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Résumé :
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Le présent projet consiste en 1er lieu à faire un apprentissage à la conception et l’opérationnalisation d’un système de culture des microalgues à l’échelle du laboratoire, avec un essai d’optimisation des conditions de culture par le contrôle de la température des cultures à travers la mise en place d’un système de monitoring IoT et contrôle thermique. Il consiste également à faire l’évaluation des performances de croissance des microalgues dans un milieu de culture à base d’eau de pisciculture riche en déchets de poissons dans le cadre d’une approche intégrée et d’économie circulaire, combinant une double valorisation de l’eau à travers la pisciculture et la culture des microalgues. Une 1 ère phase exploratoire avec des cultures de l’espèce S.sp. dans des conditions ambiantes de la salle de culture et sous lumière naturelle (utilisant l’éclairement sans incidence directe des rayons solaires), avec l’utilisation de l’eau de pisciculture comme milieu de culture, a montré que la lumière naturelle peut favoriser initialement une bonne croissance durant la période tempérée mais pas durant l’été où la température et l’éclairement sont très élevés. L’étude comparative entre les cultures sur milieux conventionnels (BG11 ou F/2) des quatre espèces utilisées (N. gaditana, T. chuii, I. galbana et S. sp.) sous lumière naturelle et artificielle de type LED a montré que la lumière LED assure une croissance plus régulière et reproductible, malgré des densités cellulaires légèrement inférieures nécessitant une optimisation au-delà de 2000 lux. Les valeurs de DO₆₈₀, de taux de croissance spécifique (µ) et de temps de dédoublement (TD) indiquent que N. gaditana atteint 0,986 (µ = 0,107 j⁻¹, TD = 145,6 h) sous lumière naturelle contre (µ = 0,072 j⁻¹, TD = 231,0 h) sous LED ; T. chuii 0,876 (µ = 0,198 j⁻¹, TD = 84,0 h) contre 0,523 (µ = 0,122 j⁻¹, TD = 136,0 h) ; I. galbana 0,678 (µ = 0,110 j⁻¹, TD = 151,2 h) contre 0,336 (µ = 0,056 j⁻¹, TD = 297,0 h) ; et S. sp. 0,205 (µ = 0,154 j⁻¹, TD = 108,0 h) contre 0,231 (µ = 0,136 j⁻¹, TD = 122,0 h). L’étude comparative entre les cultures sur milieu conventionnel (BG11 et F/2 utilisés comme témoins) et sur eau de pisciculture enrichie en oligoéléments (EP-OLG) appliquée à S.sp. et N.gaditana a montré que les performances de croissance sont équivalentes entre les témoins et l’EP-OLG, avec une différence non significative (p > 0,05). Les résultats démontrent ainsi la possibilité d’utiliser l’eau de pisciculture comme alternative aux milieux conventionnels. Pour S. sp., les valeurs obtenues sont DOₘₐₓ = 0,155 sous BG11 contre DOₘₐₓ = 0,249 sous EP-OLG, avec des taux de croissance µ = 0,198 ± 0,029 j⁻¹ et 0,213 ± 0,062 j⁻¹ et des temps de dédoublement de 83,8 ± 12,3 h et 77,9 ± 22,7 h respectivement. Pour N. gaditana, les cultures sur F/2 et sur EP35‰-OLG montrent DOₘₐₓ = 0,592 contre 0,485, avec des taux de croissance µ = 0,1844 ± 0,004 j⁻¹ et 0,1308 ± 0,0043 j⁻¹ et des temps de dédoublement de 90,2 ± 2,4 h et 127,2 ± 4,2 h respectivement, confirmant la proximité des performances de croissance entre les deux milieux. L’analyse nutritionnelle révèle que les milieux BG11 et F/2 subissent un épuisement azoté important après 15 jours de culture, avec plus de 89 % des nitrates consommés, tandis que les milieux à base d’eau de pisciculture enrichie (EP-OLG et EP35‰-OLG) présentent une consommation absolue plus élevée (17,5–25,8 mg/L contre 11,3–12,0 mg/L pour les standards) tout en maintenant une disponibilité résiduelle en azote plus longue. Le phosphate est également fortement consommé dans tous les milieux (> 85 %), mais ses concentrations résiduelles demeurent plus élevées dans les milieux enrichis (1,2–1,7 mg/L contre 0,4–0,7 mg/L dans les milieux standards), bien que le besoin en cet élément reste plus faible que celui en nitrates. Le système de contrôle thermique modulaire développé, combinant chauffage par conduction et refroidissement par injection d’air froid, a été conçu et validé expérimentalement. Il permet de maintenir la température dans une plage cible (±0,5 °C) malgré les fluctuations ambiantes, avec une efficacité énergétique remarquable (0,8 kWh/jour pour 5L). La plateforme de monitoring automatisée IoT, basée sur Arduino Uno et ESP32, assure un suivi continu et fiable de la température, de la luminosité et de la turbidité via des capteurs redondants toutes les 5 minutes avec une précision de 92±3%, avec stockage local et visualisation en temps réel via Blynk, incluant des alertes contextuelles. Ces résultats confirment qu’une approche low-tech, basée sur la valorisation de ressources recyclées et des systèmes automatisés économiques, peut maintenir une productivité équivalente aux références conventionnelles tout en réduisant significativement les coûts opérationnels. La simplicité délibérée du dispositif en fait une solution adaptable à des contextes variés, ouvrant des perspectives pour des applications décentralisées en économie circulaire.
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