Alimentation, pharmacie, cosmétologie, assainissement, biocarburants et même génie des procédés : les algues constituent un vivier particulièrement intéressant pour l’industrie grâce à la diversité et la richesse de leurs composés. Même si certaines macro- et micro-algues sont consommées depuis longtemps(1), l’exploitation de leurs propriétés semble très prometteuse. En France, malgré de nombreux verrous scientifiques, technologiques ou réglementaires à lever, la filière commence à se structurer.
Les algues se répartissent en deux catégories. D’une part, les macro-algues (multicellulaires) dont les différentes espèces (algues brunes, rouges, vertes) au nombre considérable offrent des teneurs élevées en vitamines, fibres, polyphénols, caroténoïdes, polysaccharides dont les phycocolloïdes et sont particulièrement prisées dans les IAA pour leur pouvoir gélifiant, épaississant ou stabilisant(2). Et d’autre part, les micro-algues (unicellulaires) parmi lesquelles la cyanobactérie Arthrospira (« spiruline ») riche en protéines est la plus cultivée dans le monde (50% de la production mondiale), certaines algues vertes dont la Chlorella aux propriétés immunostimulantes, la Dunaliella riche en caroténoïdes, l’Haematococcus à forte teneur en asthaxantine, un antioxydant utilisé comme colorant ou encore la diatomée Odontella.
Leurs applications ne se limitent pas aux colorants et additifs alimentaires, loin de là. Les algues sont déjà largement utilisées dans la pharmacie (enrobage de comprimés, gélules, compresses hémostatiques, pansements pour brûlures), la pharmacologie (antiacides, anticoagulants, antiviraux ou anti-tumoraux), la cosmétologie et thalassothérapie, l’alimentation animale (sous forme de farines, cf. « algues fourrage »).
Elles ont également des débouchés en agriculture (engrais / bio-fertilisants, dont l’épandage de « laisses de mer », traitements phytosanitaires pour favoriser la croissance des feuilles et tiges, la floraison et même la protection des plantes contre certaines maladies), en traitement des effluents dont elles réduisent la charge en nitrates et phosphates, en tant que matériaux bio-sourcés (fibres pour vêtements anti-feu, textiles d’ameublement, vêtements de sport ou sous-vêtements ; matériaux à liant hydraulique comme les colles, ciments et mortiers ; auxiliaires de fabrication de céramiques, peintures anti-fouling pour navires, industrie du papier-carton, etc.). Enfin la biomasse algale peut être utilisée en bioénergies / bio-raffinerie (biocarburants après fermentation, huile après pyrolyse, voire bio-alcool ou bio-méthane,…). Bref, de simples agents de texture pour les IAA, les algues se sont étendues à de nombreux autres marchés très porteurs.
Vers une industrialisation de la filière
En France, les algues sont essentiellement produites par récoltes en milieux naturels ou par ramassage d’échouages alors qu’au niveau mondial, la production se fait surtout en aquaculture. La culture des macro-algues requiert des procédés de séchage (cf. teneur en eau), de stabilisation et de broyage, d’extraction des composés (via des solvants : eau, CO2 supercritique,…), de purification (par ultrafiltration ou chromatographie) et de raffinage.
Des opérations d’hydrolyse peuvent aussi être menées afin de réduire les macromolécules. De son côté, la culture de micro-algues, réalisée essentiellement en bassins ou en photo-bioréacteurs, nécessite des opérations de séparation-concentration beaucoup plus complexes (avec floculation-décantation, flottation, centrifugation, filtration frontale ou tangentielle,…) et, selon les usages prévus, des techniques de bio-raffinage (cf. transestérification, conversion biochimique enzymatique, craquage catalytique, hydrogénation, voire méthanisation et traitements thermochimiques comme la pyrolyse, la gazéification ou la liquéfaction).
Notons par ailleurs que, pour pouvoir être considérées « bio » (pour l’alimentation ou la cosmétologie surtout), les algues doivent être cultivées ou récoltées dans des masses d’eau classées « bon état écologique » ou « très bon état écologique » au titre de la Directive-cadre Eau (DCE) et correspondre à d’autres critères sanitaires et chimiques…
Même si la culture et la récolte restent particulièrement énergivores du fait de nombreuses opérations comme l’agitation, la séparation ou l’injection de CO2, principalement alimentées en électricité et si la forte teneur en sel de l’eau de mer exige des équipements adaptés, l’exploitation de la biomasse algale présente de nombreux atouts. Les algues constituent en effet une ressource biologique renouvelable dont la culture ne nécessite pas de terre agricole ni d’eau potable mais requiert du CO2. Elles peuvent aussi constituer une source de biocarburants (3e génération) au bilan énergétique et environnemental intéressant si tant est que l’on parvienne à réduire les consommations d’énergie sur l’ensemble de la chaîne. A ce jour, les coûts de production et de transformation des algues restent très élevés. Mais des perspectives s’ouvrent avec, par exemple, l’idée d’injecter du CO2 issu de la combustion des énergies fossiles ou d’utiliser des effluents industriels pour remplacer les intrants de culture (ex. : azote, phosphore).
La France a quelques points forts : un gisement intéressant lié à sa façade maritime(3), des compétences scientifiques et techniques, des grands groupes qui commencent à s’investir, bref une filière en cours de structuration. Sauf que dans d’autres pays la filière est déjà structurée et fait l’objet d’investissements massifs depuis longtemps, notamment en Asie (Japon, Chine,…) et en Amérique du Nord et ce, dans l’ensemble des domaines d’application.
Par exemple, le Canada et les Etats-Unis développent ensemble un plan d’actions spécifique dont un des projets vise à installer une unité de production de biocarburants à partir d’algues et reliée à une centrale thermique au charbon, l’idée étant à la fois d’identifier de nouvelles souches présentes en Amérique du Nord, d’évaluer leur rendement, d’expérimenter la culture avec du CO2 issu des gaz de combustion et d’élaborer un SIG permettant d’identifier les sites les plus intéressants.
Développer la filière implique de disposer de moyens de recherche (centres d’expertise, démonstrateurs, etc.). D’où l’intérêt des divers projets menés dans les filières Algues au sein des pôles de compétitivité français (34 en micro-algues et 17 en macro-algues, l’un d’eux portant sur les deux catégories)(4). Certains de ces projets sont généralistes (ex. : Idealg, valorisation de la biomasse marine et sa diversité en développant la biologie et la génomique des algues).
D’autres sont très spécifiques (ex. : Algoroute, mise au point de liants routiers à partir de micro-algues). Et un très grand nombre d’entre eux (21 sur 51) portent sur les bioénergies ou la bio-raffinerie, à l’instar de Salinalgue (production de micro-algues extrêmophiles sur de grandes surfaces ; bio-raffinerie pour valoriser l’ensemble de l’algue en molécule à valeur ajoutée et en biodiesel ; remédiation du CO2 industriel) ou de l’IEED Green Star dont l’ambition est de devenir dans les cinq ans un des trois leaders mondiaux dans l’industrialisation des micro-algues et la production de bioénergies.
La production d’hydrogène est également une thématique forte reprise dans plusieurs projets. Notons aussi l’intérêt du projet Defi-μAlg qui vise à mettre en place les opérations unitaires de l’exploitation industrielle solaire de micro-algues à grande échelle, ce qui permettrait de s’affranchir de ce frein important que constituent les coûts énergétiques de l’exploitation des algues.
Une filière se mesure également à sa capacité à se rassembler et à échanger. Aux Etats-Unis, l’Algae Biomass Summit qui réunit l’ensemble des acteurs de la filière annonce déjà sa sixième édition pour 2012. En France, le premier rendez-vous national de la filière s’est tenu fin 2010 (cf. colloque Adebiotech « Algues : filières du futur! ») et a permis de fédérer l’ensemble des acteurs et d’autres événements se sont tenus depuis (ex. : congrès international Alg’n’Chem à Montpellier, nombreuses présentations ciblées lors de Pollutec Horizons,…) ou sont déjà prévus.
Pour aller plus loin :
A l’issue du colloque Adebiotech de novembre 2010, un ouvrage de fond à la fois scientifique, technique et économique a été élaboré : « Algues, filières du futur – Livre Turquoise ». Il est téléchargeable sur les sites partenaires : Adebiotech, Algosud, Pôle de compétitivité Trimatec.
Hélène Bouillon Duparc
(1) Les Aztèques en consommaient déjà sous forme de spiruline séchée à l’époque précolombienne et la cuisine traditionnelle asiatique les met au menu depuis longtemps dans les soupes, les sushis et makis japonais, etc.(2) Cf. alginates, carraghénanes, agars entrant dans la famille des E400, ACF, PNG27, PES, SRC,… A ce jour, un Européen consommerait, en moyenne, au moins cinq fois par jour des agents de texture issus des algues incorporés dans différents aliments préparés, ne serait-ce qu’un simple yaourt. (3) D’ailleurs, les acteurs se concentrent essentiellement en Bretagne, Pays de la Loire, Languedoc-Roussillon et PACA.
(4) Le financement de ces projets dont le budget total atteint 350 M€ peut être réalisé dans le cadre des Investissements d’Avenir (ADEME), par le FUI (Etat, Région, Oseo, Feder, etc.) ou encore par des acteurs territoriaux comme les régions.
