Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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La présente invention concerne un bassin de plein air
pour la culture d'algues macroscopiques, dans lequel les algues
flottent dans l'eau de mer qui y circule et un procédé de culture
mettant en oeuvre ce bassin.
05 Les algues sont largement utilisées par les industries
pharmaceutiques, chimiques et alimentaires comme source de
matières premières ; certaines espèces sont même consommées
fraiches ou réhydratées dans différents pays ; mais la récolte des
algues sauvages, sur les côtes françaises notamment, diminue, et il
est souhaitable de produire les algues - au moins certaines espèces
- par culture dans des bassins alimentés en eau de mer et situés à
l'air libre sur le rivage, loin des tempêtes et des phénomènes de
marée.
De nombreuses espèces d'algues peuvent être ainsi
cultivées, telles que Chord~us cr~s~us, ~i~a~t~na s~R~l~ta,
r~l~i~lepr~is c~lia~a ~t l~ce~ a, Laml~a~l~ s~ b~i~r~a
s~ , ~lwa s~., E~ u~a s~ r~o~s~s s~.
Pour certaines comme le o~ordEus, une algue rouge dont on
extrait les carraghénanes, polysaccharides épaississants de qualité
alimentaire, et plus particulièrmeent pour le o~o~d~us cr~s~us dont
les tonnages traités en Europe sont importants, il est tout à fait
souhaitable de trouver des conditions de culture économiquement
compétitives. Quelques équipes de spécialistes ont déjà étudié
cette question, telle que celle de R.G.S. Bidwell au Canada, qui a
décrit dans Botanica Marina vol. XXVIII p. 87-97 (1985) un bassin
pour la culture de ~h~n~rus C~lS~US, encore appelé ~r~sh ~ss,
alimenté en eau de mer, nutriments et gaz carbonique, le brassage
des algues étant assuré par un bullage d'air à partir du fond du
bassin, de 80 cm environ de profondeur.
û'après les auteurs, ce dispositif assure un éclairement
intermittent des algues, favorable à leur développement, et
répartit régulièrement les sources de carbone et autres nutriments
nécessaires bien connus du spécialiste, tandis que le système de
roue à palettes, précédemment utilisé pour l'agitation par Simpson
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et Coll. et décrit dans Bot. Mar. 21 p. 229-235 (1978), est
nettement moins efficace et rentable parce que les plantes
circulent mal et ont tendance à se déposer au fond du bassin, avec
pour conséquence une croissance plus lente et un développement
05 facilité des épiphytes et maladies. Pourtant, il était souhaitable
de trouver un autre dispositif, car l'agitation du bassin par
barbotage d'air présente divers inconvénients dont une
consommmation élevée d'énergie et de gaz carbonique, ainsi qu'un
coût de réalisation des bassins plus élevé : ceux-ci doivent être
lû équipés en tuyaux non corrodables d'alimentation en air, et leur
profondeur doit être 4 à 5 fois celle de pénétration de la lumière
pour assurer un brassage correct.
Le bassin selon l'invention, du fait de sa forme
et de la présence d'obstacles convenablement placés sur le parcours
du milieu liquide mis en mouvement par une roue à aubes, permet la
culture d'algues notamment du Gh~r~s ~lSp~S, dans une zone
tempérée moyennement ensoleillée, comme les côtes de la Manche et
- de l'Atlantique en France, avec d'excellents rendements.
Les algues se développent rapidement, dans des conditions
de culture classiques, telles que celles décrites par R.G.S.
Bidwell dans le document précédemment cité, ou par Neish et col.
- dans Canadian Journal of Botany 55 p. 2263-2271 (1977~.
La productivité par unité de surface est dix à quinze
fois plus élevée que lorsque l'algue se trouve dans son milieu
naturel ; on a en outre observé une légère différence d'aspect
entre l'algue sauva~qe et celle cultivée dans les bassins selon
l'invention et surtout une différence de composition puisque dans
l'algue de culture, on ne trouve pratiquement pas de fraction mu,
précurseur du carraghénane Kappa, mais uniquement ce carraghénane ;
ceci permet d'effectuer l'extraction par macération de la plante
dans une eau légèrement alcalinisée, alors qu'un traitement
basique à pH 12 est nécessaire pour transformer les précurseurs et
extraire tout le carraghénane de la plante sauvage.
Le bassin, selon l'invention, a en plan horizontal la
forme d'une couronne elliptique, aplatie selon son grand axe,
.
définie entre une paroi extérieure et un noyau interne qui peut
etre réduit à un simple plan, situé dans le grand axe de
l'ellipse ; ce plan sera matérialisé par exemple par un mur qui
s'arrête de chaque côté à une distance de la paroi extérieure du
05 bassin approximativement égale au petit axe de l'ellipse, de telle
sorte que le milieu liquide puisse circuler en continu autour du
noyau central ; un bassin équivalent, bien que plus encombrant au
sol et légèrement moins performant, est constitué par une couronne
- cylindrique comprise entre 2 ellipses sensiblement homothétiques,
on préfère que la longueur du grand axe soit de 2 à 8 fois celle
du petit axe et que le mur ait une épaisseur juste suffisante pour
assurer sa résistance, c'est-à-dire de 8 cm à 1,80 m environ,
selon le matériau qui le constitue (terre, béton, briques
cimentées).
15Le bassin 10 illustré à titre d'exemple en vue en plan
horizontal à la figure 1, a une forme elliptique allongée. Seule la
moitié du bassin a été illustrée, l'autre moitié étant symétrique
par rapport à un plan vertical transversal de trace XX.
Le bassin est délimité entre une paroi extérieure 11 et
un noyau central 12, réduit dans ce mode de réalisation à un mur
s'arrêtant à une certaine distance des deux extrémités du bassin,
ce qui définit dans ce dernier un circuit d'écoulement fermé pour
l'eau contenue dans le bassin,
Le bassin peut être posé sur le sol, à demi-enterré ou
enterré. Il est, en outre, muni d'au moins une roue à aubes 14,
dont la rotation assure la circulation du milieu liquide autour du
noyau central 12 du bassin ; son axe est donc confondu avec le
rayon du bassin au point considéré et ses pales 16 trempent dans
l'eau jusqu'à une profundeur suffisante pour mettre en mouvement le
milieu liquide sur toute sa hauteur. Le spécialiste sera à meme de
:calculer la dimension des pales, leur hauteur de plongée dans
l'eau, la vitesse de rotation de l'axe en fonction des
caractéristiques de forme et de dimensions de bassin et notamment
de la hauteur de l'eau, en sachant que la vitesse de déplacement du
liquide doit etre suffisante pour éviter un développement important
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des algues macrophytes parasites, c'est-à-dire pratiquement
supérieur à 0,30 m/seconde.
On préfère, pour ne pas avoir de zone morte, à côté de
zones très brassées, disposer deux roues 14, 14' dans le bassin, en
05 position diamétralement opposées particulièrement dans les bassins
en couronne, ou pour les bassins à noyau central aplati, dans la
partie allongée de l'ellipse et coupant les 2 courants de sens
contraire comme représenté Fig. 1, mais les roues peuvent ne pas
être dans l'axe de symétrie du bassin. La distance entre leurs axes
peut aller jusqu'aux 2/3 de la longueur du bassin.
La hauteur de l'eau dans le bassin dépend de l'espèce des
algues cultivées, de leur densité et leur taille, ainsi que de
l'ensoleillement moyen ; elle sera en général comprise entre 0,3 m
et 1 m, de préférence voisine de 0,40 m pour assurer une
circulation satisfaisante du liquide et l'éclairement sur un
maximum de profondeur.
Enfin, et ceci est une caractéristique importante de
l'invention le bassin est pourvu d'au moins 2 groupes d'obstacles
18, 20 situés sur le parcours du milieu liquide 7 constitués par
exemple de petits murets verticaux ou légèrement inclinés, de
préférence affleurant le niveau supérieur du liquide ; la longueur
desdits obstacles est au plus égale à la demi-largeur du courant
de liquide, l'un des groupes d'obstacles étant situé sensiblement
selon le grand axe du bassin, dans le prolongement du noyau
central 12 ; l'autre, en aval de la, ou des, roues à aubes 14,14'
fait avec le courant un angle compris entre 90 et 160 et de
préférence 130. Ces obstacles créent des tourbillons et
accélèrent localement le courant assurant une meilleure
homogénéisation du milieu et la remontée des algues vers la
surface de l'eau ; la productivité de la culture est très
sensiblement améliorée en présence de quelques obstacles,
convenablement placés, de préférence dans les zones où le courant
tend vers un régime laminaire ou celles où le courant serait
, ~ ralenti. Par contre, la multiplication des obstacles ou leur
; 35 surdimensionnement est défavorable.
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Ainsi, dans le cas du bassin représenté Fig. 1, équipé
des 4 obstacles indiqués, la productivité en année moyenne est 2,5
fois celle d'un bassin de même forme, mais brassé uniquement par
les roues à aubes.
05 On trouve en outre, comme dans des bassins classiques,
une arrivée d'eau de mer non représentée et, de préférence, à
l'autre extrémité, une conduite 22 de sortie de l'eau ; cette
sortie est avantageusement située derrière un obstacle, de telle
sorte que la densité des algues dans la zone soit faible.
L'alimentation en eau peut être continue ou séquentielle ; elle
doit être suffisante pour amener la quantité d'oligoéléments et de
potassium nécessaires au développement des algues et compenser
l'évaporation naturelle.
La configuration du bassin permet d'éviter le recyclage
de l'eau, fréquemment installé sur les bassins rectangulaires pour
créer un courant dans le milieu.
Un autre objet de l'invention est le procédé d'obtention
d'algues macroscopiques, qui consiste à les cultiver dans un bassin
selon l'invention, alimenté en eau de mer et supplémenté en sources
2û de carbone, d'azote et de phosphore. Les nutriments habituels,
azote et phosphore, sont injectés à intervalles réguliers , de
préférence en interrompant le circuit d'eau de mer, ce qui améliore
l'absorption des composés par les algues et évite une perte
importante dans les effluents.
On introduit aussi, dans le milieu de culture, du carbone
sous forme de gaz carbonique, d'un carbonate ou d'un acide
carboxylique organique ; le pH du milieu de culture est
généralement compris entre 8 et 9 et de préférence entre 8,5 et
8,8 pendant les périodes de photosynthèse importantes ; on peut
introduire un acide minéral dans le milieu pour le maintenir dans
ces limites.
Selon un autre aspect du procédé de l'invention, on
introduit dans le bassin durant la culture , lorsque le
; taux d'algues étrangères à la culture résultant de la germination
des spores apportées par l'eau de mer devient gênant, une solution
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aqueuse oxydante contenant un hypochlorite alcalin. La quantité de
NaOCl dépend des caractéristiques du bassin et de la quantité
d'algues présentes, et le spécialiste sera à même de la déterminer.
On peut effectuer un traitement rapide, au cours duquel
05 l'oxydant est détruit au bout de quelques minutes par addition d'un
réducteur, tel qu'un thiosulfate ou un hydrogénosulfite alcalin ou
un traitement plus simple où on laisse l'oxydant s'éliminer
spontanément ; il est évident que dans le second cas, sa
concentration initiale doit être plus faible, de 15 à 25 %
inférieure.
Dans un bassin de forme elliptique de 980 m2 environ,
dans lequel le grand axe est 7,2 fois le petit axe, de 40 cm de
prodondeur et comportant deux obstacles de 1 m et deux obstacles de
2 m de long, disposés comme indiqués figure 1, on a récolté en 4
semaines 253 g/m2 en poids sec d'algues rouges de l'espèce ~h~n~r~s
C~lSp~S, d'où on a extrait du carraghénane.
A titre de comparaison, dans un petit bassin rond de 3 m
de diamètre, brassé par un fort bullage d'air, on a récolté
simultanément avec le même milieu marin enrichi, seulement 234 g/m2
d'algues et celà pour un coût de fonctionnement nettement
supérieur, étant donné le brassage d'air.
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