FR2915404A1 - Reducing carbon dioxide in air using biochemical units, comprises introducing biochemical units, appropriate culture medium and carbon dioxide flow in a reactor, illuminating a reactional mixture, and recuperating a reactional product - Google Patents

Abstract

The process for the reduction of carbon dioxide in air using biochemical units in the presence of a reactional medium and under light effect, comprises introducing the biochemical units, an appropriate culture medium and a carbon dioxide flow originated from an industrial effluent in a reactor (1), illuminating the reactional mixture subjected to temperature and pressure conditions in which the carbon dioxide is in dense state, and recuperating a reactional product in the medium. The process is carried out at a temperature of 40[deg] C and at a pressure of 3-8 MPa.

Description

Procédé de réduction de dioxyde de carbone L'invention concerne un procédéThe invention relates to a method for reducing carbon dioxide.

de réduction de CO2 à l'aide d'unités biochimiques, notamment de chloroplastes et de microorganismes en milieu fluide complexe.  reduction of CO2 using biochemical units, in particular chloroplasts and microorganisms in complex fluid medium.

La limitation de la concentration du CO2 dans l'air constitue un enjeu majeur du point de vue de la gestion de l'environnement. En effet, il paraît maintenant admis que la présence accrue de CO2 dans l'atmosphère a pour effet d'augmenter la température sur terre et affecte au final le climat. Les mesures envisagées ou prises pour freiner ce phénomène incluent l'imposition de quotas d'émission de CO2 par pays. Ces mesures paraissent cependant pour l'heure insuffisantes pour renverser l'évolution actuelle de la présence de CO2 dans l'atmosphère. Différents procédés pour limiter les rejets de CO2 ont été explorés. Par ailleurs, 15 des procédés d'isolation du CO2, par exemple par séquestration, l'absorption chimique ou la cryogénie ont été proposés. Par ailleurs, il a déjà été envisagé de réduire le CO2 par une réaction du type de la photosynthèse, notamment par des traitements biologiques. Ainsi, il a été proposé dans la demande US 2005/0064577 d'utiliser des 20 microorganismes à activité photosynthétique comme des algues pour transformer le CO2 en présence d'eau et de lumière en biomasse. La réaction est conduite en milieu aqueux approprié traversé par le gaz contenant du CO2. La réaction conduit en bilan à réduire le CO2, en présence d'eau et de lumière, en biomasse et en oxygène. Ce procédé génère donc des boues organiques en volume important, qu'il est 25 nécessaire d'éliminer et si possible de valoriser. Le document US 2005/0064577 propose une valorisation de la biomasse pour la production d'hydrogène ou de chaleur. Toutefois, cette technologie n'est pas encore parvenue au niveau industriel. Par ailleurs, la faible vitesse de réaction du procédé global reste un facteur limitant le rendement du procédé décrit. 30 Le brevet US 3,303,608 propose d'appliquer une pression d'environ 70 kPa au-dessus de la pression atmosphérique afin d'améliorer le rendement en oxygène de la photosynthèse d'algues. Selon ce document, des pressions supérieures conduisent toutefois à l'inhibition progressive de la production d'oxygène.  Limiting the concentration of CO2 in the air is a major issue from the point of view of environmental management. Indeed, it seems now accepted that the increased presence of CO2 in the atmosphere has the effect of increasing the temperature on earth and ultimately affects the climate. The measures envisaged or taken to curb this phenomenon include the imposition of CO2 emission quotas by country. However, these measures seem insufficient for the time being to reverse the current evolution of the presence of CO2 in the atmosphere. Various processes to limit CO2 emissions have been explored. In addition, CO2 isolation processes, for example by sequestration, chemical absorption or cryogenics have been proposed. Moreover, it has already been envisaged to reduce CO2 by a reaction of the type of photosynthesis, including biological treatments. Thus, it has been proposed in application US 2005/0064577 to use photosynthetically active microorganisms such as algae to transform CO2 in the presence of water and light into biomass. The reaction is carried out in a suitable aqueous medium through which the CO2-containing gas passes. The reaction leads to a reduction in CO2, in the presence of water and light, in biomass and oxygen. This process therefore generates organic sludges in large volume, which it is necessary to eliminate and if possible to enhance. US 2005/0064577 proposes a valuation of biomass for the production of hydrogen or heat. However, this technology has not yet reached the industrial level. Moreover, the low reaction rate of the overall process remains a factor limiting the yield of the process described. US Pat. No. 3,303,608 proposes to apply a pressure of about 70 kPa above atmospheric pressure in order to improve the oxygen yield of photosynthesis of algae. According to this document, higher pressures, however, lead to the progressive inhibition of oxygen production.

L'invention a donc pour but de proposer un procédé de réduction de CO2 par l'action d'unités biochimiques et notamment de chloroplastes qui soit plus rapide, présente un rendement plus élevé et qui soit économiquement viable, notamment en permettant l'obtention de produits valorisables.  The aim of the invention is therefore to propose a process for reducing CO2 by the action of biochemical units and in particular chloroplasts which is faster, has a higher yield and is economically viable, in particular by making it possible to obtain valuable products.

Ce but est atteint selon l'invention par un procédé de réduction de CO2 à l'aide d'unités biochimiques dans des conditions de température et de pression dans lesquelles le CO2 est à l'état dense. Selon l'invention, il est donc proposé un procédé de réduction de CO2 à l'aide d'unités biochimiques en présence d'un milieu de culture et sous l'effet de lumière, caractérisé en ce qu'il est réalisé dans des conditions de température et de pression auxquelles le CO2 est à l'état dense. Selon un mode de réalisation, le procédé comporte les étapes consistant à : a) introduire dans un réacteur des unités biochimiques et un milieu de culture 15 approprié ; b) introduire un flux comportant du CO2 ; c) illuminer le mélange réactionnel soumis à des conditions de température et de pression auxquelles le CO2 est à l'état dense ; et e) récupérer du milieu réactionnel au moins un produit réactionnel. 20 Avantageusement, les unités biochimiques sont des chloroplastes. En particulier les chloroplastes sont isolés à partir de végétaux tels que les algues et les embryophytes. Par ailleurs, les unités biochimiques peuvent être des organismes unicellulaires photosynthétiques, comme des microalgues. 25 De préférence, le procédé est conduit à une température inférieure à 40 C. Selon un mode de réalisation, le procédé est conduit à une pression comprise dans la plage de 2 à 20 MPa, et tout particulièrement de 3 à 8 MPa. Le produit réactionnel récupéré est un mélange comprenant de préférence un ou plusieurs monosaccharides, oligosaccharides et/ou polysaccharides ou des composés 30 plus complexes comme le carotène. Enfin, selon un mode de réalisation préféré, le flux introduit à l'étape b) provient d'un effluent industriel.  This object is achieved according to the invention by a process for reducing CO2 using biochemical units under conditions of temperature and pressure in which the CO2 is in the dense state. According to the invention, it is therefore proposed a method for reducing CO2 using biochemical units in the presence of a culture medium and under the effect of light, characterized in that it is carried out under conditions temperature and pressure at which the CO2 is in the dense state. According to one embodiment, the method comprises the steps of: a) introducing into a reactor biochemical units and an appropriate culture medium; b) introduce a stream containing CO2; c) illuminating the reaction mixture subjected to temperature and pressure conditions at which the CO2 is in the dense state; and e) recovering from the reaction medium at least one reaction product. Advantageously, the biochemical units are chloroplasts. In particular chloroplasts are isolated from plants such as algae and embryophytes. In addition, the biochemical units can be unicellular photosynthetic organisms, such as microalgae. Preferably, the process is conducted at a temperature below 40 C. According to one embodiment, the process is conducted at a pressure in the range of 2 to 20 MPa, and most preferably 3 to 8 MPa. The recovered reaction product is a mixture preferably comprising one or more monosaccharides, oligosaccharides and / or polysaccharides or more complex compounds such as carotene. Finally, according to a preferred embodiment, the flow introduced in step b) comes from an industrial effluent.

On entend dans le cadre de cet exposé par le terme CO2 à l'état dense désigner un CO2 présentant une masse volumique supérieure à 400 kg/m3. On entend par le terme de unités biochimiques désigner des organismes unicellulaires (des procaryotes ou des algues) ou des chloroplastes isolés, capables de fixer du CO2 par photosynthèse. L'invention repose en particulier sur l'observation que la fixation du CO2 par photosynthèse des unités biochimiques peut être accélérée lorsqu'elle est conduite dans des conditions de température et de pression correspondant à l'état dense du CO2.  In the context of this disclosure, the term CO2 in the dense state refers to a CO2 having a density greater than 400 kg / m3. The term biochemical units refers to unicellular organisms (prokaryotes or algae) or isolated chloroplasts, capable of binding CO2 through photosynthesis. The invention is based in particular on the observation that the CO2 fixation by photosynthesis of biochemical units can be accelerated when it is conducted under conditions of temperature and pressure corresponding to the dense state of CO2.

En effet, dans ces conditions, d'une part, le CO2 est dense et de ce fait présent en une concentration élevée, ce qui favorise la réaction de réduction. D'autre part, le dioxyde de carbone à l'état dense présente des propriétés particulières en termes de solvant. En particulier, le CO2 dense est capable de solubiliser certains des composés synthétisés par les unités biochimiques. De ce fait, les produits peuvent alors être extraits des unités biochimiques et donc du système, ce qui évite les phénomènes de rétro inhibition par accumulation et donc contribue encore à favoriser la réaction de fixation de CO2. Par ailleurs, les produits ainsi extraits des unités biochimiques ne sont pas disponibles pour la production de matière cellulaire et donc de biomasse. On évite ainsi la production de boues organiques encombrantes, difficiles à traiter ou à valoriser. Ainsi, et notamment avec les chloroplastes isolés, le procédé ne met en oeuvre que les premières étapes de la photosynthèse. En effet, dans la nature, les sucres générés au sein de la feuille sont transformés pour participer à la synthèse de réserve comme par exemple l'amidon) ou de constituants cellulaires comme par exemple la cellulose. Ainsi dans le procédé proposé, le CO2 assure à la fois la fonction de réactif et la fonction de solvant. De manière tout à fait surprenante, l'activité photosynthétique des unités biochimiques n'est pas affectée par les conditions de pression appliquées.  Indeed, under these conditions, on the one hand, the CO2 is dense and therefore present in a high concentration, which promotes the reduction reaction. On the other hand, the carbon dioxide in the dense state has particular properties in terms of solvent. In particular, dense CO2 is able to solubilize some of the compounds synthesized by biochemical units. As a result, the products can then be extracted from the biochemical units and thus from the system, which avoids the phenomena of backward inhibition by accumulation and thus further contributes to favoring the CO2 fixation reaction. Moreover, the products thus extracted from the biochemical units are not available for the production of cellular material and therefore of biomass. This avoids the production of bulky organic sludge, difficult to treat or enhance. Thus, and in particular with the chloroplasts isolated, the process implements only the first stages of photosynthesis. In fact, in nature, the sugars generated within the sheet are converted to participate in the synthesis of resist (for example starch) or of cellular constituents, for example cellulose. Thus in the proposed process, CO2 provides both the reagent function and the solvent function. Quite surprisingly, the photosynthetic activity of the biochemical units is not affected by the pressure conditions applied.

Contrairement aux procédés connus, le procédé proposé n'a pas pour produit principal la biomasse issue de la croissance des unités biochimiques, mais des composés intermédiaires extraits des unités biochimiques grâce aux propriétés particulières du CO2 dans les conditions du procédé.  In contrast to the known processes, the proposed process does not have as main product the biomass resulting from the growth of the biochemical units, but the intermediate compounds extracted from the biochemical units thanks to the particular properties of the CO2 under the conditions of the process.

Selon l'expérience de Calvin, le premier composé formé par la photosynthèse, après moins de 5 secondes est l'acide phosphoglycérique (APG). Ensuite se forment des produits tels que des glucides, des acides organiques, des acides aminés, mais aussi des provitamines comme le carotène.  According to the Calvin experiment, the first compound formed by photosynthesis, after less than 5 seconds is phosphoglyceric acid (APG). Then products such as carbohydrates, organic acids, amino acids, but also provitamins such as carotene are formed.

L'extraction des produits réactionnels est réalisée au fur et à mesure de leur synthèse par l'effet solvant du CO2. Ainsi, le procédé proposé permet la réduction du CO2 et génère de l'oxygène ainsi que des composés chimiques carbonés de faible poids moléculaire. Ces composés peuvent être aisément séparés et purifiés. Ils peuvent être ensuite utilisés par exemple dans les synthèses chimiques et constituent de ce fait des produits valorisables.  The extraction of the reaction products is carried out as and when they are synthesized by the solvent effect of CO2. Thus, the proposed process allows the reduction of CO2 and generates oxygen as well as low molecular weight carbon compounds. These compounds can be easily separated and purified. They can then be used for example in chemical syntheses and thus constitute valuable products.

L'invention sera décrite plus en détail au moyen de la figure en annexe, laquelle montre : Fig. unique un schéma de principe d'un dispositif adapté pour la mise en oeuvre d'un mode de réalisation du procédé selon l'invention.  The invention will be described in more detail by means of the appended figure, which shows: FIG. unique schematic diagram of a device adapted for implementing an embodiment of the method according to the invention.

Le principe de fonctionnement du procédé est expliqué au moyen d'un dispositif pour sa mise en oeuvre schématisé à la figure unique.  The operating principle of the method is explained by means of a device for its implementation shown schematically in the single figure.

Le réacteur 1 est adapté pour fonctionner sous pression et pour recevoir les unités biochimiques. Il peut s'agir en particulier d'organismes unicellulaires (des procaryotes ou des algues) ou des chloroplastes isolés. Les chloroplastes peuvent notamment être isolés à partir de végétaux choisis parmi les algues, ou les embryophytes (comme les épinards).  The reactor 1 is adapted to operate under pressure and to receive the biochemical units. It may be in particular unicellular organisms (prokaryotes or algae) or isolated chloroplasts. Chloroplasts can in particular be isolated from plants selected from algae, or embryophytes (such as spinach).

L'utilisation des chloroplastes isolés est préférée car l'extraction des produits intermédiaires est plus simple, ce qui permet d'accélérer la réaction de photosynthèse. En outre dans ces conditions de mise en oeuvre avec des chloroplastes, le dispositif présente une densité de sites actifs par unité de surface exposée à la lumière supérieure aux végétaux d'un facteur de 2 à 10 voire davantage.  The use of isolated chloroplasts is preferred because the extraction of intermediate products is simpler, which accelerates the photosynthesis reaction. In addition, under these conditions of use with chloroplasts, the device has a density of active sites per unit area exposed to light above the plants by a factor of 2 to 10 or more.

Dans une variante du procédé, les unités biochimiques sont des microorganismes. Les microorganismes sont particulièrement intéressants car ils ne nécessitent pas d'étape d'extraction de la plante et sont de ce fait aisément disponibles. Avantageusement, on peut choisir des microorganismes susceptibles de produire des molécules valorisables, par exemple des microalgues capables de générer du carotène.  In one variant of the process, the biochemical units are microorganisms. Microorganisms are particularly interesting because they do not require a step of extraction of the plant and are therefore readily available. Advantageously, one can choose microorganisms capable of producing valuable molecules, for example microalgae capable of generating carotene.

Le réacteur 1 comporte par ailleurs des moyens d'illumination permettant d'exposer le mélange réactionnel à la lumière nécessaire pour la réaction de photosynthèse. Selon un mode de réalisation préféré, le réacteur présente des parois au moins partiellement transparentes à la lumière utilisée, par exemple sous forme d'hublots 2. En alternative, il est possible d'envisager l'introduction de la lumière dans le réacteur, par exemple au moyen de dispositifs lumineux prévus dans l'enceinte du réacteur. La lumière nécessaire pour la réaction peut provenir de différentes sources. De préférence, le spectre de la lumière utilisée est proche de celui du soleil, auquel sont adaptées les unités biochimiques. Avantageusement, la lumière utilisée est la lumière solaire. Cependant, la lumière solaire ne permet pas le fonctionnement continu du procédé. Il est également possible d'envisager l'exposition à des sources de lumière artificielles, telles que des lampes à fluorescence. L'intensité de la lumière n'est pas critique, sinon qu'elle aura une influence notable sur le rendement obtenu. Un éclairement avec une intensité à saturation des unités biochimiques est préféré, car il permet d'améliorer encore le rendement de la réaction. Par ailleurs, le réacteur 1 comporte une entrée 3 pour l'introduction du flux comportant le CO2.  The reactor 1 also comprises illumination means for exposing the reaction mixture to the light necessary for the photosynthesis reaction. According to a preferred embodiment, the reactor has walls at least partially transparent to the light used, for example in the form of portholes 2. Alternatively, it is possible to envisage the introduction of light into the reactor, for example example by means of light devices provided in the enclosure of the reactor. The light needed for the reaction can come from different sources. Preferably, the spectrum of the light used is close to that of the sun, to which the biochemical units are adapted. Advantageously, the light used is sunlight. However, sunlight does not allow the continuous operation of the process. It is also possible to consider exposure to artificial light sources, such as fluorescent lamps. The intensity of the light is not critical, except that it will have a notable influence on the yield obtained. Illumination with saturation intensity of the biochemical units is preferred because it further improves the efficiency of the reaction. In addition, the reactor 1 has an inlet 3 for the introduction of the flow comprising the CO2.

Le CO2 présent dans le milieu réactionnel n'est généralement pas introduit sous forme pure mais mélangé à de l'azote, de l'oxygène, des oxydes d'azote, ou encore d'autres composés. En effet, un des avantages du procédé selon l'invention est le fait qu'il n'est pas limité à une teneur en CO2 élevée. Le flux gazeux comportant du CO2 pourra également comporter des liquides ou solides. De préférence, il peut s'agir d'effluents gazeux ou de fumées, notamment d'origine industrielle. En effet, la plupart des procédés thermiques qui utilisent des matériaux carbonés comme le pétrole, le gaz ou le charbon, génèrent du CO2 à la combustion. Ainsi les secteurs de l'énergie font partie des plus importants à émettre du CO2 dans l'air. Les gaz de combustion ainsi produits peuvent donc être traités par le procédé décrit. Par ailleurs, les gaz contenus dans les poches de gaz percées lors de l'exploitation de gisements de pétrole présentent une forte teneur en CO2 qu'il peut être intéressant de traiter.  The CO2 present in the reaction medium is generally not introduced in pure form but mixed with nitrogen, oxygen, nitrogen oxides, or other compounds. Indeed, one of the advantages of the process according to the invention is the fact that it is not limited to a high CO2 content. The gas stream comprising CO2 may also include liquids or solids. Preferably, it may be gaseous effluents or fumes, in particular of industrial origin. Indeed, most thermal processes that use carbonaceous materials such as oil, gas or coal, generate CO2 at combustion. Thus the energy sectors are among the most important to emit CO2 in the air. The combustion gases thus produced can therefore be treated by the process described. Moreover, the gases contained in the pockets of gas drilled during the exploitation of oil deposits have a high CO2 content that can be interesting to treat.

Le réacteur 1 comporte par ailleurs une entrée 4 pour l'introduction du H20 et du milieu de culture. Selon un mode de réalisation du dispositif, l'alimentation en eau et milieu de culture est faite séparément. Le milieu de culture doit avoir une salinité et un pH adaptés. II comporte les composés nécessaires pour assurer l'activité photocatalytique des unités biochimiques. II s'agit notamment d'agents nutritionnels. Leur nature et quantité dépendent largement de la nature des unités biochimiques choisies. Des milieux de culture appropriés pour les différentes unités biochimiques envisagées sont connus de l'homme du métier. Pour des algues marines, on peut ainsi utiliser un milieu à base d'eau de mer reconstituée tamponné (pH légèrement alcalin) auxquels on ajoute des sels minéraux (nitrates, potassium, phosphates) et des vitamines comme la biotine, l'acide folique et l'inositol. Pour les chloroplastes isolés, on peut utiliser un milieu contenant du sucre comme le saccharose ou le mannitol, un chélateur comme l'acide éthylènediamine tetraacétique (EDTA) par exemple, un agent réducteur comme le DTT (dithiothréitol), un agent de régulation du pH comme le pyrophosphate de sodium, du chlorure de magnésium, de l'albumine bovine (BSA) dans un tampon comme Hepes ou Tricine. Le pH du milieu de culture est ajusté à une valeur compatible avec une activité photosynthétique des unités biologiques choisies. Généralement, la valeur du pH est comprise entre 5 et 9, de préférence entre 6 et 8 et tout particulièrement entre 7 et 8.  The reactor 1 also comprises an inlet 4 for introducing the H 2 O and the culture medium. According to one embodiment of the device, the water supply and culture medium is made separately. The culture medium must have a suitable salinity and pH. It comprises the compounds necessary to ensure the photocatalytic activity of the biochemical units. These include nutritional agents. Their nature and quantity depend largely on the nature of the chosen biochemical units. Suitable culture media for the various biochemical units envisaged are known to those skilled in the art. For marine algae, it is thus possible to use a medium based on buffered reconstituted seawater (slightly alkaline pH) to which are added mineral salts (nitrates, potassium, phosphates) and vitamins such as biotin, folic acid and inositol. For isolated chloroplasts, it is possible to use a medium containing sugar such as sucrose or mannitol, a chelator such as ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) for example, a reducing agent such as DTT (dithiothreitol), a pH regulating agent. such as sodium pyrophosphate, magnesium chloride, bovine albumin (BSA) in a buffer such as Hepes or Tricine. The pH of the culture medium is adjusted to a value compatible with a photosynthetic activity of the biological units chosen. Generally, the pH value is between 5 and 9, preferably between 6 and 8 and most preferably between 7 and 8.

Le réacteur comporte par ailleurs des moyens de régulation thermique et d'application d'une pression (non illustrés). La température du procédé est de préférence choisie de manière à être compatible avec l'activité des unités biochimiques. Aussi, le procédé est généralement conduit à une température comprise dans la plage de 10 à 80 C, en particulier à une température inférieure à 40 C. Particulièrement préférée est la température ambiante, c'est-à-dire comprise entre 20 et 30 C car à cette température, l'activité enzymatique impliquée dans la photosynthèse est généralement maximale. La pression régnant dans le réacteur peut être déterminée en fonction de la température choisie, de sorte que les deux paramètres définissent un état dense du CO2 (> 400 kglm3). De préférence, la pression est comprise dans la plage de 2 à 20 MPa et en particulier dans la plage de 3 à 8 MPa. Généralement, on n'observe pas d'amélioration au-delà d'une certaine pression. Aussi, de manière encore plus préférée, le procédé est conduit à une pression de 2 à 10 MPa.  The reactor further comprises means for thermal regulation and application of pressure (not shown). The temperature of the process is preferably selected to be compatible with the activity of the biochemical units. Also, the process is generally conducted at a temperature in the range of 10 to 80 C, in particular at a temperature below 40 C. Particularly preferred is the ambient temperature, that is to say between 20 and 30 C because at this temperature, the enzymatic activity involved in photosynthesis is generally maximal. The pressure in the reactor can be determined according to the chosen temperature, so that both parameters define a dense state of CO2 (> 400 kglm3). Preferably, the pressure is in the range of 2 to 20 MPa and in particular in the range of 3 to 8 MPa. Generally, no improvement is observed beyond a certain pressure. Also, even more preferably, the process is conducted at a pressure of 2 to 10 MPa.

Le réacteur comporte par ailleurs une sortie 5 est prévue pour soutirer les unités biochimiques à remplacer. Le réacteur comporte enfin des moyens permettant la séparation d'une part de l'oxygène formé du milieu réactionnel et d'autre part des produits intermédiaires synthétisés dissous dans le CO2. La séparation de l'oxygène a pour avantage principal de limiter la photorespiration, laquelle diminue le rendement de la photosynthèse. Selon le mode de réalisation illustré, une seconde sortie 6 est prévue pour séparer les composantes gazeuses, notamment le CO2 et l'oxygène du mélange réactionnel. La pression est réglée en aval de la sortie 6 par une première vanne de détente 7 de manière à permettre la séparation de l'oxygène, du mélange dans le séparateur d'oxygène 8 subséquent. L'oxygène séparé est évacué du système par une sortie 9. Le flux gazeux exempt d'oxygène passe par une sortie 10 en aval de laquelle est placée une seconde vanne de détente 11 permettant la séparation des produits valorisables du mélange par une sortie 13 d'un séparateur 12 adapté placé en aval. En fonction des unités biochimiques utilisées, les produits valorisables seront généralement différents. Ainsi, par exemple avec des chloroplastes extraits de feuilles sont obtenus des sucres en C3 (glycéraldéhyde-3-phosphate). Les sucres générés peuvent être valorisés de manière similaire à ceux issus de la betterave, éventuellement après transformation, dans l'industrie agroalimentaire et à titre de bio-carburant. Une sortie 14 est prévue pour reconduire le mélange comportant le CO2 libéré des produits valorisables vers le réacteur 1 au moyen d'une pompe de circulation 15. Ainsi, les produits synthétisés par les unités biochimiques sont extraits en continu du fait de leur bonne solubilité dans le CO2 dans les conditions régnant dans le réacteur. Aussi, ils sont éliminés du système de l'unité biochimique, ce qui évite une inhibition progressive des réactions. Le procédé peut être conduit en mode batch ou en mode continu. De préférence, il est conduit en mode continu.  The reactor further comprises an outlet 5 is provided to withdraw the biochemical units to be replaced. The reactor finally comprises means for separating, on the one hand, the oxygen formed from the reaction medium and, on the other hand, the synthesized intermediate products dissolved in the CO2. The main advantage of oxygen separation is to limit photorespiration, which reduces the efficiency of photosynthesis. According to the illustrated embodiment, a second outlet 6 is provided for separating the gaseous components, in particular the CO 2 and the oxygen from the reaction mixture. The pressure is adjusted downstream of the outlet 6 by a first expansion valve 7 so as to allow the separation of oxygen from the mixture in the subsequent oxygen separator 8. The separated oxygen is discharged from the system via an outlet 9. The oxygen-free gas stream passes through an outlet 10 downstream of which is placed a second expansion valve 11 allowing the separation of the products that can be upgraded from the mixture through an outlet 13. a suitable separator 12 placed downstream. Depending on the biochemical units used, the recoverable products will generally be different. Thus, for example with chloroplasts extracted from leaves are obtained sugars C3 (glyceraldehyde-3-phosphate). The sugars generated can be recovered in a manner similar to that from beet, possibly after processing, in the food industry and as bio-fuel. An outlet 14 is provided to extend the mixture comprising the CO2 released from the recoverable products to the reactor 1 by means of a circulation pump 15. Thus, the products synthesized by the biochemical units are extracted continuously because of their good solubility in CO2 under the conditions prevailing in the reactor. Also, they are eliminated from the biochemical unit system, which avoids a gradual inhibition of reactions. The process can be conducted in batch mode or in continuous mode. Preferably, it is conducted in continuous mode.

Le procédé peut être mis en oeuvre comme suit. Les unités biochimiques sont placées dans le réacteur dans lequel est ensuite introduit un flux contenant ou constitué par du CO2, l'eau et le milieu de culture. Le mélange réactionnel est porté à une température et soumis à la pression telles que le CO2 se trouve à l'état dense. Le mélange réactionnel forme alors un fluide complexe.  The method can be implemented as follows. The biochemical units are placed in the reactor, into which a stream containing or consisting of CO2, water and the culture medium is then introduced. The reaction mixture is brought to a temperature and subjected to pressure such that the CO2 is in the dense state. The reaction mixture then forms a complex fluid.

Avantageusement, le CO2 est présent en excès par rapport à la quantité stoechiométrique, afin de favoriser l'extraction des produits valorisables des unités biochimiques par solubilisation. Le mélange réactionnel est alors illuminé de manière continue ou de manière intermittente afin que les unités biochimiques puissent réaliser la photosynthèse. Le mélange réactionnel comprend alors les produits de départ, à savoir le CO2, l'eau, les unités biochimiques et le milieu de culture, ainsi que les produits formés par la photosynthèse, notamment l'oxygène et d'autres gaz et des produits intermédiaires plus complexes tels que des glucides comme les monosaccharides, oligosaccharides, polysaccharides, ainsi que d'autres composés tels que le carotène. Les produits intermédiaires et l'oxygène sont extraits du mélange réactionnel, de préférence en continu. Certains paramètres, tels que les solubilités dans le milieu des produits de départ et/ou formés, sont très sensibles aux conditions de pression et de température. Ces paramètres peuvent servir à piloter la réaction pour une intensité lumineuse donnée.  Advantageously, the CO2 is present in excess with respect to the stoichiometric amount, in order to promote the extraction of the recoverable products from the biochemical units by solubilization. The reaction mixture is then illuminated continuously or intermittently so that the biochemical units can perform photosynthesis. The reaction mixture then comprises the starting materials, namely CO2, water, biochemical units and the culture medium, as well as the products formed by photosynthesis, in particular oxygen and other gases and intermediate products. more complex such as carbohydrates such as monosaccharides, oligosaccharides, polysaccharides, as well as other compounds such as carotene. Intermediates and oxygen are extracted from the reaction mixture, preferably continuously. Certain parameters, such as the solubilities in the medium of the starting and / or formed products, are very sensitive to pressure and temperature conditions. These parameters can be used to control the reaction for a given light intensity.

La réalisation du procédé dans les conditions énoncées peut permettre d'améliorer la cinétique de la réaction de photosynthèse d'un facteur 10 à 100. II devient ainsi possible d'envisager le traitement de quantités importantes de gaz à teneur en CO2 avec un rendement acceptable. En outre, la réaction peut être économiquement viable dans la mesure où elle permet l'accès à des composés aisément valorisables. Aussi, les conditions particulières du procédé permettent une exploitation à échelle industrielle. Le procédé proposé répond donc à des enjeux majeurs liés à notre développement économique dans une logique du respect de l'environnement. En effet, il permet de traiter un déchet, le CO2, en générant des produits valorisables, sans rejets nocifs et en ne nécessitant que peu d'énergie (autre que l'énergie lumineuse).  The realization of the process under the stated conditions can make it possible to improve the kinetics of the photosynthesis reaction by a factor of 10 to 100. It thus becomes possible to envisage the treatment of large quantities of CO2-containing gases with an acceptable yield. . In addition, the reaction can be economically viable insofar as it allows access to easily recoverable compounds. Also, the particular conditions of the process allow exploitation on an industrial scale. The proposed process therefore responds to major challenges related to our economic development in a logic of respect for the environment. Indeed, it makes it possible to treat a waste, CO2, by generating valuable products, without harmful discharges and by requiring only little energy (other than the luminous energy).

Claims (11)

REVENDICATIONS 1. Procédé de réduction de CO2 à l'aide d'unités biochimiques en présence d'un milieu réactionnel et sous l'effet de lumière, caractérisé en ce qu'il est réalisé dans des conditions de température et de pression auxquelles le CO2 est à l'état dense.  A method for reducing CO2 using biochemical units in the presence of a reaction medium and under the effect of light, characterized in that it is carried out under conditions of temperature and pressure at which CO2 is in the dense state. 2. Procédé selon la revendication 1, comportant les étapes consistant à : a) introduire dans un réacteur des unités biochimiques et un milieu de culture approprié ; b) introduire un flux comportant du CO2 ; c) illuminer le mélange réactionnel soumis à des conditions de température et de pression auxquelles le CO2 est à l'état dense ; et e) récupérer du milieu réactionnel au moins un produit réactionnel.  The process of claim 1, comprising the steps of: a) introducing into a reactor biochemical units and a suitable culture medium; b) introduce a stream containing CO2; c) illuminating the reaction mixture subjected to temperature and pressure conditions at which the CO2 is in the dense state; and e) recovering from the reaction medium at least one reaction product. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les unités biochimiques sont des chloroplastes.  The method of claim 1 or 2, wherein the biochemical units are chloroplasts. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les unités biochimiques sont des organismes unicellulaires photosynthétiques.  The method of claim 1 or 2, wherein the biochemical units are unicellular photosynthetic organisms. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les chloroplastes sont isolés à partir de végétaux tels que les algues et les embryophytes.  5. Method according to one of claims 1 to 4, wherein the chloroplasts are isolated from plants such as algae and embryophytes. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le procédé est 25 conduit à une température inférieure à 40 C.  6. Method according to one of claims 1 to 5, wherein the process is conducted at a temperature below 40 C. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le procédé est conduit à une pression comprise dans la plage de 2 à 20 MPa. 30  7. The process according to one of claims 1 to 6, wherein the process is conducted at a pressure in the range of 2 to 20 MPa. 30 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le procédé est conduit à une pression comprise dans la plage de 3 à 8 MPa.20  The process according to one of claims 1 to 7, wherein the process is conducted at a pressure in the range of 3 to 8 MPa. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le produit réactionnel est un mélange comprenant un ou plusieurs monosaccharides, oligosaccharides et/ou polysaccharides.  9. Process according to one of claims 1 to 8, wherein the reaction product is a mixture comprising one or more monosaccharides, oligosaccharides and / or polysaccharides. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel le produit réactionnel comprend du carotène.  The process according to one of claims 1 to 9, wherein the reaction product comprises carotene. 11. Procédé selon l'une des revendications 2 à 10, dans lequel le flux introduit à l'étape b) provient d'un effluent industriel.10  11. Method according to one of claims 2 to 10, wherein the flow introduced in step b) comes from an industrial effluent.10.