Algue
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Les algues vivent dans les eaux douces ou salées et sont des organismes capables de photosynthèse. Ce sont les producteurs primaires à la base de la chaîne alimentaire dans les milieux aquatiques. Sous le terme algue, on regroupe généralement une extrême diversité biologique avec des entités parfois très différentes. En effet, les premiers naturalistes classaient comme "algue" tout être vivant marin non animal.
Sommaire
Description et classification
Du fait de l'utilisation du terme "algue" comme groupe fourre-tout, il est impossible de donner une description précise d'une algue. Elles revêtent des formes variées (unicellulaire, pluricellulaire, libre ou fixée...) et de nombreuses nuances de couleurs (jaunes, rouges, verts, bruns...).
Il faut en outre savoir que décrire les algues comme des "végétaux aquatiques" est totalement faux. En effet, de nombreux groupes d'algues ne sont pas apparentés aux végétaux (Plantae) de même que certains végétaux vivants dans l'eau ne sont pas des algues (posidonies, potamots, nénuphars...).
Dans l'ancienne classification du vivant en 3 genres, toutes les algues étaient rattachées au règne végétal, avec les avancées phylogénétiques, on distingue aujourd'hui 11 groupes différents. Fichier:The colours of algae.jpg
Les 4 principaux groupes et leurs applications[1]
Les algues vertes
Les algues vertes sont les plus proches des plantes terrestres, elles forment ensemble le sous-règne des Chlorobiontes dont les principaux pigments photosynthétiques sont les chlorophylles a et b. La plupart des espèces d'algues vertes sont pluricellulaires.
À noter que les Euglenopytes et les Chlorarachniophytes qui possèdent également ces deux pigments sont aujourd'hui exclues des algues vertes. Des analyses génétiques ont prouvé qu'elles ont acquis ce caractère secondairement par association avec d'autres algues vertes. De plus leur mode de vie s'apparente parfois plus à celui de protozoaires parasites plutôt qu'à des végétaux.
Les algues rouges
Les algues rouges ou Rhodobiontes sont un groupe frère des Chlorobiontes[2]. Les deux groupes forment ensemble le règne végétal (Plantae). Leurs principaux pigments photosynthétiques sont la chlorophylle de type a seulement et divers caroténoïdes surtout des phycobilisomes (rouges et bleus).
Les algues rouges constituent un vaste groupe, presque exclusivement marin, dont la plupart des représentants sont pluricellulaires et vivent fixés.
Les algues brunes
Les algues brunes ou Phaeophycées n'appartiennent pas au règne végétal (Plantae) mais à celui des chromistes (Chromista). Leurs pigments photosynthétiques sont la chlorophylle c et la fucoxanthine (caroténoïde de couleur brune). Elles sont constituées de filaments microscopiques ramifiés, chez certaines espèces de nombreux filaments s'agrègent pour former une entité plus vaste (Laminaires, fucus,...).
Ce sont des algues marines très abondantes dans les eaux froides et tempérées.
Les algues bleues
Autrefois classés dans les algues, ces organismes constituent en fait une classe du règne bactérien : les cyanobactéries. Il s'agit d'un des premiers groupes vivants apparus sur notre planète. Déjà présentes au Précambrien (3,8 milliards d'années) elles ont certainement contribué à la formation de l'atmosphère actuelle en produisant du dioxygène. Elles ont également formé les premiers récifs marins calcaires : les Stromatolithes. Elles possèdent toutes de la chlorophylle (type a, b c ou d selon les espèces) et divers autres pigments photosynthétiques, leur coloration peut ainsi être très variée ; la majorité des espèces ont cependant un aspect bleu-vert.
Plusieurs espèces de cyanobactéries ont développé des modes de vies en étroite symbiose. On pense d'ailleurs que les autres groupes d'algues et de plantes ont pour origine une symbiose ancienne entre des cellules eucaryotes et des cyanobactéries. Il existe actuellement d'autres exemples de telles endosymbioses comme les lichens [3] : association de cyanobactéries avec des champignons.
Utilisations
Dans l'alimentation
Plusieurs espèces d'algues sont comestibles. D'autres sont cependant très toxiques.
En agriculture
Les algues peuvent être utilisées comme engrais et amendement naturel et également dans l'alimentation des animaux d'élevage.
Consulter aussi l’article : Lithotame.Luminaires
Les algues bioluminescentes permettent de créer des luminaires décoratifs, l'intensité lumineuse reste faible avec les algues actuelles.
Exemple en matériel libre[4]
Pour la beauté et les soins
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Production d'énergie
Du plus énergétique au moins énergétique : il convient de tenir compte également des coûts liés aux piles à combustible pour l'hydrogène, le méthane peut être stocké relativement facilement, comme les agrocarburants, le matériel existe déjà pour en tirer sa valeur énergétique.
Mais, il faut tenir compte des conséquences liées à l'ajout de C02 dans l'atmosphère : le processus de création de méthane, d'agrocarburant retirera une partie du C02 dans l'atmosphère ce qui peut avoir également des conséquences sur le climat, surtout si le but est de fournir du carburant pour les 2 millards de voitures et autres engins sur terre.
Hydrogène - H
Production biologique d'hydrogène par des algues[5][6]
La réaction s'appelle hydrogenèse, et on obtient l'hydrogène sous forme gazeuse.
Type d'algue :
- Chlamydomonas reinhardtii, rendement lumineux de 10% jusque 25% atteint (en laboratoire ); avec un maximum théorique de 30%[7]
- Chlamydomonas moewusii [8]
- Algue bleu verte
Une société a atteint un rendement de production de 12%[9]
- DIY Algae/Hydrogen Bioreactor 2004[10]
Méthane - CH4 / Biomasse
Certaines algues produisent directement du méthane :
- Algue verte
D'autres algues ont une forte valeur pour leur utilisation en tant que biomasse ( soit du méthane également )
- Ulva Rigida : Hamdi Hached (Tunisie) réussit à obtenir une teneur de 91% de méthane pur et qui plus est, extrêmement inflammable[11]
Agrocarburant
Les algues peuvent produire jusqu'à 300 fois plus d'huile par hectare que les cultures conventionnelles, comme le colza, les paumes, le soja ou le jatropha. Les algues peuvent être cultivé dans le désert et on d'ailleurs un meilleur taux de croissance dans ces conditions : ce qui ne remplacera pas d'autres cultures créant des problème alimentaire ( comme c'est le cas pour les agrocarburants tiré de cultures conventionnelles). Comme les algues ont un cycle de récolte de 1-10 jours, il permet plusieurs récoltes dans un laps de temps très court, une stratégie différente pour les cultures annuelles (Chisti 2007). Les algues peuvent aussi être cultivées sur des terres qui ne convient pas pour d'autres cultures établies, par exemple, les terres arides, la terre avec trop sols salins, et des terres frappées par la sécheresse. Ceci minimise la question d'enlever des morceaux de terre de la plantation de cultures vivrières (Schenk et al. 2008). Les algues peuvent pousser de 20 à 30 fois plus rapide que les cultures vivrières[12]
Dans l'industrie
- Production d'additifs alimentaires : alginates, carraghénanes,...
- Production d'agrocarburants (voir l'article en lien externe)
Explications du mode de production
Dioxyde de carbone + énergie lumineuse (photosynthèse) = glucose + oxygène
L'équation de la photosynthèse est :
<math>\begin{matrix}\mathrm{6\; CO_2 + 6\; H_2O \quad \longrightarrow \;C_6H_{12}O_6 + 6\; O_2} \qquad \Delta H^0 = + 2 870\ \frac{\mathrm{kJ}}{\mathrm{mol}}\end{matrix}</math>
Le rendement lumineux est de 1 à 12%. Malheureusement, pour la production d'hydrogène, l'algue a un rendement de 1% (comparé à des panneaux solaires à 20 et 40% pour la dernière génération), des recherches génétiques sont en cours pour améliorer cela. Une entreprise de biofuel dit atteindre 7.2% de rendement et espère atteindre les 12% de conversion maximum[13], ce qui devient viable et durable comparé au pétrole. À rappeler que l'avantage de l'hydrogène et du biofuel est la conversion d'énergie pour la stocker et l'utiliser quand cela est nécessaire, d'autant que les batteries électriques ont des taux de décharge ( mais cela pourrait changer avec des nouvelles technologies ).
Jusqu'à 80.000 lux (unité de mesure lumineuse) maximal, et 1.500 - 2.500 lux sont idéales pour les algues ;
- La lumière du soleil doit être limitée (serre, ...).
Cependant, la lumière doit être présente et répartie : la production est liée à la quantité d'eau recevant l'énergie lumineuse pour la photosynthèse, dans le cas de l'étang artificiel pour la production d'algues, la culture en contact avec la lumière du soleil se limite à quelques centimètres : la quantité d'algues devient de plus en plus dense.
- Le système de production doit tenir compte de la lumière, certains systèmes traquent le soleil comme des panneaux solaires.
Il faut apporter du CO2 à la culture, pour un étang artificiel un brassage plusieurs fois par jour est possible (sans être nécessairement le système le plus efficace), des pompes ou d'autres systèmes existent mais consomment de l'électricité.
Avec un rendement de 50 tonnes/hectare utilisant des réacteurs en tuyaux transparents : la culture d'algues est celle qui a le plus haut rendement.
Par ailleurs, la production correspond à un gain nutritionnel ( et/ ou énergétique ) positif net : des systèmes fermés fonctionnent et produisent des nutriments et recyclent la biomasse ; le gain final est positif (produit plus d'énergie qu'il n'en consomme), et dépollue l'atmosphère en CO2.[14]
Méthodes de production
Étang artificiel
Exemple matériel libre :
- La spiruline pour un monde sans la faim [15]
Photo-bioréacteur
Les tubes doivent être de taille raisonnable [16].
Exemple matériel libre :
- Tubes transparents verticaux[17][18]
- À moindre coût : avec des bouteilles d'eau[19], en gros tout container en verre ou plastique transparent (aquarium, bonbonne pour fontaine a eau jusqu'à 10 gallons/ 36 litres, ... )
- Circuits et conduits horizontaux transparents.
On peut imaginer également produire dans des tonneaux non transparents , en apportant une source lumineuse suffisante, en plus du C02.
Voir aussi
Références
- ↑ Aspect scientifique de la classification des algues sur Wikipedia
- ↑ Divers travaux récents semblent mettre en doute cette parenté au profit d'un rattachement aux Chromistes. Le débat n'est pour l'instant pas tranché et il semble qu'une partie seulement des espèces d'algues rouges soit concernée.
- ↑ Chez certaines espèces de lichens, le symbiote est une algue verte et pas une cyanobactérie.
- ↑ (eng)Grow Your Own Bioluminescent Algae (instructable.net)
- ↑ Production biologique d'hydrogène par des algues(wikipedia)
- ↑ (eng)Biological hydrogen production(wikipedia)
- ↑ https://encrypted.google.com/search?client=ubuntu&channel=fs&q=Anastasios+Melis++algae&ie=utf-8&oe=utf-8 recherche d'Anastasios Melis
- ↑ (eng)Algae Could One Day be Major Hydrogen Fuel Source Newswise, Retrieved on June 30, 2008.
- ↑ OriginOil Achieves Hydrogen Production Comparable To Photovoltaics -
- ↑ (eng)DIY Algae/Hydrogen Bioreactor 2004
- ↑ Ecologie : Alternative au pétrole en Tunisie ?
- ↑ McDill, Stuart (2009-02-10). "Can algae save the world - again?". Reuters. Retrieved 2009-02-10.
- ↑ (eng)Joule Unlimited claims 5-50 times more fuel per acre than other biofuel processes
- ↑ Photobioréacteur et dépollution de l'air.
- ↑ La spiruline pour un monde sans la faim
- ↑ (eng)Ecoduna algae technology
- ↑ (eng)Simple Photo Bio Reactor Array V.2
- ↑ (eng)Simple Photo Bio Reactor Array V.1
- ↑ (eng)An Algae Bioreactor from Recycled Water Bottles (instructable)
Liens internes
Liens externes
- Les algues vertes, rouges, brunes et bleues sur Wikipedia.
- Biocarburant : les algues sont-elles la solution ?
- Algae Geek.com
- Instructable
- AlgaeLab
- Répertoire de liens sur le sujet des algues pour le biofuel PESWiki
Bibliographie
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