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Projets Climate Detectives 2023-2024

Titre du projet : Idées vertes : utilisation de photobioréacteurs pour atténuer la pollution

  Lauréat national sélectionné

École secondaire d'Ovidius   Constanta   Roumanie

Question de recherche

Comment réduire les émissions de CO2 en utilisant les capacités de photosynthèse du phytoplancton.

Résumé du projet

Le but de notre projet est de créer un photobioréacteur expérimental qui servira à cultiver des microalgues (principalement du phytoplancton), à fixer le CO2 et les oxydes d'azote des gaz issus de la combustion des combustibles fossiles, mais aussi à traiter les eaux usées. Ainsi, les émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère sont réduites et la photosynthèse est stimulée, ce qui est à la base de la production de biomasse algale, qui peut ensuite être utilisée pour extraire des substances utiles en pharmacologie, pour la production de biodiesel et de bioéthanol, ou peut être utilisée comme engrais. Nous relions les données du laboratoire aux données fournies par les satellites d'observation de la Terre afin d'observer la concentration de chlorophylle sur le littoral roumain de la mer Noire.

Principaux résultats et conclusions

Comment réduire les émissions de CO2 en utilisant les capacités de photosynthèse du phytoplancton.

Pour les 2 échantillons analysés, nous avons constaté une diminution du volume des échantillons, par évaporation, d'environ 50% sur une période de 45 jours, avec une augmentation significative de la densité cellulaire au cours de l'expérience ; les colonies cellulaires ont été observées avec des tailles croissantes, tout au long des 16 semaines d'observation, et un nombre de cellules plus élevé qu'au départ.
Au cours des 5 semaines d'analyse des échantillons, on a observé une augmentation de la concentration en chlorophylle d'environ 20% dans les échantillons exposés à la lumière et avec l'ajout d'engrais (lot 1) par rapport aux échantillons témoins - de 0, 2 à 0,35 μg de chlorophylle/L. Seules des augmentations de 5% ont été observées dans les échantillons exposés à la lumière
Les principaux composants d'un photobioréacteur sont les suivants :
1. Source de lumière (naturelle ou artificielle) fournissant l'énergie nécessaire à la photosynthèse et à la croissance des algues.
2. Récipient de culture (en verre, en plastique ou en métal et pouvant prendre la forme de tubes, de réservoirs ou de sacs).
3. Système de mélange et d'aération afin d'éviter la stratification et l'encrassement et de fournir de l'oxygène pour la croissance des algues.
4. Système d'apport d'éléments nutritifs.
5. Système de récolte (centrifugeuse ou système de filtration).
6. Système de surveillance et de contrôle : Capteurs et contrôleurs pour surveiller et réguler la température, la lumière, le pH, etc. pour la croissance des algues.
Les utilisations et les avantages des photobioréacteurs sont les suivants
- Production de biocarburants : biodiesel, éthanol et hydrogène.
- Traitement des eaux usées : élimination des contaminants présents dans les eaux usées, notamment l'azote et le phosphore.
- Purification de l'air : élimination du CO2 et d'autres oxydes polluants.
- Alimentation humaine et animale : production de biomasse utilisée pour l'alimentation humaine et animale (la biomasse des algues est produite 30 fois plus rapidement que la biomasse agricole).
- Produits pharmaceutiques : Les algues sont capables de produire de nombreuses substances ayant des applications médicales potentielles.

Que faire ensuite ? Actions pour faire la différence et contribuer à réduire le problème

En plaçant les cylindres connectés d'un photobioréacteur sur le mur extérieur des bâtiments, il est possible d'obtenir de la biomasse algale, de capturer les gaz à effet de serre et d'obtenir un aspect esthétique qui peut améliorer l'image de l'environnement urbain construit. En exploitant les capacités naturelles de photosynthèse des algues, ces photobioréacteurs offrent une méthode durable de capture des émissions de dioxyde de carbone, atténuant ainsi l'impact des gaz à effet de serre sur l'atmosphère. En outre, la culture d'algues pour la production de biomasse est prometteuse en tant que source d'énergie renouvelable, ce qui pourrait réduire la dépendance à l'égard des combustibles fossiles. Cette fusion de la fonctionnalité et de la beauté n'améliore pas seulement l'attrait visuel des environnements urbains, mais sert également de rappel tangible de notre responsabilité collective d'innover pour un avenir plus vert et plus durable.

La mise en œuvre des technologies de captage et de stockage du carbone (CSC) est cruciale. Le CSC consiste à capter les émissions de CO2 provenant des processus industriels et des centrales électriques, à les transporter vers des sites de stockage et à les stocker en toute sécurité dans le sous-sol ou à les utiliser pour la récupération assistée du pétrole. Cela empêche le CO2 de pénétrer dans l'atmosphère et de contribuer au réchauffement de la planète.

Les projets sont créés par les équipes qui assument l'entière responsabilité des données partagées.
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