SPIRU-N2

L’idée du projet Spiru-N2 est d’aller plus loin dans la réduction de l’impact environnemental de biomasse algale en utilisant le N2 atmosphérique comme source d’azote. Une équipe du MIO a isolé en Nouvelle-Calédonie une souche de Spiruline marine et diazotrophe i.e. capable de croître sans engrais azotés grâce à une nitrogénase.  

Cette souche, qui est cultivable en milieu marin, se développe préférentiellement en biofilm. Des essais préliminaires réalisés par le MIO ont démontré le potentiel de l’approche sur les systèmes pilotes du LOV.

D’autres essais ont mis en évidence sa capacité à relarguer des formes d’azote dissoutes utilisables par d’autres microalgues. L’objectif du projet est de mieux comprendre la physiologie de cette espèce, dans le but de la domestiquer, de l’améliorer et de la produire à l’échelle pilote, en adaptant le procédé d’Inalve. L’objectif est de la produire seule ou en symbiose avec d’autres microalgues en leur fournissant une fraction de l’azote dont elles ont besoin.

Les microalgues constituent une source alimentaire durable, et une alternative prometteuse à la biomasse terrestre. Elles contiennent de grandes quantités de protéines, de sucres ou de lipides digestibles qui à terme peuvent être utilisées pour la production de commodités. Le marché mondial des microalgues était évalué en 2022 à 1 milliard de dollars pour une croissance annuelle de 5,4 %.

Différentes études d’Analyse de Cycle de Vie ont démontré que la production de microalgues en biofilm permet de réduire les émissions de gaz à effets de serre (GES) de 30%, notamment grâce à la réduction de l’énergie d’agitation et de récolte, mais que 40% des émissions de GES restantes proviennent de la production des engrais azotés nécessaires à la croissance des microalgues.  

En agriculture traditionnelle, l’utilisation de légumineuses qui se développent en symbiose avec des bactéries du genre Rhizobium, évite d’utiliser des engrais azotés, et de réduire fortement l’impact environnemental. 

L’objectif du projet Spiru-N2 est d’optimiser et d’évaluer le potentiel de la production directe de biomasse protéique sans azote de synthèse. Il permettra aussi d’envisager à plus long terme la production de sucres, de lipides, et de commodités fondamentales pour la chimie verte, et notamment pour la production de biocarburants. Le consortium souhaite finalement démontrer qu’il est possible de combiner un système de culture à énergie réduite avec la production solaire d’azote organique, tout en préservant les très forts rendements caractéristiques des microalgues. 

Pour cela, le projet se compose de cinq lots techniques. 

Le premier lot aura pour objectif de mieux comprendre la physiologie de la souche de spiruline diazotrophe, en particulier sa sensibilité à l’oxygène, et sa capacité à accumuler des sucres de réserve pour alimenter la phase de diazotrophie nocturne. Des tests seront mis en oeuvre pour évaluer le potentiel de cette souche à fournir de l’azote à d’ autres espèces de microalgues. 

Le lot 2 déploiera des approches de sélection dirigée pour domestiquer et améliorer les performances de la souche et la rendre moins sensible à la présence d’oxygène dissous. 

Le lot 3 visera à passer à l’échelle pilote (15m2), en adaptant le procédé utilisé par l’entreprise Inalve à la culture d’une espèce diazotrophe. 

Le lot 4 développera une approche d’extraction et de caractérisation des différents constituants. 

Enfin, le lot 5 aura pour objectif de guider les développements par une approche d’écoconception s’appuyant sur des modèles numériques qui anticiperont les impacts attendus à grande échelle et tâcheront de les minimiser.

Le projet a pour objectif de réduire la demande énergétique liée à la fabrication des engrais de synthèse, ce qui conduirait à une réduction de l’ordre de 25% des GES produits par kilo de biomasse.  

Au final, en combinant la technologie Inalve à faible demande énergétique à la diazotrophie, le projet Spiru-N2 entend prouver qu’il est possible de produire des protéines moitié moins impactantes que la plupart des sources de protéines actuelles. 

A court terme, il s’agit de valoriser ces recherches au travers du marché food et feed et de démontrer, sur un marché existant et porteur, qu’il est possible de réduire les intrants azotés, comme en agriculture traditionnelle avec les légumineuses qui croissent en symbiose avec des bactéries du genre Rhizobium. A plus long terme, les résultats du projet permettront de valoriser la fraction en sucres, en proposant une alternative aux cultures terrestres, mais en offrant un rendement supérieur et un moindre impact environnemental.

• Début de projet : Juin 2025
• Durée : 36 mois 

Montant total du projet : 673,8 k€

Montant de l'aide ADEME : 332,3 k€