Taxa bekymret
Begrepet mikroalger , noen ganger kalt mikrofyt , refererer til mikroskopiske alger .
Mikroalger har blitt konsumert i tusenvis av år over hele verden. For eksempel er det funnet spor etter forbruket av forskjellige arter av mikroalger i Mexico i løpet av aztekerne. Europa og industriland bruker mikroalger som kosttilskudd for å bekjempe underernæring så vel som for havbruk .
De dyrkes i et utendørs miljø, på løpsveier eller i et lukket miljø, i fotobioreaktorer .
Encellede eller udifferensierte flercellede, de er generelt eukaryote eller prokaryote fotosyntetiske mikroorganismer .
Bor i sterkt vandige miljøer, kan de ha flagellar mobilitet . De koloniserer alle biotoper som er utsatt for lys. Deres monoklonale kultur utføres i fotobioreaktorer eller industrielle gjærere . Imidlertid er det store flertallet av mikroalger i stand til å mate seg om natten ved osmotrofi og er derfor faktisk mixotrofe .
De spiller en viktig rolle i karbonsyklusen og mer generelt i de biogeokjemiske syklusene i innsjøene og havet .
Følsomheten til visse mikroalger for visse forurensninger ( kobber , hydrokarboner for eksempel) kan gi dem en bioindikatorverdi .
Noen er viktig i fenomener av bioakkumulering og biokonsentrasjon i næringskjeden .
Eukaryote mikroalger er veldig forskjellige:
Prokaryote mikroalger inkluderer alle cyanobakterier (tidligere kalt "blåalger").
Vi prøver å forstå (med fotobiologi ) hvordan vi kan øke produksjonen av hydrogen av mikroalger. Ved å dyrke dem i et medium med svovelmangel (forhold som er enkle å oppnå i laboratoriet) eller i fosfor, genereres en produksjon av hydrogen, som for eksempel kan brukes til tilførsel av hydrogenbrenselceller.
Storskalaproduksjon utgjør imidlertid et problem: I biologiske reaktorer formerer de seg raskt, og blir for mange, kulturen blir ugjennomsiktig, slik at bare det ytre laget får nok lys til å utføre fotosyntese. Å utsette en avling for mye lys krever et stort område eller komplekse og dyre installasjoner. Å utvinne hydrogen lønnsomt er en annen utfordring.
Det er et stort mangfold av mikroalger, fordelt over hele jordoverflaten, med varierte metabolismer og tilpasninger, som kan gjøre det til en fremtidig ressurs med fornybar, ren og trygg energi .
For tiden styres markedet av såkalt første generasjons biodrivstoff som følge av dyrking av soyabønner, palme eller mais og andre kornprodukter (biodiesel og bioetanol). Deres dyrkingsmetode og deres innvirkning på økninger i kornpriser samt deres trussel mot biologisk mangfold har ført til at EU forplikter seg til utvikling av andre og tredje generasjons biodrivstoff. Andre generasjon er basert på bruk av lignocellulosebiomasse som ikke brukes til agro-mat (blader, bark, halm, etc.) samt biomasse fra dyrking av svært produktive og lite krevende planter ( bambus ...). Imidlertid kommer den virkelige innovasjonen hovedsakelig fra tredje generasjon biodrivstoff.
Forskningen er basert på fytoplanktonmikroalger , spesielt på en samling på 300 arter valgt for deres rikdom i lipider, inkludert mange grupper som Chlorophyceae ( Chlorella , Dunaliella , Parietochloris incisa ), Cyanophyceae ( Spirulina ), Diatoms ( Amphora sp., Nitzchia) sp., Chaetoceros sp.) Eller Chrysophyceae. Disse artene anses å være ekstremt produktive organismer (mer enn terrestriske planter), raskt voksende (dobling av biomasse på en dag) og rik på olje (element av interesse). Alt dette arbeidet er nå fritt publisert på nettstedet til National Renewable Energy Laboratory (NREL, 1998), og utgjør et referansedokument.
På grunn av den lille størrelsen (0,4 mm ) og reproduksjonstiden (ca. 3,5 timer), har de en klar fordel i forhold til tidligere generasjoner av biodrivstoff (Greg Mitchell fra Scripps Institute of Oceanography, University of California, San Diego (UCSD) I følge den amerikanske Exxon Mobil (oljegiganten) kunne algenes produktivitet nå 7.580 liter olje per dekar, langt foran dagens biodrivstoff.
Euglena- mikroalgene er et håndgripelig eksempel på en mikroalgebasert biodrivstoffkilde. Faktisk, i 2015, leverer det japanske selskapet Euglena (selskap) en daglig biodrivstoffbuss, som utgjør 1% av euglena . Selskapet har også som mål å utvikle biodrivstoff til fly, og har kunngjort at de vil bruke det til sommer-OL 2020 , men ingen fly har ennå fløyet med biodrivstoff produsert av selskapet.
I 1960 foreslo forskere Oswald og Golueke bruk av mikroalger i behandling av avløpsvann via omdannelse av biomasse til biogass (metan) ved gjæringsprosessen . Prinsippet har muliggjort biologisk sanering og utvinning av biomasse fra flere innsjøer som har gjennomgått eutrofiering. Spesielt i Salton Sea-sjøen i California lider sistnevnte utslipp fra forskjellige kjemiske industrier, med frigjøring av tusenvis av tonn nitrogen, kalium eller til og med fosfat. For å bekjempe var ideen å dyrke mikroalger som er i stand til å fange opp uorganiske næringsstoffer som slippes ut av næringer på nivået til de forskjellige biflodder av innsjøen, med sikte på å rydde opp i befolkningen av urbefolkningen i algen. Den resulterende biomassen oppgraderes deretter til biodrivstoff eller biogass.
Flertallet av forskning på mikroalger er rettet mot produksjon av 3 rd generasjon biodrivstoff .
Nåværende studier viser at for å være konkurransedyktig med fossilt brensel, vil det være nødvendig å oppnå et produksjonsutbytte tre ganger høyere enn i dag. For å gjøre dette er bedrifter stadig mer interessert i å modifisere stammer av mikroalger for for eksempel å forbedre fotosyntetisk utbytte og muligheten til å lagre lipider .
Mens mennesket i århundrer har tilpasset arter dyrket på jorden ved kunstig seleksjon for å oppnå bedre høst, er mikroalger fremdeles praktisk talt uberørt av menneskelig modifikasjon. Dette er fordi interessen for disse mikroorganismene er mye nyere. Det er derfor et stort potensial for å forbedre produksjonsutbyttet av molekyler av interesse i disse mikroalgene, som raskt kan utnyttes ved genetisk modifisering.
Dermed fokuserer studier på utskillelsen av polysakkarider , antioksidantmolekyler , høyt umettede lipider, eller til og med økningen i konsentrasjonen av disse i celler ved hjelp av transgeneseteknikker . Disse molekylene har en sterk bioteknologisk interesse i kosmetikk , farmasøytisk industri eller energi.
Imidlertid begrenser begrensninger dyrking av genetisk modifiserte mikroalger: det er virkelig en risiko for spredning av den modifiserte stammen i miljøet. Hvis modifikasjonene som er utført gir en evolusjonær fordel for stammen , kan sistnevnte få overtaket over de andre, overføre det integrerte genet til andre arter, skape blomster og forstyrre biologisk mangfold .
Denne risikoen for formidling i naturen må tas i betraktning og protokoller for å håndtere den må innføres. For dette er kulturer i lukkede fotoreaktorer favorisert, og patenter for samling av selvmordsgener, aktivert når cellen befinner seg i et naturlig miljø, er allerede arkivert.
Endelig GMO er svært kontroversielt i Frankrike, de fleste individer i undersøkelsen erklærte seg selv til å være mistenksom av dem, noe som kan skade den økonomiske levedyktigheten til et produkt laget av genmodifiserte mikroalger.
Mikroalger kan brukes til å produsere rekombinante proteiner verdsatt i mange felt som farmasøytisk, næringsmiddel-, kosmetisk og dyrehelseindustri. Syntesen av rekombinante proteiner kan utføres ved å modifisere nukleær- eller kloroplastgenomet, avhengig av hvilken type protein som er ønsket.
Bruken av det kjernefysiske genomet gir tilgang til alt det eukaryote maskineriet. Dette tillater ekspresjon av transgener på en indusert måte, folding av komplekse proteiner samt posttranslasjonelle modifikasjoner som glykosylering eller dannelse av disulfidbindinger, essensielt for den biologiske aktiviteten til visse eukaryote proteiner.
Omvendt gir kloroplaster tilgang til et prokaryotisk uttrykksmaskineri, som inkluderer ribosomer og prokaryote translasjonsfaktorer. Imidlertid, i motsetning til bakterier, inneholder kloroplaster en rekke kaperonproteiner og isomeraser som er involvert i brettingen av komplekse proteiner i det fotosyntetiske systemet. Dette biokjemiske miljøet tillater uttrykk for en interessant og potensielt verdifull klasse av terapeutiske proteiner, for eksempel immuntoksiner (antikreft og antiviral applikasjon) som ikke lett kan uttrykkes i tradisjonelle ekspresjonssystemer. Faktisk, i et eukaryot ekspresjonssystem som gjær og pattedyrcellelinjer, målrettes de toksinene som er syntetisert på proteinoversettelsesmaskineriet og hemmer derfor spredning av vertsceller. Produksjonen av immuntoksiner demonstrerer en unik anvendelse av kloroplastsystemet fordi ingen andre produksjonssystemer for øyeblikket er i stand til å uttrykke denne typen kimærisk protein.
På den annen side tillater ikke prokaryote systemer som Escherichia coli korrekt bretting av komplekse proteiner, slik som antistoffer, noe som innebærer bruk av dyre ex-vivo-systemer for å oppnå tilstrekkelig tredimensjonal strukturering for å oppnå proteiner. Biologisk aktiv.
Laboratorier: