H2 Le Mans Métropole22

Un procédé biotechnologique innovant à Le

Mans ?

Déjà obtenu : Copolymère stable biocompatible A obtenir : Découvrir des conditions permettant Production continue d'H2à échelle du laboratoire

Influence des conditions environnementales

Gel

Milieu extérieur

Passage à l'Ġchelle

Viabilité économique du procédé

Journée H2 Le Mans Métropole23

Microalgues

Microalgues

CO2

Merci de votre attention

Journée H2 Le Mans Métropole24

quotesdbs_dbs44.pdfusesText_44

[PDF] telecharger google scholar

[PDF] google scholar traduction

[PDF] google scholar citations

[PDF] scholar traduction

[PDF] valeur cible excel

[PDF] google doc excel

[PDF] google forms login

[PDF] excel en ligne

[PDF] élaboration du verre

[PDF] formation google sheet

[PDF] les types de verre pdf

[PDF] google sheets create and edit spreadsheets online

[PDF] procédé de fabrication du verre pdf

[PDF] procédé de fabrication du verre creux

[PDF] my google sheets