Région Bretagne Etude microalgues - Région Bretagne
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Région Bretagne Etude microalgues
TABLE DES MATIERES
1. Les microalgues et leurs applications ........................................................ 4
1.1. Qu’est-ce que les microalgues ? ........................................................................ 4
1.2. Les technologies et moyens de production ........................................................5
1.2.1. La culture des microalgues .............................................................................. 6
1.2.2. La récolte et le séchage des microalgues ........................................................ 10
1.2.3. Les procédés de conversion ............................................................................ 10
1.3. Les principales espèces cultivées ..................................................................... 12
1.4. Les domaines d’application .............................................................................. 13
2. Analyse des conditions réglementaires pour s’installer en production de
microalgues................................................................................................... 15
2.1. Aperçu du parcours d’installation et chemin réglementaire en culture de
microalgues .................................................................................................................. 15
2.2. La réglementation applicable aux producteurs ................................................ 17
2.2.1. S’informer / se former sur les techniques de production et la réglementation
applicable aux microalgues ......................................................................................... 17
2.2.2. Les démarches administratives et juridiques .................................................. 17
2.2.3. La certification ECOCERT dans le domaine des microalgues ..........................20
2.2.4. La certification biologique dans le domaine des microalgues .........................28
2.3. Le cadre légal et normatif spécifiques aux marchés applicatifs ....................... 29
2.3.1. En alimentation humaine .............................................................................. 29
2.3.2. En alimentation animale ................................................................................ 31
2.3.3. En cosmétique ................................................................................................ 32
2.3.4. En énergie ...................................................................................................... 32
3. Etat des lieux de l’offre et de la demande ................................................. 34
3.1. Le marché mondial des microalgues ................................................................ 34
3.1.1. L’offre : la production de microalgues ............................................................. 34
3.1.2. La demande : les marchés applicatifs ............................................................. 38
3.1.3. Les forces en présence au niveau mondial ......................................................45
3.1.4. Les flux commerciaux ..................................................................................... 47
3.2. Le marché français des microalgues ................................................................ 47
3.2.1. La production de microalgues au niveau national .......................................... 48
Région Bretagne (par D&Consultants) 13.2.2. Les segments d’applications en France ......................................................... 49
3.2.3. L’état de la recherche au niveau national....................................................... 49
4. La filière des microalgues en région Bretagne .......................................... 51
4.1. Les acteurs en présence sur la filière des microalgues ...................................... 51
4.2. Les constats ..................................................................................................... 53
5. Préconisation pour une politique de soutien de la Région Bretagne..........54
5.1. Analyse comparative des soutiens à la filière microalgues à l’international .....54
5.2. Capitalisation sur les forces et les atouts du territoire ......................................56
5.3. Actions à mettre en place par la Région Bretagne pour soutenir la filière des
microalgues sur son territoire ....................................................................................... 57
6. Conclusion ...............................................................................................58
7. Annexes ..................................................................................................59
7.1. Liste des abréviations ......................................................................................59
7.2. Liste des entretiens réalisés par D&Consultants ..............................................59
7.3. Liste des participants à l’atelier de travail microalgues .................................... 61
Région Bretagne (par D&Consultants) 2Contexte et méthodologie de l’étude
La Région Bretagne, de plus en plus sollicitée pour accompagner les projets de développement
d’activité de production, de transformation ou de valorisation de microalgues sur son territoire,
souhaite mettre en œuvre une stratégie régionale adaptée aux capacités de production de la
région, aux marchés existants et au potentiel de développement de cette filière et ainsi
accompagner de façon adaptée les entreprises du secteur.
Cette acquisition de connaissance permettra de définir une stratégie de développement de la
filière des microalgues en Bretagne et pourra ainsi coordonner les interventions de la Région dans
l’accompagnement de la filière. Aussi, afin d’identifier les opportunités de développement
économique de la filière microalgues en Bretagne, l’étude permettra :
D’identifier les conditions réglementaires permettant de s’installer en production de
microalgues ;
De définir un état des lieux de la filière et de son évolution sur un périmètre international ;
D’apporter des éléments chiffrés de prospective pour le développement de la production en
Bretagne (grâce à l’identification au préalable de dispositifs d’accompagnement)
Une étude réalisée en 4 phases :
Des moyens importants déployés au cours de l’étude :
Analyse bibliographique : une cinquantaine de sources bibliographiques ont été analysées.
Entretiens qualitatifs approfondis : Près de 30 entretiens qualitatifs ont été conduits auprès
d’institutionnels, de producteurs de microalgues, d’industriels du secteur, d’organismes de
recherche et d’experts.
Atelier de travail : Un atelier de travail a été mené auprès de producteurs, industriels, organismes
de recherche et institutionnels bretons.
Région Bretagne (par D&Consultants) 31. LES MICROALGUES ET LEURS APPLICATIONS
Les microalgues, par leur composition originale au regard des plantes terrestres et des animaux,
constituent une source importante de molécules d’intérêt pouvant être valorisées sur de
nombreux marchés. La chaine de valeur comprend les étapes suivantes : la culture de microalgues
(selon quatre moyens de production caractérisés par des coûts et des rendements de production),
la récolte et la conversion des microalgues en produit fini. Bien que la spiruline soit la plus
produite, de nombreuses espèces sont aujourd’hui cultivées afin d’alimenter quatre principaux
segments applicatifs que sont, par ordre décroissant en termes de valeur ajoutée, le
pharmaceutique / le cosmétique / la santé ; l’alimentation humaine ; l’alimentation animale et
l’énergie (biocarburant) / l’environnement (captage du CO2).
1.1. Qu’est-ce que les microalgues ?
Les microalgues sont des organismes unicellulaires délimités par une membrane plasmique et
contenant dans leur cytoplasme de nombreux organites. Elles peuplent les océans depuis plus de 4
milliards d’années. On dénombre environ 6 000 espèces de microalgues dans le milieu marin et plus
de 14 000 espèces en eau douce. On utilise le terme de « micro » car la taille d’une microalgue varie de
quelques millimètres à une centaine de micromètres.
Par abus de langage, on regroupe sous le terme « microalgues » l’ensemble des microorganismes
photosynthétiques1, c’est-à-dire capables de produire de la matière organique à partir d’éléments
minéraux et d’énergie lumineuse (phénomène appelé photosynthèse). On distingue ainsi deux
principaux organistes dans la microalgue :
Parmi eux, on retrouve notamment :
Les chloroplastes (organites qui ont pu être perdus et/ou récupérés par endosymbiose au travers
de l’évolution des microalgues), sièges de la photosynthèse. Ils absorbent l’énergie lumineuse
pour fixer le carbone inorganique (CO2) sous forme de carbo-hydrates, des molécules carbonées
comme le glucose (Figure 1).
Figure 1 : Processus de photosynthèse des microalgues
1
ADEME, Evaluation du gisement potentiel de ressources algales pour l’énergie et la chimie en France a horizon
2030, Juillet 2014
Région Bretagne (par D&Consultants) 4 Les mitochondries, sièges de la chaîne respiratoire mitochondriale aboutissant à la production
d'énergie, notamment en phase obscure
La capacité de production de biomasse (c'est-à-dire la capacité des microalgues à se multiplier
rapidement) et de molécules d’intérêt est majoritairement assurée par la mitochondrie. Le
chloroplaste permet quant à lui une augmentation de cette capacité de production et la synthèse de
molécules spécifiques.
Un des éléments caractéristiques des microalgues est leur rendement photosynthétique très élevé.
Ce rendement est le rapport entre l’énergie lumineuse incidente et l’énergie stockée dans la plante.
La figure ci-dessous représentent les taux de croissance de diverses espèces de microalgues et leurs
temps de doublement correspondant.
Figure 2 : Taux de croissance de diverses espèces de microalgues et cyanobactéries et temps de doublement
correspondant
Source : La production de biocarburant lipidique avec des microalgues : promesses et défis (J.-P. Cadoret et O.
Bernard)
On distingue ainsi trois grands types de microalgues :
Les microalgues ayant un métabolisme autotrophe : ce mode de nutrition leur permet d’utiliser
les rayons solaires ou de la lumière artificielle afin de synthétiser leur énergie. Les microalgues
de métabolisme autotrophe utilisent également une source de carbone inorganique comme le
CO2 et le HCO3- pour la synthèse du carbone organique. Ce carbone organique est essentiel à la
synthèse de toutes les composantes organiques nécessaires à leur survie.
Les microalgues ayant un métabolisme hétérotrophe : ces microalgues utilisent une source de
carbone organique (généralement des sucres ou de petites molécules organiques en C2, C3, C5 et
en C6) pour la production de leur énergie.
Les microalgues ayant un métabolisme mixotrophe : elles peuvent avoir un métabolisme
autotrophe et/ou hétérotrophe en fonction des éléments disponibles et des conditions
environnementales dans lesquelles elles vivent.
1.2. Les technologies et moyens de production
L’exploitation des microalgues passe par plusieurs étapes résumées dans la Figure 3.
Région Bretagne (par D&Consultants) 5Figure 3 : Schéma d’exploitation des microalgues
1.2.1. La culture des microalgues
Il existe aujourd’hui 4 générations de production des microalgues ayant fait l’objet d’un déploiement
industriel avec plus ou moins de succès :
La culture autotrophe en bassins ouverts ;
La culture autotrophe en photobioréacteurs ;
La culture hétérotrophe en fermenteurs ;
La culture mixotrophe en fermenteurs.
Première génération : la culture autotrophe en bassins
Cette voie de culture existe depuis les Aztèques et s’est développée durant les années 1950. Les
microalgues (cyanobactéries principalement) sont cultivées en bassins clos (Figure 4) saturés de
matière organique et de soude de quelques dizaines de cm de profondeur, en eau douce ou en eau
salée, dans les zones de la ceinture intertropicales. Le milieu de culture est brassé et circule en
permanence, des apports en minéraux sont régulièrement effectués et la collecte se fait par
prélèvement.
Figure 4 : Culture autotrophe en bassins ouverts (gauche) et fermés (droite)
Région Bretagne (par D&Consultants) 6Avantages Limites technico-économiques
Faible rendement : moins d’un gramme de
Investissement initial (CAPEX) peu matière sèche par litre (gMS/L)
important Choix d’espèces limité
Coûts de production (OPEX) maitrisés Contraintes de localisation : surfaces
nécessaires à la croissance de la biomasse
Deuxième génération : la culture autotrophe en photobioréacteurs (PBR)
Les photobioréacteurs destinés à optimiser la culture en bassin, amènent à cultiver les microalgues
dans des enceintes en matériaux transparents éclairés à partir de lumière solaire ou artificielle. Le
milieu de culture circule dans les enceintes pour un plus grand échange entre la lumière.
A grande échelle, les prototypes de ces réacteurs pourraient être couplés avec des unités industrielles
(centrales électriques, cimenteries, …) pour récupérer le CO2 et la chaleur dégagée par l’usine. Ils sont
particulièrement adaptés pour des microalgues sensibles aux contaminations et permettent
également la culture des algues extrêmophiles. La culture d’algues consiste alors en une seule ou
plusieurs souches spécifiques optimisés pour la production du produit désiré. L’eau, les nutriments
nécessaires et le CO2 sont fournis d’une manière contrôlée (le transfert du CO2 de la phase gazeuse
vers la phase liquide est optimisé).
Développés à partir des années 1980 notamment en France, leader mondial avec le Japon dans ce
domaine, les photobioréacteurs ont connu un regain d’intérêt vers les années 2010, dans le cadre des
nouvelles recherches autour des biocarburants. Ils sont néanmoins de plus en plus chers à construire
et plus complexes à mettre en place, à l’inverse des systèmes ouverts, mais assurent un meilleur
contrôle de la culture2.
Les cultures algales sont mises en circulation soit par une pompe mécanique, soit par un mécanisme
de bullage (airlift). Ce dernier permet simultanément le mixage de la culture et son aération tout en
facilitant les échanges gazeux en O2 et CO2.
On peut distinguer trois grands types de photobioréacteurs (Figure 5) :
Les photobioréacteurs plats : structures fines (moins de 10 cm) et verticales qui offrent de larges
surfaces éclairées. Le mixage est réalisé par un barbotage de l’air injecté à la base. Avec ce type
de technologie, le contrôle de la température est notamment difficile du fait de faible ratio entre
surface de refroidissement et surface exposée au soleil.
Les photobioréacteurs tubulaires : la culture de microalgues circule cycliquement entre un
réseau de tubes transparents et une colonne de dégazage. Ces PBR forment un réseau de tubes,
organisés de façon horizontale, verticale, oblique ou en hélice. Les tubes sont assez minces pour
maximiser la pénétration de la lumière et sont orientés nord-sud de façon à maximiser ce
phénomène. Pour contrôler la température, un échangeur de chaleur peut être installé au niveau
de la colonne de dégazage ou le long des tubes.
2
Adebiotech, Algues, Filières du Futur, Livre Turquoise, 2011, URL ;<
https://adebiotech.org/home/img/algues/LIVRE_TURQUOISE-V.screen.pdf>
Région Bretagne (par D&Consultants) 7 Les photobioréacteurs à colonne verticale : les microalgues sont cultivées dans un cylindre
vertical où le brassage est assuré par l’injection de gaz. Les PBR permettent un mixage très
efficace et offrent un maximum de contrôle des conditions de cultures qui souffrent moins de
photo-inhibition qu’avec les autres types de photobioréacteurs.
Figure 5 : Les trois types de photobioréacteurs
Avantages Limites technico-économiques
Les rayonnements UV passant à travers les parois
transparentes des réacteurs peuvent former des radicaux
libres toxiques pour les algues (inhibition de la
Amélioration mineure du photosynthèse)
rendement de production Possibilité d’emballement de la montée en température
(moins de 5gMS/l) conduisant à une réduction des performances, pouvant
Meilleur contrôle des aller jusqu’à la mort des microalgues
conditions opératoires Un coût de production très élevé difficilement compensé
Meilleure sélectivité de par les gains de rendement observés
l’espèce. Des accumulations d’oxygène à des niveaux inhibiteurs
(formation de radicaux libres)
Systèmes pouvant être délicats à nettoyer en cas de
contamination
Troisième génération : la culture hétérotrophe en fermenteurs
Durant les années 1990, apparait une nouvelle génération technologique, la culture hétérotrophique
réalisée en fermenteurs qui utilise un substrat comme source énergétique. La croissance des
microalgues n’est plus assurée par la lumière comme en autotrophie, mais par du carbone organique
(sucres et sous-produits industriels).
Véritable rupture technologique, elle émerge en Asie, puis sur le continent nord-américain, avec
Martek et Solazyme.
Région Bretagne (par D&Consultants) 8Figure 6 : Culture hétérotrophe en fermenteurs
Avantages Limites technico-économiques
Productivité fortement augmentée : peut Investissement initial (CAPEX)
atteindre les 100 grammes de matière sèche par important ;
litre (gMS/l) ; Coûts de production (OPEX) élevés
Produits obtenus de très grande qualité ; (achat de substrats) ;
Milieu confiné (très peu de contamination) ; Synthèse de certaines molécules
Pas de contrainte de localisation. produites en autotrophie impossible.
Quatrième génération : la mixotrophie à dominante hétérotrophe
La mixotrophie à dominante hétérotrophe repose sur une meilleure compréhension de la biologie des
microalgues qui sont avant tout des êtres mi- animaux mi- végétaux. Elle consiste à introduire de la
lumière même en faible quantité dans des fermenteurs hétérotrophes. Comme en hétérotrophie, le
substrat organique nourrit les microalgues pour produire de grandes quantités de biomasse mais cette
fois le chloroplaste et autres organites capteurs d’énergie lumineuse de la cellule (photo récepteurs)
sont activés. Cela a pour effet d’augmenter la productivité de la cellule tant au niveau biomasse que
contenu cellulaire, et permet de plus la synthèse de toutes les molécules pouvant être métabolisées
par une microalgue.
Avantages Limites technico-économiques
Peut dépasser 250 gr de matière sèche
par litre (MS/l) Investissement initial (CAPEX) important
Elargissement à la synthèse de Coûts de production (OPEX) élevés (achat de
molécules d’intérêt ne pouvant être substrats)
produites par hétérotrophie pure
Le coût de culture des microalgues reste relativement élevé bien qu’il reste aujourd’hui encore difficile
de donner une idée précise des coûts à grande échelle. La culture en bassin permet d’obtenir des coûts
plus faibles alors que les photobioréacteurs et fermenteurs requièrent des coûts d’investissement d’un
facteur 10 fois supérieur (minimum). La majorité des procédés aujourd’hui étudiés ont pour objectif la
production de composés à haute valeur ajoutée. Les chiffres indiqués dans la littérature et les plus
communément admis se situent autour de 5 à 70 dollars par kg de matière sèche3.
Région Bretagne (par D&Consultants) 91.2.2. La récolte et le séchage des microalgues
La récolte des microalgues est une étape clé du processus puisqu’elle peut représenter 20 à 30% des
coûts de production. La solution algale présente dans le réacteur de culture (bassin, photobioréacteur
ou fermenteur) est très diluée et particulièrement stable, notamment en raison de la faible taille des
microalgues, ce qui les pousse à rester en suspension. En revanche, cet aspect dilué et stable rend la
récolte difficile. Plusieurs éléments vont influencer le choix de la technologie de concentration et
récolte des microalgues, comme par exemple :
Le type de souche utilisée ;
Le débit de culture à traiter ;
L’efficacité de séparation ;
L’impact sur la qualité de la biomasse en sortie en lien avec les applications visées ;
Coût d’investissement et coûts d’opération ;
Etc.
Les principales technologies aujourd’hui utilisées en matière de récolte sont les suivantes :
La centrifugation, présentant l’avantage d’être facilement industrialisable mais reste
relativement énergivore ;
La filtration, nécessitant l’utilisation d’une membrane de cellulose modifiée ainsi que d’une
pompe. Les microalgues de très faible densité peuvent ainsi être retenues par la membrane.
Cependant, cette technique est limitée par le volume traité puisque la succion exercée par la
pompe entraîne fréquemment l’obstruction de la membrane ;
La floculation, permettant l’agglomération de la biomasse mais qui reste couteuse et rend
impossible la valorisation des coproduits du fait des produits toxiques employés. La floculation
organique est encore plus dispendieuse ;
L’autofloculation, consistant en l’induction d’un stress tels un pH extrême, une augmentation ou
diminution de la température optimale ainsi qu’une modification de la concentration en
nutriments qui entraîneront une floculation de façon naturelle des microalgues. Cette technique
est peu coûteuse et potentiellement intéressante, mais le temps nécessaire à l’autofloculation
des microalgues est très variable et peut être très long chez certaines espèces.
Suite à cette étape, on obtient alors une solution concentrée contenant jusqu’à 25% de matière sèche.
Ces coûts de culture sont importants car ils impactent directement le prix de vente de la matière
première et vont ainsi jouer sur les prix du marché. La récolte représente entre 20 et 30% du coût de
la biomasse algale, qui peut varier à la hausse pour des cultures en étang moins concentrées3. Elle
conditionne toutes les étapes en aval. La problématique étant notamment qu’il existe une grande
diversité de souches, présentant des cellules de petite taille pouvant aller de 1 à 100 micromètres et
des suspensions très diluées allant de 0,1 à 10 grammes de litre.
1.2.3. Les procédés de conversion
3
JP Cadoret, O. Bernard, La production de biocarburant lipidique avec des microalgues : promesses et défis
2008, URL : < http://www-sop.inria.fr/comore/shamash/Cadoret_Bernard_BiodieselMicroalgues_2008.pdf>,
Région Bretagne (par D&Consultants) 10La durée de vie de la solution obtenue au terme de l’étape de récolte n’est pas illimitée et il convient
donc de la traiter rapidement. Selon l’application, il existe différents procédés de conversion :
Pour une valorisation « globale » de la microalgue, plusieurs types de séchage peuvent alors
être envisagés, dont notamment :
Séchage solaire : grâce à l’énergie solaire, sous serre ou à l’air libre ;
Séchage indirect par vapeur : sécheur horizontal à tubes de vapeur ;
Séchage flash : pulvérisation de la pâte d’algue dans un courant ascendant d’air ou de gaz
chaud, auquel se mêle l’eau évaporée ;
Séchage spray : pulvérisation de la pâte d’algue dans un sens descendant.
Pour une valorisation d’extraits de la microalgue internalisés par la microalgue, les
technologies d’extraction sont souvent intrinsèquement liées aux produits visés. Deux voies sont
principalement utilisées :
La voie sèche, s’appuyant sur les procédés et technologies utilisés dans la production
d’huiles à partir de graines végétales. L’extraction de l’huile algale nécessite au préalable un
séchage de la biomasse. Ensuite, différentes techniques d’extraction peuvent être
employées :
− Procédés d'extraction par moyens mécaniques (pressage à froid) ;
− Procédés d'extraction par solvants.
La voie humide, qui est le modèle de référence pour une extraction de l’huile sans séchage
préalable de la biomasse. Elle se déroule en trois étapes :
− Rupture des parois cellulaires (méthodes physiques (choc osmotique, thermolyse,
sonication, …), chimiques, enzymatiques ou procédés mécaniques (les plus employés
sont actuellement les broyeurs à billes et les broyeur colloïdaux) ;
− Coalescence des lipides ;
− Séparation centrifuge.
Pour une valorisation d’extraits de la microalgue excrétés dans le milieu de culture, les
technologies utilisées sont principalement la filtration frontale, la décantation centrifuge, la
séparation membranaire.
Région Bretagne (par D&Consultants) 111.3. Les principales espèces cultivées
Toutes les applications potentielles dépendent d’une première étape : la sélection des espèces. Les microalgues sont diversifiées tant par leur forme (cellule
unique, en chaine ou en groupe de cellules) que par leur taille (entre 2 et 100 μm), leur composition en pigments et autres composés cellulaires, leurs
conditions de cultures, etc. Le tableau ci-dessous synthétise les principales espèces de microalgues cultivées et leurs caractéristiques4.
Nom commun Quelques représentants Réserves Propriétés Principales applications
Cyanobactéries Protéine alimentaire Alimentation humaine et animale,
Arthrospira platensis (spiruline) Amidon cyano-phycéen
(algues bleues) Antioxydant cosmétique
Principalement amidon Pigments
Dunaliella ; Haematococcus pluvialus ; Energie, alimentation humaine et
Algues vertes Lipides sous certaines Antioxydant-astaxanthine et antioxydant
Chlorelle ; Chlorococcum animale, cosmétique, pharmaceutique
conditions β-carotène
Chaetoceros.; Cryptomanos ; Crysolaminarine
Diatomées Propriétés absorbantes, riches en DHA Energie / cosmétique
Phaeodactylum tricornutum ; Amphora Lipides
Chromonas salina ; Rhodomonas salina ;
Cryptomonades Amidon Riches en DHA Energie / cosmétique
Oocystis
B-Phycoérythrine, antioxydants
Cosmétique, alimentation humaine ou
Algues rouge Porphyridium cruentum Amidon (SuperOxydeDismutase SOD, Co-enzyme
animale (colorant)
Q10, β-carotène)
Thraustochytrium; Schizochytrium; Amidon
Dinoflagellées Propriétés de production lumineuse Santé / cosmétique
Amphidinium; Gauniaulax Lipides
Paramylon, Pigments Chloro. a,b Xanthophylles
Euglenophytes Euglena, Phacus Santé / cosmétique, Energie
huiles, sucres Carotènes
4
Université de Québec, Sélection de souches de microalgues, 2012 :
Région Bretagne (par D&Consultants) 121.4. Les domaines d’application
Les marchés applicatifs autour des microalgues sont multiples tant les applications qui convergent
autour de ces cellules sont nombreuses. La diversité génétique ainsi que la complexité biologique et
biochimique des microalgues en tant qu’être vivants en font une source riche de molécules d’intérêt
à extraire. La microalgue jouit par ailleurs d’une composition originale par rapport aux ressources
terrestres, permettant d’envisager des applications non ciblées par le règne végétal terrestre. Les
débouchés potentiels des microalgues vont ainsi dépendre de la composition biochimique des algues,
des espèces ou des conditions de culture.
Les principaux débouchés sont aujourd’hui, par ordre décroissant en termes de valeur ajoutée (Figure
7) :
Le pharmaceutique et le cosmétique ;
L’alimentation humaine ;
L’alimentation animale ;
L’énergie (biocarburant) et l’environnement (captage du CO2).
Figure 7 : Voies de valorisation et marchés potentiels des microalgues
La partie 3 du présent document détaille ces différents marchés.
Les principales familles de molécules suscitant l’intérêt dans le secteur des microalgues sont les
suivantes :
Région Bretagne (par D&Consultants) 13 Les lipides (de réserve (triglycérides) ou membranaires (phospholipides et glycolipides)). Les
lipides présentent notamment un intérêt pour la production de biocarburants. Ils contiennent
également des acides gras saturés et polyinsaturés (AGPI ou PUFAs, « PolyUnsaturated Fatty
Acids ») comme les oméga-3 : EPA14 (C20:515), DHA (C22:6), ALA (C18 :3), ou les oméga-6 : GLA
(C18 :3) ou ARA (C20:4) avec des applications dans le domaine de la nutrition/santé
(compléments nutritionnels en substitution aux huiles de poissons). La teneur en lipides est un
paramètre clé puisque c’est un facteur conditionnant l’efficacité de l’extraction. Les microalgues
peuvent accumuler des acides gras jusqu’à 80% de leurs poids secs1. Chez certaines espèces, il
est possible d’augmenter la production de lipides par un stress (augmentation de lumière, choc
thermique, choc osmotique, etc.). En revanche, ces conditions de forte productivité ne peuvent
être maintenues pendant une longue durée et vont plus souvent conduire à un arrêt de la
croissance3. Un compromis doit ainsi être fait entre croissance cellulaire et teneur en lipides, tout
en prenant en considération que toutes les espèces ne se valent pas sur cet aspect.
Les protéines : certaines espèces de microalgues contiennent une teneur en protéines élevée,
proche des sources de protéine classique, les rendant ainsi attractives pour l’alimentation
humaine ou animale.
Les sucres ou carbohydrates : présents sous formes de polysaccharides, les sucres peuvent être
convertis en bioéthanol, bien que cela reste un procédé complexe. Les sucres présents dans les
microalgues restent généralement plus difficiles à fermenter que les sucres d’autres biomasses
terrestres.
Les pigments, avec notamment :
Les caroténoïdes : principalement β-carotène (orange chez Dunaliella salina) et
asthaxantine (rouge, particulièrement présente chez Haematococcus pluvialis) ;
Les phycobiliprotéines : phycocyanine (bleu, particulièrement présente chez la Spiruline) et
phycoérythrine (rouge, particulièrement présente chez Porphyridium purpureum) ;
La chlorophylle (verte), pigment commun à toutes les microalgues.
Ces pigments peuvent être vendus en tant qu’extraits purifiés ou directement sous forme de poudre
d’algue. Ils peuvent être utilisés comme colorants alimentaires, additifs pour la nourriture animale ou
encore dans la cosmétique et pharmaceutique1.
Région Bretagne (par D&Consultants) 142. ANALYSE DES CONDITIONS REGLEMENTAIRES POUR S’INSTALLER EN
PRODUCTION DE MICROALGUES
La réglementation sur le domaine des microalgues est aujourd’hui encore peu codifiée et normée
au niveau européen. La production de microalgues passe par 3 chemins que sont la production
conventionnelle, la production certifiée ECOCERT et, depuis 2017, la production « agriculture
biologique ». Sur l’aval de la chaine de valeur, des réglementations plus spécifiques concernent
les segments applicatifs que sont le pharmaceutique / cosmétique / santé, l’alimentation
humaine, l’alimentation animale ou énergétique.
2.1. Aperçu du parcours d’installation et chemin réglementaire en culture
de microalgues
La Figure 8 ci-dessous présente le schéma réglementaire pour un producteur de microalgues en
production conventionnelle, en production certifiée ECOCERT et en production « agriculture
biologique ».
Région Bretagne (par D&Consultants) 15Figure 8 : Schéma réglementaire pour la production et valorisation de microalgues
Source : Entretiens D&C
Région Bretagne (par D&Consultants) 162.2. La réglementation applicable aux producteurs
2.2.1. S’informer / se former sur les techniques de production et la réglementation
applicable aux microalgues
Avant de s’installer, les producteurs de microalgues doivent nécessairement s’informer de la
règlementation relative à la production de microalgues. Pour ce faire, ils disposent de plusieurs
organismes à même de leur fournir des informations :
Les organismes certificateurs (type ECOCERT) ;
Les chambres d’agricultures de Bretagne ;
Les producteurs locaux et éventuelles fédérations professionnelles ou réseaux de producteurs de
microalgues (exemple : Fédération des Spiruliniers de France).
Ces acteurs sont à la disposition des porteurs de projet sur plusieurs aspects, notamment :
S’informer des démarches à entreprendre pour s’installer, des dispositifs d’accompagnement et
des formations disponibles, etc. ;
S’orienter vers les structures adaptées en fonction des besoins exprimés par les porteurs de
projet ;
Les accompagner dans la réflexion et la construction de leurs projets de création / de reprise
d’entreprises.
Afin d’aller plus loin, des formations continues spécifiques aux microalgues (notamment pour la
spiruline) sont proposées sur le territoire breton ou au niveau français pour soutenir les projets
d’installation :
La Fédération des Spiruliniers de France propose des formations adaptées pour développer les
projets de création et reprise de spiruline (formation « Installer une ferme de spiruline », « le
parcours du spirulinier », etc.) ;
Les chambres d’agriculture proposent des formations sur le parcours à l’installation agricole, en
partenariat avec la Fédération des Spiruliniers de France ;
GREF Bretagne propose une formation « Initiation à la culture de spiruline » et d’autres types de
formations sur le domaine des microalgues.
Pour l’aspect formation initiale, plusieurs organismes de formation ou lycée professionnelles
proposent des formations pouvant intégrer une spécialisation sur les microalgues, tels que le lycée de
Bréhoulou.
2.2.2. Les démarches administratives et juridiques
Les textes encadrant les microalgues en droit européen
Au niveau du droit européen, le régime applicable aux microalgues relève des règlements CE 834/2007
et 889/2008 modifié par la réglementation n°710/2009 du 5 août 2009, les microalgues étant
considérées dans la partie « autres algues ». Ce règlement concerne :
Les macroalgues ;
Les phytoplanctons ;
Les microalgues.
Région Bretagne (par D&Consultants) 17Le règlement CE 834/2007 stipule que « dans l'attente de l'adoption des modalités de production
communautaires […] les États membres devraient avoir la possibilité de prévoir l'application de normes
nationales ou, en l'absence de telles normes, de normes privées acceptées ou reconnues par les États
membres ».
Au niveau européen, des groupes de normalisation sur les algues et les produits à base d’algues sont
actuellement en cours de développement (groupe de travail CEN/BT/WG 218). Ce groupe de travail
lancé par le European Committee for Standardisation a pour ambition de mettre en place des standards
européens pour la production d’algues et de produits à base d’algues. Plusieurs groupes français ont
pris part aux travaux du WG 2018, dont la société Algosource qui a pris le leadership du Task Group 4
« Caractérisation qualité des algues pour les usages non énergétiques »5. Au niveau français, un
comité de normalisation sur les produits biosourcés (AFNOR X85A) est également en cours6. Des
acteurs locaux tels que la Fédération des Spiruliniers de France, le CEVA ou encore la Chambre
syndicale des algues y participent.
Les candidats à l’algoculture
En France, les candidats à l’algoculture doivent se conformer au décret n°83-228 du 22 mars 1983,
modifié par le Décret n°2009-1349 du 29 octobre 2009 et l’Arrêté du 6 juillet 2010. Les conditions de
candidature à l’octroi de concessions pour l’exploitation de cultures marines sont les suivantes :
La personne physique demandant l’octroi doit être de nationalité française ou ressortissante d'un
autre Etat membre de l'Union européenne ou d'un autre Etat partie à l'Espace économique
européen ou, pour les ressortissants d'autres pays, justifier d'un titre de séjour les autorisant à
travailler sur le territoire français pendant une période minimum de cinq ans à compter de la date
d'installation.
Elle doit justifier de sa capacité professionnelle par la possession d'un diplôme ou titre
homologué comportant un programme d'enseignement au moins égal, par son contenu et son
niveau, à celui du baccalauréat professionnel cultures marines.
Une enquête publique sera ensuite lancée afin d’attribuer l’autorisation au candidat.
Dépôt du statut
Pour s’installer en producteur de microalgues, il est nécessaire de déposer un dossier d’exploitation
agricole auprès de la chambre d’agriculture concernée sur le territoire de l’exploitation. 4 statuts
juridiques peuvent être envisagés dans ce cadre :
Société civile d'exploitation agricole (SCEA)
Groupement agricole d'exploitation en commun (GAEC)
Exploitation agricole à responsabilité limitée (EARL)
Société de fait / Société en participation (SEP)
5
Entretiens D&Consultants
6
AFNOR Normalisation, Normalisation européenne des Algues et produits à base d’algues – Etat d’avancement,
prochaines étapes et actions à suivre, 2016
Région Bretagne (par D&Consultants) 18L’exploitant agricole doit donc faire ce choix de statut en fonction de plusieurs critères : capital social, apports, foncier, formalités de constitution, fonctionnement, fiscalité. Le producteur peut ainsi recevoir des conseils et soutiens des chambres d’agriculture pour créer leur société7. Autorisation d’exploitation de cultures marines Le domaine public maritime (DPM) est un milieu naturel constitué du littoral et de ses eaux intérieures, du sol et du sous-sol de la mer compris entre la limite des plus hautes eaux et la limite des eaux territoriales ; son utilisation est soumise à autorisation d’occupation temporaire. Pour toute installation, une concession est accordée par les services de l’Etat (aquaculture, conchyliculture, algoculture…)8. Il est à noter que les microalgues sont inclues actuellement dans la définition de l’algoculture étant donné que le régime applicable aux algues en général a inclus a posteri les algues dans sa définition. Néanmoins, les microalgues étant rarement cultivées dans des installations aquacoles sur le domaine public maritime, ce régime s’applique plutôt rarement aux producteurs de microalgues. Le régime de l’autorisation des exploitations de cultures marines est défini par le décret n° 83-228 du 22 mars 1983 modifié dernièrement par le décret n°2009-1349 du 29 octobre 2009 (publié au Journal Officiel du 1 novembre 2009). Les activités d’algoculture, tout comme l’ensemble des cultures marines sont subordonnées à l’obtention d’une concession délivrée par le Préfet, après enquêtes publique et administrative et avis de la commission de cultures marines. La concession peut être limitée aux seules activités d’algoculture (une dizaine de cas en Bretagne en 2012), ou couplée à des activités d’ostréiculture, ou de mytiliculture et/ou d’élevage de coquillages et de poissons. L’acte de concession, complété par un cahier des charges, fixe la durée de l’autorisation, les conditions d’occupation et d’utilisation du domaine public concédé, ainsi que la nature des cultures autorisées et les techniques utilisées. Dans chaque circonscription définie par arrêté du ministre chargé des cultures marines, il est institué une commission des cultures marines, présidée par le préfet ou son représentant. Cette commission peut être consultée sur tout projet d'extension ou de diminution du domaine public maritime affecté aux cultures marines ; sur les projets d'aménagement ou de réaménagement de zones de cultures marines, etc. L’article L.2124-1 du code général de la propriété des personnes publiques définit le régime de l’autorisation des exploitations de cultures marines et organise la mise en valeur du domaine public maritime sur des parcelles concédées par le préfet de département pour une durée maximum de 35 ans9. Régime des Installations classées pour la protection de l’environnement (ICPE) Les cultures qui relèvent du régime des Installations Classées pour la Protection de l’Environnement (ICPE) font l'objet d'une réglementation spécifique au titre des articles du Titre Ier du Livre V du Code 7 Chambres d’agriculture France, Statut juridique d’une exploitation agricole, URL :< http://www.chambres- agriculture.fr/exploitation-agricole/sinstaller-en-agriculture/choisir-le-statut-juridique/> 8 Ministère de l’Ecologie, du Développement Durable et de l’Energie et Ministère de l’Agriculture, de l’agroalimentaire et de la forêt, Expertise du projet de filière algoculture alimentaire en Bretagne, Juillet 2012 9 Legifrance, Décret n°83-228 du 22 mars 1983 fixant le régime de l'autorisation des exploitations de cultures marines, URL :< https://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000000502343&categorieLien=cid> Région Bretagne (par D&Consultants) 19
de l'environnement. Elles doivent être déclarées auprès du préfet de département lorsque leur
production est comprise entre 5 et 20 tonnes annuelles, ce qui implique une notice d’impact.
Pour les volumes de production supérieurs, les piscicultures doivent faire l’objet d’une autorisation
préfectorale, dont la délivrance est subordonnée à la réalisation d'une étude prévisionnelle d'impact
de l'activité sur le milieu10 et un Plan de Gestion Durable (PGD) actualisé tous les ans. Ce plan présente
en détails les effets de l’unité de production sur l’environnement et les mesures éventuelles à prendre
en conséquence. De plus, l’opérateur doit tenir à jour un carnet de production des algues (R(CE)
889/2008 modifié)11.
2.2.3. La certification ECOCERT dans le domaine des microalgues
Ecocert a mis en place un référentiel12 ayant fait l’objet d’un dépôt auprès des autorités pour une
demande de reconnaissance au titre de l’article 42 du règlement 834/2007 du règlement européen de
l’agriculture biologique. Ce référentiel permet de poser les principes du développement durable et de
l’agriculture biologique pour la production de microalgues d’eau douce ou saumâtre terrestre (eau
ayant une teneur en sels inférieure à celle de l’eau de mer)11.Il est ainsi fortement recommandé aux
producteurs de microalgues (pas seulement de spiruline) de se conformer à ces règles de production.
La Figure 9 résume les aspects mentionnés dans le référentiel Ecocert.
Figure 9 : Eléments du cahier des charges d'Ecocert
Avant de conclure le contrat entre un opérateur et l’organisme de contrôle (c’est-à-dire ECOCERT),
ECOCERT doit acquérir une information substantielle sur les opérations d’aquaculture mises en
10
MINISTERE DE L’AGRICULTURE, DE L’ALIMENTATION, DE LA PECHE, DE LA RURALITE ET DE
L’AMENAGEMENT DU TERRITOIRE, CIRCULAIRE DPMA/SDAEP/C2011-9626, 2011, URL :<
http://circulaire.legifrance.gouv.fr/pdf/2011/08/cir_33596.pdf>
11
ECOCERT, Référentiel pour la production écologique de microalgues d’eau douce ou saumâtre terrestre, 2017
12
L’élaboration d’un référentiel est une procédure qui est réalisée en coordination avec les acteurs de la filière
(producteurs, transformateurs, importateurs, consommateurs, etc.)
Région Bretagne (par D&Consultants) 20œuvre qui demandent à être contrôlées pour leur caractère écologique. L’entreprise ou la ferme doit
donc fournir toutes les informations, dont notamment :
La méthode de production qui a été employée jusqu’à la date de conversion (type, intrants, usage
de fertilisants chimiques, gestion de l'eau, mesures d'hygiène, …) ;
La situation actuelle de l'environnement (informations et données concernant les ressources en
eau dans la périphérie de la ferme, dans les écosystèmes voisins et les sources de risques et de
pollutions en provenance d'installations industrielles, de villes, de stations d'épuration, …).
Les démarches pour obtenir la certification ECOCERT telles que décrites par la Commission
européenne sont les suivantes :
Engagement auprès d’un organisme de contrôle et certification ;
Questionnaire à remplir ;
Etablir un devis pour le contrôle et la certification ;
Rapport envoyé au siège d’ECOCERT.
Cette procédure dure environ 2 mois au total et peut ainsi coûter entre 500 et 1 000€ pour les frais
administratifs engendrés au départ, ce à quoi il faut ajouter 1 000€ pour le contrôle annuel.
Règles de production
Point de contrôle
Origine des eaux
Les eaux doivent avoir une origine naturelle (sources, forage, puit…) et être exemptes de
contaminations de manière permanente afin d’éviter de polluer le produit final (voir annexe 2).
Origine des eaux interdites
Les eaux de refroidissement des centrales nucléaires, des installations minières, sidérurgiques ou
chimiques, utilisant des produits chimiques ou irradiés, sont interdites d'utilisation.
Modification de l’atmosphère
L'oxygénation forcée de l’eau ou de l’air au-dessus des cultures est interdite sauf conditions
exceptionnelles justifiées, ou sur une surface minime (Les souches mères doivent provenir d’une autre culture biologique ou de souches prélevées en milieu naturel. Origine des souches Les souches issues d’OGM sont interdites Ref art 3-ii et 9 du règlement (CE) 834/2007. Stockage d’intrants Dans les unités dédiées à la production écologique d’algues, il est interdit de stocker des intrants autres que ceux qui sont autorisés au titre du présent cahier des charges. Recyclage des intrants Le recyclage de déchets et sous-produits végétaux animaux est recommandée comme intrants. Lave après récolte Le lavage de l’algue fraîchement récoltée se fait à l’eau potable. Ref art 29bis-1 du règlement (CE) 710/2009 Nutrition Lorsque les eaux d’alimentation ne permettent pas de couvrir les besoins nutritionnels des algues, seuls les nutriments énumérés à l'annexe I du règlement 889/08 peuvent être utilisés dans la production biologique, et uniquement suivant les besoins. Les opérateurs conservent des documents justificatifs attestant la nécessité de recourir à ces produits. Ref art 3-1 du règlement (CE) 889/2008 Application des fertilisants La dilution des fertilisants doit s'effectuer dans un dispositif spécifique de mélange avec ajouts à l’eau support de la culture. L'eau après mélange doit être limpide (filtration à 15µ) avec un taux de MES inférieur à 10 mg/l et être exempte de germes pathogènes. L'application ou la culture de probiotiques, non issus d'OGM, dans l'eau est permise. Dilution des fertilisants Les taux de dilutions maximum sont : 5% pour les solutions à base de fumiers, fientes et autres matières organiques ; 2% pour les purins et urines animales ; 0,5% pour le sang. Gestion des effluents Le niveau de concentration des nutriments dans les effluents doit être identique ou inférieur à celui des eaux à l’entrée du système ; le respect de cette exigence doit pouvoir être vérifié. Ref : art 6-5-2 du règlement (CE) 710/2009 Quantité maximale Quantité limitée à 170Kg d’azote par ha de bassin et par mois de production. Ref art 3-2 du règlement (CE) 889/2008 Intrants bio seulement Dans les unités dédiées à la production biologique d’algues, il est interdit de stocker des intrants autres que ceux qui sont autorisés au titre du présent cahier des charges. Ref art 35-2 du règlement (CE) 889/2008 Région Bretagne (par D&Consultants) 22
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