Système innovant, intégré et hybride de production de microalgues à visée alimentaire par symbiose avec des bâtiments industriels et/ou urbains. Exposés à la COP21 !
Interview d’Olivier Scheffer, Directeur R&D de XTU, partenaire du projet/consortium SymBIO2, dans le cadre de l’exposition du pavillon AlgoNOMAD aux Paris de l’avenir, à la COP21.
Les microalgues représentent un fabuleux potentiel tant par les services environnementaux rendus (captation du CO2, production d’oxygène, nettoyage des eaux usées,…) que par leur richesse et biodiversité moléculaire (très fortes concentrations en protéines, glucides, lipides, vitamines, acides gras poly-insaturés, antioxydants, immuno-stimulants,…).
L’objectif du projet SymBIO2 était de démontrer la viabilité technique et économique de cultiver des microalgues au sein de façades de bâtiments, afin de valoriser tous ces bénéfices pour une ville plus durable. Pour cela il faut qu’il y ait un double intérêt : pour l’algoculteur, qui sinon continuera à cultiver ses microalgues de manière classique en bassins sous serres, et pour le bâtiment qui héberge les cultures. Le système proposé s’inspire des symbioses naturelles – d’où son nom SymBIO2 – et de l’écologie industrielle : associer deux programmes de manière synergique pour diminuer les coûts de chaque système. En d’autres termes : 2+2=3 !
La principale innovation, brevetée par XTU (2009), consiste en l’association de systèmes de cultures de microalgues (photobioréacteurs) au sein de « biofaçades » de bâtiments, tout en optimisant les échanges thermiques et chimiques entre microalgues et bâtiment. Ainsi, maintenue à 25°C en moyenne par l’algoculteur, la biofaçade agit comme une double-peau active et thermiquement régulatrice pour le bâtiment.
Par ailleurs, la chaleur en excédent dans les photobioréacteurs est extraite et valorisée pour le préchauffage des eaux chaudes sanitaires ou pour le chauffage l’hiver. Enfin, le CO2 émis par la chaudière du bâtiment est injecté dans les cultures. En résulte une façade de nouvelle génération, productive de biomasse, thermiquement active, et plus environnementale.
A la clé, les simulations et premiers tests sur banc d’essai laissent espérer des économies de près de 50% des consommations énergétiques de chauffage et climatisation pour le bâtiment (base RT 2012), et de près de 80% pour la régulation thermique des cultures pour l’algoculteur, et un bâtiment qui peut aller chercher des certifications environnementales exigeantes. Et surtout, une biofaçade qui se rembourse sur 15 à 20 ans grâce à l’activité de l’algoculteur.
La différence est fondamentale : ARUP, SSC et COLT ont uniquement apposé des photobioréacteurs sur la façade du BIQ, un peu à la manière de capteurs solaires thermiques ou photovoltaïques sur le toit de votre maison.
La biofaçade SymBIO2 intègre des photobioréacteurs au sein de la façade, qui elle, dispose de toutes les fonctions d’une enveloppe de bâtiment : étanchéité à l’air, à l’eau au vent (AEV), performance thermique (RT 2015, voire 2020). On peut parler dans notre cas d’un « panneau de mur-rideau photobioréacteur », qui remplace les panneaux vitrés classiques de mur-rideaux en façades de bâtiments, avec des performances largement supérieures – ce qui sera utile dans le neuf mais surtout dans la rénovation thermique du parc immobilier ancien.
Les bénéfices thermiques du système de biofaçade intégrée SymBIO2 devrait déboucher sur un bilan énergétique bien plus favorable que le système « Solar Leaf », tant pour les cultures de microalgues que pour le bâtiment. Dans notre cas, c’est la viabilité du modèle économique qui a guidé toutes les étapes de l’innovation.
Après sept années de R&D et des premiers prototypes unitaires validés au GEPEA à Saint-Nazaire en 2013, le consortium SymBIO2 va livrer au printemps une 1ère mondiale sur le site du CSTB à Champs-sur-Marne : une 1ère biofaçade intégrée de 200m² sur un bâtiment d’expérimentation mis à disposition par le CSTB.
Ce pilote industriel, réalisé par VIRY dans le cadre du programme de recherche SymBIO2 des pôles Valorial et Advancity lauréat en 2013 du Fonds Unique Interministériel 15, va permettre de tester à grande échelle le fonctionnement de différentes solutions d’enveloppes intégrant des photobioréacteurs, et de mesurer en conditions réelles les bénéfices énergétiques escomptés.
Il va également permettre de lancer des faisabilités de cultures de microlagues hyper-sensibles à haute valeur ajoutée, comme par exemple Haematococcus Pluvialis, afin de produire de l’Astaxanthine.
XTU et le promoteur BPD Marignan, avec le consortium SymBIO2, sont également en finale du concours Réinventer Paris pour un bâtiment arborant près de 1000m² de biofaçade et mobilisant un groupement académique pour valoriser les microalgues produites pour la recherche médicale.
Même si XTU a démarré sur le concept de biofaçades dès 2008 en menant plusieurs études de faisabilité sur des tours à la Défense et à Paris pour le promoteur ICADE, ce n’est qu’à partir de 2011 qu’un réel engagement sur fonds propres a été consenti (près de 15% du CA de l’agence depuis 2011) et qu’un consortium a été progressivement mis en place.
Un premier contrat-cadre de 5 ans a été scellé en 2012 avec le GEPEA pour le développement, en collaboration avec le BET R.F.R, des premiers prototypes de photobioréacteurs de façades à partir des photobioréacteurs airlift verticaux du laboratoire, ainsi que pour leur test sur un banc d’essai conçu avec l’appui du BET environnemental OASIIS, la participation de Séché Environnement, ainsi que le soutien financier de la région Ile-de-France côté XTU et des collectivités locales et régionales côté GEPEA (CARENE, Nantes Métropole, CCI Nantes-Saint-Nazaire, Loire-Atlantique, Pays de la Loire).
Puis la même année, AlgoSource Technologies a rejoint ces premiers acteurs pour former le consortium SymBIO2, qui s’est élargi en 2015 à VIRY (filiale du groupe FAYAT), Kalitec Génie Climatique, et enfin au CSTB, qui intervient en support à l’expérimentation sur le pilote industriel. Aujourd’hui, SymBIO2 regroupe donc 10 partenaires et sous-traitants de 1er rang, allant de laboratoires publics (GEPEA, LHEEA) à des industriels (Séché Environnement, VIRY, Kalitec), en passant par des bureaux d’ingénierie (R.F.R, OASIIS, AlgoSource Technologies), un organisme certificateur (CSTB) et … une agence d’architecture un peu atypique !
Un projet aussi hybride que les biofaçades n’aurait tout simplement pas pu être développé sans pouvoir croiser les expertises de toutes les disciplines concernées, de la microbiologie à la physique du bâtiment. Cela nécessite une coordination et une animation de tous les instants, et nous a valu des séances de design collaboratif mémorables ! Mais la sortie du pilote industriel ces prochaines semaines montre qu’il est possible d’innover ensemble au sein d’un écosystème pluridisciplinaire. C’est aussi la démonstration de l’intérêt du travail des pôles de compétitivité, comme Valorial et Advancity, qui nous ont soutenu dans ce projet !
