Evaluer l’opportunité du · 2018-05-23 · La culture de spiruline & microalgues: où en...

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« Evaluer l’opportunité du développement économique de la filière des microalgues (positionnement marché, volet réglementaire, potentiel de développement) » Restitution de l’étude commanditée par le Conseil Régional de Bretagne (sept-déc 2017) Ploufragan, le 17 avril 2018

Transcript of Evaluer l’opportunité du · 2018-05-23 · La culture de spiruline & microalgues: où en...

« Evaluer l’opportunité du

développement économique de la

filière des microalgues(positionnement marché, volet réglementaire,

potentiel de développement) »

Restitution de l’étude commanditée

par le Conseil Régional de Bretagne (sept-déc 2017)

Ploufragan, le 17 avril 2018

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Pourquoi une étude sur la filière

microalgues ?

Sollicitation croissante de la Région pour accompagner des projets d’activité

de production, de transformation ou de valorisation des microalgues.Des projets aux dimensionnements très variés (industriel/artisanal – production primaire/R&D)

D’où le souhait de disposer d’une vision globale et chiffrée sur :Les techniques de production et les conditions réglementaires d’installation en culture de

microalgues ;

L’état des lieux du marché mondial, et de son évolution ;

Des éléments de prospective pour le développement de la production en Bretagne ;

Un retour d’expérience sur les stratégies d’accompagnement de filière menée par d’autres pays

ces dernière années.

Pour permettre la définition d’une stratégie coordonnée de développement

de filière des microalgues en Bretagne.

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Contexte et méthodologie de

l’étude

Etude menée par un prestataire, D&Consultants.

Période : septembre à décembre 2017.

Moyens :Analyse bibliographique (env 50 sources).

+ de 30 entretiens auprès de producteurs de microalgues, d’industriels du

secteur, d’organismes de recherches, d’experts et d’institutionnels.

1 atelier de travail à Lorient le 22/11 (env 20 acteurs).

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Sommaire

1. La culture de spiruline & microalgues : où en

sommes-nous ?

2. Les conditions réglementaires pour s’installer en

production de microalgues

3. Le marché des microalgues : état des lieux de

l’offre et de la demande

4. La filière des microalgues en Bretagne : 4 grands

constats et pistes d’actions

La culture de spiruline & microalgues :

où en sommes-nous ?

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Spiruline & Microalgues : de quoi

s’agit-il ?

Micro-organismes photosynthétiques

Procaryotes Eucaryotes

Cyanobactéries

Algues vertes(ex : chlorelle)

SpirulineArthrospira platensis

Diatomées

CryptomonadesAlgues rouges

Euglenophytes

Microalgues

Source : Fédération des

Spiruliniers de France

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Comment se développent les

microalgues ?

3 grands types de microalgues, selon leur mode de nutrition :

A métabolisme autotrophe :

Appel à la photosynthèse :

Rayons solaires ou lumière artificielle => énergie

+ carbone inorganique (CO2 ou HCO3) => synthèse du carbone organique

A métabolisme hétérotrophe :

Carbone organique (sucres ou petites molécules organiques) => énergie

A métabolisme mixotrophe :

Mobilisent un métabolisme autotrophe ou hétérotrophe selon conditions

environnementales et éléments disponibles

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Quels types de culture pour les

microalgues ?

4 techniques de production de microalgues ayant fait

l’objet d’un déploiement industriel :

La culture autotrophe en bassins (ouverts ou fermés)

Source : Rapport d’étude D&Consultants – Déc 2017

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Les 4 modes de production de

microalgues

La culture autotrophe en bassins (ouverts ou fermés)

Source : Rapport d’étude D&Consultants – Déc 2017

Bassins clos (quelques cm de profondeur),

saturés de matière organique et de soude.

Milieu de culture est brassé et circule en

permanence.

Apports en minéraux réguliers.

Collecte par prélèvement.

Avantages Limites technico-économiques

Investissement initial (CAPEX) peu important

Coûts de production (OPEX) maitrisés

Faible rendement : < 1 g matière sèche /

litre

Choix d’espèces limité

Nécessité de grandes surfaces (contrainte de

localisation)

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Quels types de culture pour les

microalgues ?

4 techniques de production de microalgues ayant fait

l’objet d’un déploiement industriel :

La culture autotrophe en photobioréacteurs (PBR)

Source : Rapport d’étude D&Consultants – Déc 2017

avril 18 DIMER - SPECH11

Les 4 modes de production de

microalgues

Avantages Limites technico-économiques

Meilleur contrôle des conditions opératoires.

Meilleure sélectivité des espèces.

Possibilité de coupler avec des unités

industrielles pour récupérer le CO2 et la

chaleur dégagée par l’usine.

Amélioration mineure du rendement de

production (< 5 g MS / litre).

Risque de formation de radicaux libres

toxiques (inhibition de la photosynthèse) via

les rayonnements UV ou l’accumulation

d’oxygène.

Risque d’emballement de la montée en

température.

Coûts de production très élevés.

Nettoyage délicat en cas de contamination.

Source : Rapport d’étude D&Consultants – Déc 2017

La culture autotrophe en photobioréacteurs (PBR)

= optimisation de la culture en

bassins : le milieu de culture circule

dans des enceintes transparents pour

un + grand échange avec la lumière.

3 types : à plat, tubulaires et à

colonne verticale.

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Quels types de culture pour les

microalgues ?

4 techniques de production de microalgues ayant fait

l’objet d’un déploiement industriel :

La culture hétérotrophe en fermenteurs

Source : Rapport d’étude D&Consultants – Déc 2017

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Les 4 modes de production de

microalgues

Avantages Limites technico-économiques

Productivité augmentée ++ (jusqu’à 100 g MS

/ litre).

Produits obtenus de très grande qualité.

Peu de risques de contamination (milieu

confiné).

Pas de contraintes de localisation.

Investissement initial (CAPEX) important.

Coûts de production (OPEX) élevés (achat de

substrats).

Synthèse de certaines molécules produites en

autotrophie non réalisable.

Utilise un substrat (carbone organique) comme source

énergétique (pas de lumière).

Rupture technologique, émerge dans les 1990’s en Asie,

puis en Amérique du Nord (Market – Solazyme).

Source : Rapport d’étude

D&Consultants – Déc 2017

La culture hétérotrophe en fermenteurs

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Quels types de culture pour les

microalgues ?

4 techniques de production de microalgues ayant fait

l’objet d’un déploiement industriel :

La mixotrophie à dominante hétérotrophe

Source : La Tribune (Pascal Rabiller) – Mini-lignes de

production du laboratoire de Fermentalg

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Les 4 modes de production de

microalgues

Avantages Limites technico-économiques

Productivité très importante (jusqu’à 250 g

MS / litre).

Elargissement à la synthèse de molécules

d’intérêt ne pouvant être produites par

hétérotrophie pure.

Investissement initial (CAPEX) important.

Coûts de production (OPEX) élevés (achat de

substrats).

= Introduire de la lumière (mais en faible quantité)

dans des fermenteurs hétérotrophes.

Photorécepteurs de la cellule activés =>

augmentation de la productivité (substrat organique

+ lumière).

La mixotrophie à dominante hétérotrophe

Source : La Tribune (Pascal Rabiller) – Mini-lignes

de production du laboratoire de Fermentalg

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En synthèse sur la culture de

microalgues

Coûts de culture restent très élevésEntre 5 et 70 $ (4 et 57 €) / kg matière sèche

Bassins = ce qui nécessite le moins de CAPEX et OPEX

Données encore peu précises des coûts à grande échelle (hors bassins).

Rendements différenciés selon les types de culture :

Type de culture Rendement (en gramme

de matière sèche / litre)

Autotrophe (Bassins) 1 g MS / l

Autotrophe (Photobioréacteurs) 5 g MS / l

Hétérotrophe (Fermenteurs) 100 g MS / l

Mixotrophie à dominante hétérotrophe

(Fermenteurs)

250 g MS / l

Les conditions réglementaires pour

s’installer en production de microalgues

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Aperçu du parcours d’installation

et chemin réglementaire

Source : Rapport d’étude D&Consultants – Déc 2017

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Le parcours d’installation et

chemin réglementaire1 – Formation et installation

Source : Rapport d’étude D&Consultants – Déc 2017

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Le parcours d’installation et

chemin réglementaire2 – La production certifiée /labellisée

Source : Rapport d’étude D&Consultants – Déc 2017

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Le parcours d’installation et

chemin réglementaire3 – La réglementation applicable selon les

marchés applicatifs

Source : Rapport d’étude D&Consultants – Déc 2017

Le marché des microalgues :

état des lieux de l’offre et de la demande

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Quelle offre de microalgues à

l’échelle mondiale ?

24%

23%

20%

10%

7%

9%

7%

Production mondiale de microalgues

USA Chine UE Inde Japon Asie du Sud-Est Autre

40% de la

production

mondiale

de spiruline

10 000 tonnes / an

60 t / an

50 % = spiruline

20 % = chlorelle

10 % = dunaliella

+ 3,05 % TCAM

(2016-2021)

Source : Rapport d’étude D&Consultants – Déc 2017

Total Asie =

49% de la

production

mondiale

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Quelle valorisation du marché

des microalgues ?

10 000 tonnes

254 millions €

Source : Rapport d’étude D&Consultants – Déc 2017

Prix de vente de la spiruline et de la chlorelle

selon les zones de production (prix/kg)

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Comment valorise-t-on les

microalgues ?

Les voies de valorisation et marchés potentiels des microalgues

Source : Rapport d’étude D&Consultants – Déc 2017

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Les marchés applicatifs pour les

microalgues

Source : Rapport d’étude D&Consultants – Déc 2017

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Une valorisation inversement

proportionnelle au volume vendu

Source : Rapport d’étude D&Consultants – Déc 2017

Focus sur le marché

« Alimentation humaine » (food)

En Europe, seules 4 espèces de microalgues sont autorisées à la

consommation humaine sans transformation :

Spiruline ou Arthrospira platensis (1981)

Consommée sous forme fraiche ou séchée, pour ses propriétés nutritionnelles

(forte teneur en protéines, entre 60 et 70% de la matière sèche) et plus

récemment comme alicament (en raison de son pigment naturel de couleur

bleue, la phycocyanine) ;

Odontella (2002)

Utilisée en complément alimentaire en tant que sources d’acides gras

polyinsaturés ;

Chlorelle (2004)

Riche en amidon, consommée notamment pour ses propriétés tonifiantes et

détoxifiantes ;

Tetraselmis chuii (2014).

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Focus sur le marché « Pharmaceutique

/ Cosmétique / Santé »

Métabolites d’intérêt extraits de microalgues dont la production est

aujourd’hui maitrisée :

Les caroténoïdes utilisés comme antioxydants et comme colorants à usage

alimentaire, pharmaceutique et cosmétique.

Les molécules élaborées par des diatomées, dinoflagellées et cyanobactéries font

l’objet de travaux de recherche car elles présentent des propriétés

anticancéreuses.

D’autres composés aux propriétés antifongiques, antibactériennes, antivirales et

antihistaminiques comptent également parmi les molécules à intérêt

pharmaceutique.

Exemples de produits aujourd’hui commercialisés :Produits de beauté : Soliance France (Givaudan SA), LVMH, Daniel Jouvance…

Produits anti-âge : Soliance, Exsymol SAM, Pentapharm…

Crèmes hydratantes : Soliance, Codif International…

Produits anti-inflammatoires : Soliance

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Focus sur le marché

« Alimentation animale » (feed)

Principalement pour l’aquaculture (microalgues vivantes, non

transformées)

Principale source d’alimentation des mollusques en écloserie

Pour les larves de crustacés, certains alevins et échinodermes

Alternative intéressante à la farine et à l’huile de poisson

Les salmonidés, poissons marins et cyprinidés consomment aujourd’hui plus de 60% des

farines et huiles de poissons produites dans le monde.

Potentiel également sur d’autres filières animales :

Ex : chez la volaille, utilisation de la chlorelle fermentée

+ impacts positifs sur les défenses immunitaires

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Focus sur le marché « Energie /

Environnement »

Taux élevé en lipides => potentiel de certaines microalgues pour la

production de biocarburants de 3ème génération (= indépendants des

produits ou déchets agricoles ou de la conversion d’autres formes de biomasse

résiduelle)

Essentiellement sur le secteur de l’aviationDepuis 2010, les 18 000 avions de la flotte aérienne mondiale ont consommé 250 millions de

tonnes de carburéacteur par an, soit environ 6% de la consommation mondiale de pétrole.

Compte tenu de la croissance du trafic aérien (+4,5% par an) et des progrès technologiques à

venir, la quantité de carburéacteur consommé croit de 1 à 2% par an.

Limites :Coûts de production trop élevés (devraient approcher 0,38 € par litre d’huile quand les

estimations actuelles sont plutôt autour de 2,24 €/L)

Forte quantité de microalgues nécessaires (surfaces requises équivalente à 3 fois la France pour

répondre à la demande mondiale)

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Focus sur le marché « Energie /

Environnement »

Sur le volet « Environnement », projets notamment sur le captage de

CO2 :

Bioréacteurs installés en façade pour réguler thermiquement et énergétiquement

les bâtiments.

+ recycler et purifier les eaux usées pour alimenter la culture et recycler le CO2.

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Exemple de biofaçade à Hambourg

Plus récemment, expérimentation des

puits de carbone qui absorbent le CO2

de l’atmosphère.Ces puits sont camouflés en colonnes d’affichages.

Les microalgues à l’intérieur de l’une seule de ces

colonnes installées au cœur des villes, pourraient

capter une tonne de CO2 par an.

La filière des microalgues en Bretagne :

4 grands constats et pistes d’actions

34

De nombreuses forces en présence, de l’amont à l’aval de la filière

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Source : Rapport d’étude D&Consultants – Déc 2017

Les 4 constats de la filière

bretonne des microalgues (1/4)

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TAILLE DE LA FILIERE

ATOUTS

…MAIS

• Un nombre conséquent d’acteurs

sur toute la chaine de valeur,

depuis l’amont jusqu’à l’aval ;

• Un volume de production en

hausse constante• Le producteur breton Ti Ar Menez

(TAM) est le premier producteur

européen de microalgues ;

• Un manque de formations initiales et

continues accessibles à l’échelle de la Région ;

• Un manque de connaissance / maitrise côté

producteurs du montage de dossiers de

financement, publics comme privés ;

• Un manque de référentiel définissant les critères

de qualité de la production, conditionnant l’accès

au marché pour les producteurs et

l’approvisionnement pour les valorisateurs ;

• Une production limitée à quelques dizaines de

tonnes, notamment en raison des investissements

conséquents pour la production de microalgues.

Pistes d’actions pour accompagner

la filière microalgues (1/4)

TAILLE DE LA FILIERE

• Renforcer l’offre de formation pour les porteurs de projets :• Formations scientifiques et techniques, mais aussi sur les aspects financiers ;

• En s’appuyant sur les formations déjà proposées par des acteurs comme la Fédération des

Spiruliniers de France, les chambres d’agricultures ou les établissements scolaires ;

• Mieux communiquer sur les dispositifs d’aides :• Avec un échange continu entre les banques positionnées sur la filière Mer et la Région pour

un accompagnement des acteurs avec des offres « Haut et bas de bilan ».

• Accompagner la mise en place d’un référentiel• Permettant de définir un standard de qualité des microalgues produites en Bretagne.

• Soutenir le réseau local de producteurs :• Ateliers de bonnes pratiques et de retours d’expérience ;

• Journées techniques afin de rendre accessibles et échanger sur les plans d’expérimentation

développés par les instituts techniques ;

• Faciliter l’installation des serristes souhaitant un complément d’activité et de revenus avec

la production de microalgues (visites de sites, journées portes ouvertes avec retours d’expérience).

Les 4 constats de la filière

bretonne des microalgues (2/4)

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ORGANISATION DE LA FILIERE

ATOUTS

…MAIS

• Un socle scientifique solide, avec des acteurs

académiques de renom sur le territoire breton ;

• Une complexité à identifier les

acteurs et personnes appropriésau sein des différentes structures

d’accompagnement ;• Des acteurs valorisateurs de poids sur les

segments à forte valeur ajoutée, avec des marques

reconnues :

• Cosmétiques (Daniel Jouvance, Soliance, Agrimer,

Phytomer, etc.)

• Alimentation humaine (Hénaff, Guyader

Gastronomie, etc.)

• Alimentation animale (Le Gouessant, Olmix, etc.)

• Une filière marquée par la présence de

nombreux producteurs … mais un réseau

atomisé ;

• Un manque de communication à

destination des acteurs du marché et

des consommateurs finaux ;

• Des acteurs encore « frileux » à

s’engager sur la filière, se

matérialisant par des investissements

limités (humains, matériels, etc.).

Pistes d’actions pour accompagner

la filière microalgues (2/4)

• Renforcer la communication autour de la filière :• Mise à disposition d’une cartographie interactive des acteurs en présence, projets R&D en

cours de structuration, etc ?

• Pour le grand public : élaborer un plan de communication et de sensibilisation sur

les atouts de ces ressources et la diversité des espèces (volet acceptabilité sociale) ;

• Donner plus de visibilité sur les points d’entrée des structures d’accompagnement

pour la mise en œuvre des projets (production, R&D…).

ORGANISATION DE LA FILIERE

Les 4 constats de la filière

bretonne des microalgues (3/4)

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ELEMENTS DE STRATEGIE

ATOUTS

…MAIS

• De nombreuses structures à

disposition des acteurs scientifiques et

économiques de la Région, offrant une

large palette de services : transfert de

technologies, accompagnement à la

structuration et au montage de projets,

etc (CBB Capbiotek, PMBA, CEVA…).

• Des acteurs bridés par un manque de

synergie public-privé (notamment un

faible transfert industriel) et privé-privé(peu de projets compétitifs)

• Des acteurs volontaires, à la

recherche de nouveaux relais de

croissance et de compétitivité ;

• Un déficit de vision commune entre

les acteurs de la filière ;

• Un manque de vision des acteurs de

la filière sur les projets publics –

privés en cours sur le territoire, voire

également des compétences et champs

d’intervention de chacun ;

Pistes d’actions pour accompagner

la filière microalgues (3/4)

• (mieux) Organiser l’interconnexion des acteurs au niveau régional :• Mettre en place des relations avec les initiatives régionales existantes (France microalgues,

Fédération des Spiruliniers de France)

• Stimuler les rencontres entre les acteurs de la filière en relation avec les actions des

acteurs déjà présents sur le territoire (entreprises / laboratoire / centres techniques /

institutions) : colloques, journées thématiques, etc.

• (plus) Dynamiser les projets collaboratifs, en favorisant la participation à des

clusters et des réseaux nationaux ou européens.

ELEMENTS DE STRATEGIE

Les 4 constats de la filière

bretonne des microalgues (4/4)

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DEPLOIEMENT DE LA FILIERE

ATOUTS

…MAIS

• Un intérêt des microalgues au niveau

sociétal au regard de l’adéquation des

activités de la filière avec les attentes

des consommateurs (recherche de systèmes

de production respectueux de l’environnement,

de produits plus naturels et plus sains, etc.)

• Une stratégie « market push »

(stimulation de l’offre) montrant ses

limites en raison :• Des coûts de production, et donc des

prix, élevés ;

• Des cibles marchés encore mal

identifiées, en particulier dans le

secteur de l’alimentation humaine ;

• De verrous R&D restant à lever sur la

transformation, avec des produits finis

présentant des problématiques

d’acceptabilité par les consommateurs

(goût, texture, couleur, etc.)

• De nombreuses forces et atouts forts du

territoire breton : un climat tempéré,

des compétences dans le végétal, etc.

Pistes d’actions pour accompagner

la filière microalgues (4/4)

• Favoriser l’émergence d’initiatives sur des segments à forte valeur ajoutée, en

promouvant trois marchés :

• Le cosmétique, avec des consommateurs en attente de produits naturels

• L’agroalimentaire, avec des consommateurs en attente de produits sains

• L’agriculture, avec un contexte de démédication.

• Mettre en avant les moyens R&D présents sur le territoire à disposition des

acteurs (Centre d'Etude et de Valorisation des Algues (CEVA), les centres techniques

bretons, etc.)

DEPLOIEMENT DE LA FILIERE

Merci pour votre attention !

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Elaine LE LAN, Chargée du développement des activités halieutiques

Direction de la Mer, du Développement Maritime et du Littoral

Région Bretagne

[email protected] – 02 90 09 17 42