Agriculture carbone e upcycling – les mots-clés pour atténuer le changement climatique et donner vie à l'économie circulaire (1,2) – trouvent une expression inégalée à la surface de la terre dans les algues et les microalgues.
Ces formes de vie primitives séquestrent non seulement d'énormes volumes de carbone dans l'atmosphère, mais convertissent rapidement le CO2 en matière organique et donc en denrées alimentaires, aliments pour animaux, engrais, biocarburants.
ABECCS (Bioénergie à base d'algues avec captage et stockage du carbone) est l'une des applications de la bioéconomie bleue plus intéressant. Produire des protéines et de l'énergie en dévorant du dioxyde de carbone.
1) Atténuer le le changement climatique avec des systèmes d'émissions négatives. IPPC
»Atténuation du changement climatique», le rapport 2022 du GIEC (Le groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat), confirme ce qui avait déjà été constaté en 2014. (3) La probabilité de contenir l'augmentation de la température globale dans la limite de +2°C est associée à 116 scénarios possibles, où :
- 87% des hypothèses reposent sur l'adoption des systèmes BECCS (Bioénergie avec capture et stockage du carbone),
- 67% de ces scénarios postulent que ces systèmes exprimeront au moins 2100% de l'énergie primaire mondiale d'ici 20.
Produire de l'énergie sans émissions (ex. solaire, biométhane), selon le GIEC, n'est pas suffisant pour atténuer le réchauffement climatique. Il faut aussi des systèmes à émissions négatives, c'est-à-dire des systèmes capables d'absorber plus de carbone qu'ils n'en émettent.
2) Stockage du carbone. Les limites des écosystèmes terrestres
Arbres et plantes (ex. chanvre, bambou) sont des outils fondamentaux pour lutter contre le changement climatique par le stockage du carbone. (4) Une étude scientifique publiée dans Nature (Terrer et al., 2021) a également mis en évidence l'existence d'une relation variable, voire négative, entre le développement de la biomasse végétale et le stockage du CO2 dans le sol (COS, Carbone organique du sol). (sept)
Observation de 108 études expérimentales ont montré que le stockage de carbone du sol (COS) diminue lorsque la biomasse végétale est fortement stimulée par le CO2. La réduction de performant des sols semble être liée à une plus grande absorption des nutriments par certaines plantes, peut-être aussi en relation avec les pratiques agronomiques adoptées. Les projections du SOC peuvent donc nécessiter une révision.
3) Des microalgues superstar dans le stockage du carbone
Microalgues représentent l'une des solutions les plus prometteuses à la fois pour produire des aliments à haute valeur nutritionnelle (6,7) et pour contribuer à l'atténuation des le changement climatique. Aussi à travers la création de systèmes de stockage de carbone qui peuvent dépasser les limites des écosystèmes terrestres, en raison de ce qui suit.
3.1) Rapport entre la bioénergie produite et l'espace utilisé
La production de bioénergie grâce aux microalgues nécessite une surface dix fois plus petite que celle nécessaire pour produire la même quantité d'énergie grâce aux plantes terrestres.
3.2) Consommation d'eau et conditions de croissance
La culture des microalgues consomme moins d'eau que de nombreuses cultures terrestres. Avec deux différences substantielles :
- l'utilisation d'eau douce n'est pas nécessaire, même si cela est possible,
- il est possible d'apporter des nutriments via les eaux usées d'autres procédés industriels.
3.3) Rapidité de croissance
Photosynthèse il est utilisé par les microalgues pour absorber le CO2, l'eau, la lumière du soleil et produire de l'énergie. Mais contrairement à de nombreuses plantes, les microalgues n'ont pas besoin de développer des tiges et/ou des racines.
L'énergie des microalgues il est donc principalement dédié à la division cellulaire, ce qui lui permet de se répliquer constamment à un rythme beaucoup plus rapide que les arbres.
Donc aussi Les microalgues aquatiques ont été identifiées comme des espèces à croissance rapide dont le taux de fixation du carbone est supérieur à celui des plantes terrestres.
3.4) Prospérité dans des environnements à forte concentration de CO2
Certaines espèces des microalgues sont capables de prospérer dans des environnements à forte concentration de CO2 et de l'éliminer efficacement à un rythme 10 à 50 fois supérieur à celui des plantes terrestres. Un acre (0,4 ha) d'algues peut éliminer jusqu'à 2,7 tonnes de CO2 par jour.
Chlorella il se distingue par sa grande résistance aux conditions environnementales difficiles, montrant d'excellents taux de croissance à différentes concentrations de CO2 (15%), ainsi qu'en présence d'oxydes d'azote et de soufre (NOx, SOx), gaz responsables du smog. (8)
4) Upcycling de CO2 pour la production industrielle d'algues. L'exemple de Technologie de bassin
Technologies des étangs (Canada) a mis au point un système de upcycling du CO2 émis par diverses installations industrielles (par exemple, centrales électriques, raffineries de pétrole, cimenteries, industries alimentaires, etc.).
Bioréacteurs conventionnels, connectés aux infrastructures, transfèrent les émissions des cheminées vers les réservoirs où les algues consomment le dioxyde de carbone et libèrent de l'oxygène dans l'atmosphère, produisant également de la biomasse pour diverses destinations.
5) Biocarburants à émissions négatives de microalgues
Systèmes ABECCS (Bioénergie à base d'algues avec captage et stockage du carbone) utilisent des microalgues marines pour produire de l'énergie à émissions négatives, c'est-à-dire capable de répondre aux besoins indiqués par l'IPPC (voir ci-dessus, point 1).
Les avantages de biocarburants ainsi produits, par rapport à d'autres matériaux faussement représentés comme tels, sont :
- empreinte carbone effectivement négative (contrairement, par exemple, à l'huile de palme. Voir note 9),
- l'absence de concurrence avec la production alimentaire, dans contribution (par ex. eau douce) et le sortie (comme au contraire, entre autres, les récoltes de maïs à usage biocarburants). (sept)
6) Systèmes intégrés d'agriculture, de sylviculture et de culture d'algues
Systèmes intégrés de l'agriculture, de la sylviculture et de la culture des algues sont également prometteuses – de divers points de vue économiques et environnementaux – pour la production de denrées alimentaires, d'aliments pour animaux et de bioénergie. A cet égard, une étude (Beal et al., 2018) sur un projet ABECCS où une usine d'algues de 121 hectares a été combinée à une forêt d'eucalyptus de 2.680 11 hectares. (XNUMX)
Biomasse d'eucalyptus alimente la production combinée de chaleur et d'électricité (centrales de production combinée de chaleur et d'électricité, cogénération) avec captage et stockage ultérieurs du carbone (Carbon Capture and Storage, CSC). Une partie du CO2 capté est utilisée pour la culture des algues, le reste est séquestré. La combustion de la biomasse fournit du CO2, de la chaleur et de l'électricité, tout en favorisant la culture des algues.
6.1) Systèmes intégrés, sortie de protéines et d'énergie
Le système intégré objet d'analyse (Beal et al., 2018) a produit une quantité de protéines égale à celle du soja, tout en générant 61,5 TJ d'électricité et en séquestrant 29.600 2 t/an de COXNUMX. L'énergie générée était supérieure à celle consommée, l'empreinte eau (eau douce) presque égale à celle du soja.
Les résultats économiques les résultats étaient égaux à ceux d'une monoculture de soja, grâce à la disponibilité de combinaisons de produits pouvant inclure l'apport de biomasse algale - avec des fonctions qui remplacent la farine de poisson, ou le soja - avec les crédits carbone correspondants. Et une valeur environnementale appréciable pour le respect de la biodiversité en zone forestière.
7) Conclusions provisoires
Algues et microalgues représentent une solution concrète pour la production de biomasse avec diverses destinations (alimentation humaine, animale, engrais et biostimulants, biocarburants) et la bioénergie, avec une empreinte carbone négative.
L'intégration de la production de microalgues dans les systèmes agricoles et industriels semble également prometteuse pour les perspectives de upcycling flux de processus latéraux (par ex. co-produits) dans les ingrédients alimentaires.
Dario Dongo et Giulia Pietrollini
Notez les
(1) Dario Dongo, Giulia Pietrollini. Agriculture carbone, feu vert du Conseil pour la certification européenne des crédits carbone en agriculture. CADEAU (Grand Commerce Alimentaire Italien). 21.12.22
(2) Dario Dongo. L'upcycling, voie principale de la recherche et de l'innovation. CADEAU (Grand Commerce Alimentaire Italien). 1.1.23
(3) IPPC, The Synthesis Report of the Fifth Assessment Report, (2014) AR5 Synthesis Report: Climate Change 2014 — IPCC
(4) Marthe Strinati. Le pouvoir du chanvre pour séquestrer le carbone au cœur du chanvre-30. CADEAU (Grand Commerce Alimentaire Italien). 10.1.23
(5) Terrer, C., Phillips, RP, Hungate, BA et al. (2021). Un compromis entre le stockage du carbone des plantes et du sol sous CO2 élevé. https://www.nature.com/articles/s41586-021-03306-8 Nature 591, 599-603. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03306-8
(6) Dario Dongo. ProFuture, des microalgues pour nourrir la planète. Le projet de recherche de l'UE. CADEAU (Grand Commerce Alimentaire Italien). 18.6.19
(7) Dario Dongo, Andrea Adelmo Della Penna. Algues et microalgues à usage alimentaire en Europe, l'ABC. CADEAU (Grand Commerce Alimentaire Italien). 14.11.22
(8) SP Singh, Priyanka Singh (2014). Effet de la concentration de CO2 sur la croissance des algues : un examen. Examens énergétiques renouvelables et durables. Volume 38, 2014, Pages 172-179, ISSN 1364-0321, https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.05.043.
(9) Dario Dongo, Giulia Caddeo. Biodiesel d'huile de palme. L'antitrust condamne ENI. Égalité. 8.2.20
(10) Marthe Strinati. Hausse des prix et crise alimentaire en temps de guerre. Contexte du rapport iPES FOOD. CADEAU (Grand Commerce Alimentaire Italien). 10.5.22
(11) Beal, Colin M.; Archibald, Ian; Huntley, Mark E.; Greene, Charles H.; Johnson, Zackary I. (2018). L'intégration des algues à la capture et au stockage du carbone bioénergétique (ABECCS) augmente la durabilité. L'avenir de la Terre. doi: 10.1002/2017EF000704
(12) Dario Dongo. L'upcycling, voie principale de la recherche et de l'innovation. CADEAU (Grand commerce alimentaire italien). 1.1.23
Dario Dongo, avocat et journaliste, docteur en droit alimentaire international, fondateur de WIISE (FARE - GIFT - Food Times) et Égalité.
Diplômée en biotechnologie industrielle et passionnée par le développement durable, elle participe aux projets de recherche de Wiise Srl au profit
