ANNEXES TECHNIQUES

 

A1) Influence de la température, de la lumière,

de l'alcalinité et du pH sur la croissance

On peut admettre que la vitesse maximum de croissance, dans un bassin bien agité, et dans les meilleures conditions de température, lumière, alcalinité, salinité et pH, est voisine de 1,8 g/heure/m de bassin.

Cette vitesse peut d'ailleurs varier en fonction de la souche de spiruline et de la présence de catalyseurs. Dans les programmes de simulation donnés en Annexes A27 à A30, un coefficient d'ajustement de la fonction photosynthèse est prévu justement pour cela.

Graphiques :

Vitesse relative de croissance de la spiruline (en % du maximum) en fonction de l'éclairement d'après la thèse de Zarrouk, Fig. 3 : Zarrouk1.jpg

Vitesse relative de croissance de la spiruline (en % du maximum) en fonction du pH d'après la thèse de Zarrouk, Fig. 20 : Zarrouk2.jpg

Vitesse relative de croissance de la spiruline (en % du maximum) en fonction de la température de la culture d'après la thèse de Zarrouk, Fig 19 : Zarrouk3.jpg

A2) Mesure de la concentration en spirulines

Le "disque de Secchi" (instrument constitué d'une baguette de 30 cm de long, graduée en centimètres, portant à son extrémité inférieure un disque blanc) permet une mesure approximative, assez subjective, qui dépend du sujet, de l'éclairage, de l'angle, de la dimension du disque et de la turbidité du milieu de culture ("turbidité" = trouble + coloration) et pour une large part de la morphologie des filaments de spiruline.

Avant de mesurer, agiter pour homogénéiser, puis laisser décanter les boues quelques minutes. On note la profondeur, en centimètres, où il devient juste impossible de distinguer le disque.

Chacun devrait déterminer sa propre corrélation profondeur-concentration-turbidité, dans des conditions standard : filtrer un volume connu sur papier filtre (préalablement séché à l'étuve et pesé), presser délicatement et sécher à l'étuve, puis peser. Les deux tableaux ci-dessous ont été établis par l'auteur avec un disque blanc de 3 cm de diamètre sous un éclairage de 4000 lux (ombre pas trop sombre).

La turbidité est mesurée sur filtrat sans spiruline, avec un disque noir (cf A6.1.2 Turbidité).

SECCHI POUR SOUCHE SPIRALEE

1,0 cm = 1,05 g/l

1,5 cm = 0,75

2,0 cm = 0,55

2,5 cm = 0,43

3,0 cm = 0,34

4,0 cm = 0,24

5,0 cm = 0,19

8,0 cm = 0,10

2,0 cm = 0,5 g/l

3,0 cm = 0,3

4,0 cm = 0,21

5,0 cm = 0,16

1,0 cm = 0,75 g/l

2,0 cm = 0,35

3,0 cm = 0,19

4,0 cm = 0,10

5,0 cm = 0,05

SECCHI POUR SOUCHE ONDULEE

1,0 cm = 1,0 g/l

1,5 cm = 0,55

2,0 cm = 0,40

3,0 cm = 0,24

4,0 cm = 0,16

5,0 cm = 0,11

8,0 cm = 0,06

1,0 cm = 0,85 g/l

1,5 cm = 0,50

2,0 cm = 0,35

3,0 cm = 0,20

4,0 cm = 0,10

5,0 cm = 0,05

1,0 cm = 0,70 g/l

1,5 cm = 0,36

2,0 cm = 0,20

2,5 cm = 0,11

3,0 cm = 0,06

N.B. 1) Jacques Falquet, d'Antenna Technologie, a mis au point un "Secchi électronique" dont la réponse est indépendante de la lumière et de l'opérateur, mais pas des autres facteurs.

2) L'utilisation d'un instrument pour mesurer la concentration en spiruline devient en général inutile lorsque l'opérateur a acquit beaucoup d'expérience. Il sait juger la concentration d'après l'apparence de la culture.

A3) Mesure de la salinité du milieu de culture avec un densimètre

On admet que la présence de spirulines dans un milieu de culture ne modifie pas sa densité.

On utilise un densimètre pour densités supérieures à 1 (comme ceux vendus dans les boutiques d'aquariophilie ou pour mesurer la densité des urines). La lecture se fait au niveau inférieur du ménisque. Attendre que les microbulles d'air soient éliminées avant de faire la lecture.

La densité DT à la température T C et la densité D20 à 20C sont reliées par la formule:

D20 = DT + 0,325 x (T - 20), g/l

La salinité SAL et D20 sont reliées par les formules approchées suivantes pour milieu de culture à base de sels de cendres ou de bicarbonate de sodium :

si D20 est supérieure à 1007,6 :

SAL = 1,250 x (D20 - 1007,6) + 10, g/litre

ou sinon par:

SAL = 1,041 x (D20 - 998), g/litre

Un petit programme salinité.exe permet de calculer facilement la salinité à partir de la température du milieu et de sa densité mesurée à cette température. Il permet de faire la même opération sur des solutions de NaCl et de carbonate de sodium.

N.B. Il existe d'autres instruments, plus modernes, pour mesurer la salinité : le conductivimètre et le réfractomètre.

A4) Mesure du pH d'un milieu de culture

Seul un pHmètre de bonne qualité et bien étalonné permet de suivre l'évolution fine du pH d'une culture et de régler éventuellement la marche de la culture tout près du pH maximum autorisé de 11,2.

Le pH varie avec la température. Certains pH-mètres possèdent une correction automatique de température. Le pH mesuré à TC doit être majoré de 0,00625 x (T - 25) pour obtenir la valeur à la température standard de 25C.

Certains pH-mètres sont équipés d'une échelle en milliVolts plus robuste que l'échelle en pH. Elle permet de calculer le pH à partir de l'indication en mV par la formule théorique:

pH à TC = (K1 - mV) x K2 /(273 + T)

où K1 et K2 sont deux constantes dépendant de l'électrode (électrode de verre) qu'on détermine par étalonnage à partir de solutions étalons de pH. Cette formule peut s'écrire, pour T = 25C:

pH = A - mV/B

où A est le pH pour 0 mV et B est la pente en mV/ unité de pH. Des valeurs usuelles sont par exemple A = 7 et B = 50. La valeur des mV mesurés ne dépend pratiquement pas de la température, ce qui est heureux car cela dispense de faire une correction de température: il suffit d'appliquer la formule à la température de référence.

Pour prolonger la durée de vie d'un pH-mètre, le conserver à l'abri de l'humidité. Pour prolonger la durée de vie de son électrode, maintenir l'extrêmité sensible de l'électrode dans une solution saturée de chlorure de potassium dans l'eau distillée, à température supérieure à 15C, et la rincer soigneusement avant et après les mesures, à l'eau propre et si possible distillée. Si des moisissures s'installent dans la solution de KCl, mieux vaut la renouveler.

La fragilité, la durée de vie limitée des électrodes, et leur coût élevé, rendent difficile l'utilisation d'un pH-mètre professionnel dans beaucoup de situations. Un pH-mètre bon marché, type "stylo", réétalonné fréquemment, peut rendre service, mais sa durée de vie risque d'être courte. Les papiers pH ne sont pas assez précis.

Les solutions étalons de pH vendues dans le commerce sont coûteuses, mais il est possible de les économiser en utilisant les solutions étalons approximatifs suivants (conserver celles à pH moyens à l'abri de la lumière pour éviter que des algues s'y développent spontanément) dont les pH indiqués correspondent à 25C:

- acide chlorhydrique N (36,5 g/l): pH 0,1; N/10: pH 1 ; N/100: pH 2

- jus de citron: pH 2,3

- vinaigre "à 6 degrés" (6% d'acide acétique, densité 1,01): pH 2,8

- solution aqueuse à 5,8 g/l de phosphate monoammonique: pH 4

- jus de tomate: pH 4

- solution aqueuse à 5,8 g/l de phosphate monoammonique + 11 g/l de bicarbonate de sodium: pH 7

- bicarbonate de sodium N/10 (8,4 g/l): pH 8,3

- solution aqueuse à 5,3 g/l de carbonate de sodium + 4,2 g/l de bicarbonate de sodium (ou 1,4 g/l de soude + 5,46 g/l de bicarbonate) à l'équilibre avec l'atmosphère (conserver en contact avec l'atmosphère extérieure, ne pas boucher le récipient, rajouter de l'eau pour compenser l'évaporation): pH 9,8 (varie un peu selon teneur de l'air en CO2 et l'altitude)

- carbonate de sodium N/10 (10,6 g/l): pH 11,6

- soude N/100: pH 12; N/10: pH 13; N (40 g/l): pH 14

N.B. Avec de l'expérience il est possible de se passer de pH-mètre pour conduire une culture de spiruline, surtout si l'on cultive sous ombrage ou avec addition de bicarbonate ou de sucre.

A5) Mesure de l'alcalinité (alcalimétrie)

On neutralise progressivement un échantillon du milieu de culture ou de l'eau de cendre à étudier par un acide fort de normalité connue (par exemple 100 ml d'acide chlorhydrique concentré + 900 ml d'eau donne de l'acide "N", c'est-à-dire à une molécule-gramme/litre) jusqu'à pH = 4. Soit V le volume d'échantillon et V' le volume d'acide N utilisé. L'alcalinité est égale à V'/V, moles/litre. N.B.: la chute du pH est très brusque en dessous de 4. Si le titre de l'acide n'est pas exactement N, corriger V' proportionnellement.

Exemple: alcalimétrie sur 200 ml d'eau de cendre partiellement carbonatée: alcalimétrie.jpg

Sur ce graphique, à pH 4 on lit V' = 96 d'où alcalinité totale 96/200 = 0,48 N (soit 0,48 mole de base/litre). A pH 12 on lit V' = 33 d'où potasse libre 33/200 = 0,165 N.

A pH 8 on lit V' = 62 d'où carbonate de potasse = (62 - 33)/200 = 0,145 mole/l, soit 0,29 N.

L'inflexion à pH 8 correspond à la transition carbonate/bicarbonate (ici il n'y avait pas de bicarbonate dans l'échantillon, celui qu'on dose provient de l'acidification du carbonate). Ce qu'on appelle couramment "alcalinité" ou "basicité" correspond à l'alcalinité totale mesurée à pH 4.

N.B. Si l'on n'a pas de ph-mètre, on peut utiliser un indicateur coloré virant autour de pH = 4, comme le méthylorange (10 gouttes de solution aqueuse à 1 % pour 100 ml d'échantillon à étudier) qui vire de l'orange au rouge, ou le papier au "rouge Congo".

Attention: L'acide chlorhydrique "concentré" vendu dans certains pays n'est qu'à 20% d'HCl.

 

A6) Tests de qualité faciles à réaliser

A6.1) Test sur cultures

A6.1.1) Test de filtrabilité

Pour caractériser la vitesse de filtration, un test standard a été établi. Mesurer 400 ml de culture à tester et la verser en 5 secondes dans un filtre à café garni d'un papier-filtre type Mellita N 4. Noter le volume filtré en une minute. Un volume supérieur à 300 ml correspond à une filtration très facile.

A6.1.2) Mesure de la turbidité du milieu de culture

Elle se fait à l'ombre sur le filtrat obtenu lors du test de filtration ( A6.1.1), comme une mesure de concentration au disque de Secchi. Un disque de Secchi noir est préférable si la coloration est faible. Attendre que les microbulles d'air soient éliminées avant de faire la lecture.

A6.1.3) Mesure de l'aptitude au lavage de la biomasse

Après le test de filtrabilité ( A6.1.1), verser 400 ml d'eau douce dans le filtre en délayant la biomasse et noter le volume filtré en une minute. Si la biomasse est du type "lavable" (ses cellules n'éclatant pas au contact de l'eau douce) ce volume reste proche de celui du test de filtrabilité. Confirmer par un examen microscopique de la biomasse lavée.

A6.2) Tests sur spiruline

A6.2.1) Test de pH

Il est facile d'obtenir une idée de la qualité du lavage ou de l'essorage de la biomasse, soit en prenant le pH de la biomasse pressée (qui doit être entre 7 et 9), soit en mesurant le pH d'une suspension à 4 % de spiruline sèche dans l'eau. Lorsqu'une spiruline a été séchée à température assez haute (60 à 65C) et qu'elle est réhydratée, ses cellules éclatent et le pH baisse, jusqu'à 5 parfois. Le pH obtenu est d'autant plus bas que la spiruline est bien essorée. Ce bas pH serait du à l'acidité interne des cellules et/ou à la fermentation commençante.


A6.2.2) Estimation des pigments

Dans le test de pH du précédent les pigments sont libérés et il est possible de les voir et de juger de leur concentration. Le bleu est parfois lent à sortir (attendre 24 heures par sécurité, en agitant de temps en temps). Parfois il faut préalablement au test chauffer quelques minutes la poudre à 65 C pour mieux faire éclater les cellules.

Pour apprécier la concentration en phycocyanine (pigment bleu), il suffit de mettre une goutte de solution décantée sur un papier buvard ou papier filtre bien plat et horizontal: on obtient un chromatogramme très net; la coloration et la surface de la tache bleue est une indication de la concentration en phycocyanine. Faire un test parallèle avec une spiruline de concentration connue en phycocyanine, avec la même concentration (4 % dans l'eau), et faire la comparaison des taches à partir de gouttes de même volume.

Pour apprécier la concentration en caroténoïdes (donc en béta-carotène), mélanger à la spiruline sèche en poudre deux fois son poids d'alcool à 90 ou d'acétone, agiter, couvrir et attendre 15 minutes: les caroténoïdes passent en solution, dont la couleur jaune brun plus ou moins forte est une mesure de la concentration. Utiliser le système de la tache sur papier filtre pour l'apprécier. Attention: la coloration de la tache est labile (oxydation).

 

A6.2.3) Test de couleur

La couleur verte de la spiruline de bonne qualité est facile à repérer. On peut avoir en stock des échantillons de référence pour comparaison. La nuance de vert dépend de la souche (la spiralée est moins foncée que l'ondulée) et du traitement (pressage., extrusion, centrifugation).

A6.2.4) Dosage colorimétrique simplifié de la phycocyanine

Une méthode plus précise pour mesurer la teneur en pigments est la colorimétrie. Partir de la même solution type "test de pH" qu'en Annexe 6.3. Soit C % la concentration de spiruline sèche mise à tremper dans l'eau autour de 4 %. Laisser décanter et prélever la solution bleue, la centrifuger si l'on dispose d'une centrifugeuse de laboratoire. Prélever la solution centrifugée ou bien décantée: environ 0,5 à 1 ml. Diluer ce prélèvement d'un facteur de 100 environ avec de l'eau. Soit DIL ce facteur de dilution, en volume. Mesurer au colorimètre ou spectrophotomètre (cuve à trajet optique 11 mm) la densité optique (DO) à 615 nanomètre (nm) de longueur d'onde, DO615, et à 652 nm, DO652. Calculer le % en poids de phycocyanine par la formule:

1,873 x (DO615-0,474 DO652) x DIL /C

Une valeur correcte est: > 10 % de la spiruline sèche.

N.B. La DO est égale au logarithme (base 10) du rapport lumière incidente/lumière transmise ou du rapport 100 / (% de transmission) ou 100/ (100 - % d'absorption).

A6.2.5) Dosage colorimétrique simplifié des caroténoïdes

Ajouter 25 % d'acétone ou, à défaut, d'alcool à 90, à une suspension type "test de pH" ci-dessus, et la maintenir 24 heures au réfrigérateur. Soit C la concentration en spiruline dans cette suspension. Décanter, et si possible centrifuger, et prélever P ml de la solution (environ 0,5 ml). Diluer à l'acétone ou à l'alcool. Soit DIL le facteur de dilution en volume. Mesurer la densité optique à 450 nm. Soit DO450 cette densité. La concentration en caroténoïdes dans la spiruline s'obtient par la formule:

DO450 x DIL / 2,8 / C, mg/g

Une valeur correcte est 2,5 mg/g. Le béta-carotène représente environ la moitié des caroténoïdes.

N.B. La DO est égale au logarithme (base 10) du rapport lumière incidente/lumière transmise ou du rapport 100 / (% de transmission) ou 100/(100 - % d'absorption).

A6.2.6) Dosage de l'humidité dans la spiruline sèche (% d'eau)

Mettre la spiruline à tester (environ 200 g, inutile de peser) dans un récipient genre "Tupperware" (deux litres maximum), étanche et suffisamment transparent pour pouvoir lire l'hygromètre digital placé (scotché) à l'intérieur. Suivre l'évolution du % d'humidité relative de l'air dans le récipient jusqu'à l'équilibre (environ > 2 heures) : si ce % est inférieur à 45, la spiruline est conforme à la norme (< 9 % d'eau). Pour que la mesure soit exacte il faut que l'ensemble de mesure soit en équilibre non seulement d'humidité mais de température autour de 25C.

A7-1) Absorption du gaz carbonique atmosphérique par le milieu de culture

Nous avons mesuré la vitesse d'absorption du CO2 de l'air en suivant la décroissance du pH du milieu de culture sans spiruline, avec agitation faible et intermittente. Connaissant la surface exposée à l'air, la concentration en alcali, le volume par m et la correspondance entre pH et C = rapport molaire CO2/base (cf Annexe A11 ), il est facile d'en déduire la vitesse d'absorption du CO2 en fonction du pH. On trouve des valeurs croissantes de 0 pour le pH correspondant à l'équilibre avec l'air (vers pH 9,8), à l'équivalent d'environ 4 g de spiruline/jour/m vers pH 11.

La théorie dit que la vitesse d'absorption est proportionnelle au coefficient d'absorption et à la différence des pressions de vapeur de CO2 dans l'air et sur le liquide. La pression de vapeur du CO2 sur une solution de carbonate/bicarbonate de sodium est donnée dans la littérature. Kohl et Riesenfield (1960) donnent dans "Gas Purification", ANNEXES GENERALES.htm - kohl à la page 117, une formule ayant comme variables la température, la basicité et le rapport c (moles de CO2/mole de base), en mmHg:

pCO2 = 68,5 x b1,29x (2c - 1) / [(1 - c) x (333 - 1,8 x t) x (0,0487 - 0,0006 x t)]

b = basicité du milieu absorbant, gmoles de base forte/litre

c = rapport molaire CO2/base correspondant au pH du milieu

t = température du milieu,C

L'absorption du CO2, exprimé en g de spiruline/jour/m se calcule alors par la formule:

0,772 x ka x [0,00076 x vpm x (1 - alt/10000) - pCO2]

où:

ka = coefficient d'absorption,

gmoles de CO2 absorbés/heure/m/atmosphère

vpm = teneur de l'air en CO2, ppm volumiques

alt = altitude, mètres

0,772 = (44 x 24)/(1,8 x 760)

La valeur de ka moyenne résultant des mesures d'absorption directes et indirectes (productivités des bassins de spiruline alimentés en carbone uniquement à partir de l'air) se situe autour de 20 mais 18 est utilisé au suivant et dans les exemples de calcul de simulations en Annexes A27 à A30. Nos mesures directes effectuées en 1991 en bassines donnaient ka = 25. En août 1999 un bassin de 6 m a été rempli de 1000 litres de milieu de culture à base de soude N/10 et agité comme une culture normale. Son pH est tombé de 12,44 à 10,68 en 16 jours, ce qui correspond à ka = 21 (en prenant 46,8 comme % de carbone dans la spiruline).

A7-2) Analyse du CO2 dans l'air

La formule ci-dessus donnant pCO2 permet de mesurer la teneur de l'air en CO2 avec un matériel très simple, alors qu'un analyseur à infrarouge coûte 4000 U.S.$. Il suffit de faire barboter un petit débit d'air (mini compresseur d'aquarium) à travers un diffuseur au fond d'une éprouvette contenant une solution de bicarbonate de sodium à 8,4 g/l (basicité 0,1 N), et de mesurer le pH à l'équilibre. Le résultat dépend de la température de la solution. Cette méthode est évidemment inadaptée aux changements brusques de teneur de l'air en CO2, à cause de l'inertie de la solution. Pour diminuer cette inertie on a intérêt a réduire le volume de solution et à diviser finement le gaz barbottant.

Pour des mesures à long terme, conserver l'éprouvette à l'abri de la lumière pour éviter son verdissement et ajouter de l'eau distillée pour maintenir le niveau s'il y a évaporation (si la température de la solution est inférieure à la température de rosée de l'air analysé, la solution se diluera progressivement : dans ce cas il faut rajouter du bicarbonate pour maintenir sa basicité à 0,1 N).

Un petit programme gazcarb.exe permet de calculer très facilement la teneur de l'air en CO2 (en vpm = volumes par millions) en fonction de la température et du pH de la solution à l'équilibre. Le programme fournit un tableau pH/vpm pour chaque température désirée.

 

A8) Interaction Photosynthèse/Absorption de CO2

Le graphique photosynthèse-CO2.jpg présente des exemples de variation de la vitesse d'absorption du CO2 de l'air en fonction de la teneur de l'air en CO2 et du pH du milieu de culture, calculée d'après la formule donnée en Annexe A7 (formuleCO2) et exprimée en équivalent spiruline à raison de 1,8 g/g de spiruline pour les conditions: altitude = 0, température = 30C, ka = 18 et basicité = 0,1 N. On voit qu'il y a peu à gagner à travailler à pH > 10,3.

Sur le même graphique ont été reportées des exemples de variation de la vitesse de photosynthèse, exprimée dans la même unité que l'absorption du CO2 (en productivité de spiruline), en fonction du pH, pour une luminosité et une agitation données, en l'absence d'autres facteurs limitant. Ces exemples ne sont donnés qu'à titre illustratifs sans valeur précise des paramètres autres que le pH.

Si l'on suit une de ces courbes de vitesse de photosynthèse en partant du pH minimum, on voit que cette vitesse diminue au delà de pH 10. Simultanément la vitesse d'absorption du CO2 croit et il vient un moment où les deux vitesses sont égales (les deux courbes se croisent): à partir de là, le pH ne peut plus continuer à croître; ce point d'équilibre correspond à la vitesse de photosynthèse sous une atmosphère ayant la teneur en CO2 indiquée. Le pH à l'équilibre correspondant est d'autant plus haut que les conditions de photosynthèse (lumière, agitation) sont meilleures et que la teneur en CO2 de l'air est plus basse.

A9) Productivité en fonction de l'ombrage calculée par Modèle de simulation "SPIRULIN"(cf Annexe A27) dans les conditions du A27.5 (CALCULS.htm - exemple1), avec taux de purge 1 % et avec ajout de 18 g CO2/jour/m :

0 % d'ombre = 14,3 g/jour/m

50 % d'ombre = 13,3 g/jour/m

75 % d'ombre = 9.9 g/jour/m

80 % d'ombre = 8,4 g/jour/m

On voit la faible influence du taux d'ombrage jusque vers 50 %.

A10) Consommation d'eau en fonction de l'ombrage calculée par Modèle de simulation "SPIRULIN" (cf Annexe A27) dans les conditions du A27.5 (CALCULS.htm - exemple1), avec taux de purge 1 % et avec ajout de 18 g CO2/jour/m :

0 % d'ombre = 732 litres d'eau/kg de spiruline

65 % d'ombre = 556 litres d'eau/kg de spiruline

75 % d'ombre = 623 litres d'eau/kg de spiruline

80 % d'ombre = 698 litres d'eau/kg de spiruline

Il existe un minimum de consommation d'eau vers 65 % d'ombrage.

 

A11) Correspondance entre pH et rapport molaire C = CO2/base (soude ou potasse)

Cette relation est d'une grande importance pour de nombreux calculs intéressant la culture de spiruline. Elle a été établie expérimentalement. Elle dépend faiblement de la basicité.

Un petit programme de calcul reproduit cette relation : Phexc.exe.

A12) Mélanges de carbonate et bicarbonate (de sodium)

a) Pour obtenir une solution aqueuse ayant les caractéristiques suivantes : rapport molaire CO2/base forte = C et basicité b moles/litre, on peut dissoudre les produits suivants dans un litre d'eau :

Carbonate de sodium = 106 x b (1 - C), grammes

+ Bicarbonate de sodium = 84 x b x (2C - 1), grammes

Un petit progrmme de calcul marie cette relation avec celle de l'Annexe A11 et permet de calculer les mélanges carbonate + bicarbonate et soude + bicarbonate donnant un pH désiré pour un basicité donnée : carbicar.exe.

b) Pour passer d'une solution caractérisée par Ci et b à une solution caractérisée par Cf et b, on peut ajouter à un litre de la première

(Cf - Ci) / (1 - Cf) = E, litre d'eau + 84 x E x b, grammes de bicarbonate de sodium.

Mise en garde : le carbonate acheté peut être un mélange de carbonate et bicarbonate (soit par bicarbonatation naturelle du carbonate stocké dans certaines conditions, soit parce qu'il s'agit de natron ou trona) ; avant d'utiliser du carbonate vérifier sa teneur en bicarbonate en prenant le pH d'une solution à 5 g/l.

A13) Neutralisation de l'eau de cendre par le bicarbonate de soude

L'extrait aqueux de cendres de bonne qualité présente généralement un très haut pH lorsqu'il vient d'être fait, jusqu'à 13. Avant de l'utiliser comme base de milieu de culture il faut attendre longtemps (par exemple 15 jours) pour que son pH baisse suffisamment par absorption de CO2 de l'air.

Un artifice pour rendre de tels extraits utilisables instantanément est d'y dissoudre du CO2 pur ou du bicarbonate de soude. La quantité de bicarbonate ("bicarb") à ajouter pour abaisser le pH à 10,5 peut être calculée par l'une ou l'autre des formules suivantes:

bicarb = 187 x (0,55 - C) x b, g/l

bicarb = 1,83 x S - 234 x C x S / (56 + 26 x C), g/l

formules où:

C = rapport molaire CO2/base, déterminé à partir du pH (cf Annexe A11)

b = normalité alcaline de l'eau de cendre, moles/l

S = salinité alcaline (potasse + carbonate de potasse) de l'eau de cendre, g/l

= b x (56 + 26 x C)

N.B. La salinité alcaline S peut se calculer approximativement à partir de la salinité totale déterminée par la densité (en général la salinité alcaline représente les 2/3 de la salinité totale), mais il est plus précis de la déterminer par alcalimétrie à partir de C et b.

Exemple: Une eau de cendres a une densité de 1,013 et un pH de 12,45 à 25C, soit une salinité totale de 18 g/l et C = 0,4; l'alcalimétrie donne b = 0,2 soit une salinité alcaline S = 13,3; bicarbonate à ajouter = 5,6 g/l.

Application aux solutions de soude caustique :

L'obtention de milieux de culture à base de soude caustique peut être considérée comme un cas particulier de la neutralisation de l'eau de cendre (laquelle est une solution de potasse caustique). Ce cas peut être utile lorsque le carbonate est plus rare que la soude, pour obtenir des milieux à pH moyen. Exemples de mélanges de soude et de bicarbonate de soude pour b = 0,1 moles/litre:

N.B. L'utilisation de soude caustique est sujette à restriction (cf Annexe A16.1, N.B.).

 

A14) Composition de divers produits

(N.B.: ppm = mg/litre ou mg/kg)

Sel de mer brut (non raffiné) Analyse du sel de La Salorge de Guérande:

Phosphore: pratiquement 0; potassium: 1 à 2 g/kg; soufre: 3 à 7 g/kg; magnésium: 4 à 8 g/kg; calcium: 1 à 2 g/kg; cuivre: 2,5 ppm; zinc 0,5 à 2 ppm; manganèse: 4 à 8 ppm; fer 30 à 100 ppm.

Cendre de bois

Dumon donne la composition suivante de la cendre en g/kg: Phosphore: 43; soufre: 8; potassium 219; magnésium: 90; calcium 236; manganèse: 50; fer: 14. Teneur en solubles très variable (de 1 à 25 %).

Analyse moyenne de sels solubles extraits de cendres, vendus sur les marchés burkinabés : mélange de carbonate et bicarbonate de potassium (à 15 % en poids de bicarbonate) avec 10 % de sulfate dipotassique, 0,1 % de phosphate et de calcium et des traces de magnésium.

La solubilité du magnésium et du calcium contenus dans la cendre dépend beaucoup du pH: presque nulle à pH 13, elle est notable à pH 10 (environ 100 ppm de magnésium dans l'eau de cendre, qui est par ailleurs très riche en soufre: 1500 ppm).

Eaux

Les eaux de rivière ont en moyenne les teneurs typiques suivantes (en ppm): fer = 0,1; calcium = 40; magnésium = 14; soufre = 6. L'appoint d'eau au bassin apporte alors généralement assez de magnésium et de soufre.

L'eau du puits de la Cté du Pain de Vie à Arequipa, Pérou a les teneurs suivantes (en ppm): calcium = 72; magnésium = 16; soufre = 50; potassium et phosphore = négligeables. Si l'évaporation est de 2,4 mm/jour, l'appoint d'eau apporte le soufre et le magnésium, et bien sûr le calcium, pour 20 g de spiruline/jour/m.

L'eau du puits du Foyer de Charité de Bangui (RCA) ne contient pratiquement ni calcium ni magnésium ni fer. Il en est de même de l'eau de la ville de Linares, Chili.

L'eau du puits de l'Ecole d'Agriculture de Catemu, Chili, contient 96 ppm de calcium, 34 de magnésium et 130 de soufre.

Analyse de l'eau d'un lac à spirulines près de Tuléar (Madagascar) : sel = 35 g/l; bicarbonate + carbonates de sodium (pH 10) = 16 g/l; soufre (des sulfates) = 0,5 g/l; fer = 0,44 ppm; calcium = 6,5 ppm; magnésium = 80 ppm; phosphore = 3,6 ppm; azote = 0,3 ppm (dont 0,2 ammoniacal).

Eau du Gardon de Mialet : 22 ppm de calcium et 2,4 ppm de magnésium

Eau de mer (ppm): fer: 0,002 à 0,02 ; calcium: 400; magnésium: 1272; phosphore: 0,001 à 0,01; soufre: 900; bicarbonate < 150.

Urine humaine

Elle contient : Azote = 7 à 12 g/l; phosphore = 0,5 à 0,7 g/l; potassium = 2 à 3 g/l; soufre = 0,8 à 1,2 g/l; sel (chlorure de sodium) = 12 g/l; calcium = 0,13 g/l; magnésium = 0,1 g/l; fer = 0,3 mg/l; sucres = 0,15 g/l. Sa "production" est d'environ un litre par jour par personne.

Nitrate du Chili (Salitre potásico)

Ce produit naturel correspond à 2 NaNO3.KNO3; il contient 15 % d'azote, 18,4% de sodium, 11,6% de potassium, 1% de soufre (sous forme de sulfates), ainsi que: 0,12% de calcium, 0,14% de magnésium et de nombreux oligo-éléments (tous les micronutrients nécessaires pour la spiruline). Il est coloré en rose. A ne pas confondre avec le KNO3 (blanc) pur, extrait du salitre, donc également "naturel".

Sang : Azote: 350 mg/l; phosphore: 30 à 70 mg/l; fer: 9 g/l

 

A15) Matériel de laboratoire utile (voir ANNEXES GENERALES.htm - A36)

A16.1) Produits chimiques

(Les % indiqués sont les % en poids sur produit pur sauf indication contraire; pm = poids molaire)

- Acide chlorhydrique HCl, pm = 36,5

- Acide citrique COOH-CH2-C(OH)(COOH)-CH2-COOH, pm = 192

- Acide orthoborique H3BO3, pm = 61,8 (17,14 % de bore)

- Acide phosphorique H3PO4, pm = 98 (31,6 % de phosphore)

- Acide sulfurique H2SO4, pm = 98 (32,7 % de soufre)

- Alum de chrome cristallisé, CrK(SO4)2, 12 H2O, pm = 499,4

(10,3 % de chrome)

- Bicarbonate d'ammonium, pm = 79 (17,7 % d'azote)

- Bicarbonate de sodium, pm = 84

- Bicarbonate de potassium, pm = 100

- Butane C4H10, pm = 58 (82,8% de carbone)

- Carbonate de potassium, pm = 138

- Carbonate de sodium, pm = 106

- Chaux, pm = 74 (54 % de calcium)

- Chlorure de calcium, pm = 111 (36 % de calcium)

- Chlorure de manganèse cristallisé à 4 H2O, pm = 198 (27 % de manganèse)

- Chlorure de potassium, pm = 74,5 (52 % de potassium)

- Chlorure de sodium (sel de cuisine), pm = 58,5

- Chlorure de zinc, pm = 136,3 (46,5 % de zinc) [hygroscopique!]

- EDTA (acide éthylène-diamino-tétracétique), pm = 292

- EDTA, sel disodique cristallisé à 2 H2O, pm = 372 (78 % d'EDTA)

- Gaz carbonique, pm = 44 (27,3 % de carbone)

- Magnésium, pm = 24,5

- Monovanadate d'ammonium NH4VO3, pm = 117 (43,6% de vanadium)

- Molybdate de sodium MoNa2O4,2H2O, pm = 242 (39,7% de molybdène)

- Monovanadate d'ammonium NH4VO3, pm = 117 (43,6 de vanadium)

- Nitrate d'ammonium ou ammonitrate (explosif à sec), pm = 80 (35 % d'azote dont la moitié ammoniacal)

- Nitrate de calcium, pm = 164 (24 % de calcium et 17 % d'azote)

- Nitrate de sodium, pm = 85 (16,5 % d'azote; 72,9 % de NO3;

27 % de sodium)

- Nitrate de potassium, pm = 101 (13,9 % d'azote, soit 61,4% de N03; 38,6% de potassium; qualité technique à 91 % de pureté)

- Oxyde de molybdène, MoO3, pm = 143,9 (66 % de molybdène)

- Oxyde de sélénium, SeO2, pm = 111 (70,4 % de sélénium)

- Phosphore, pm = 31

- Phosphate monoammonique, pm = 115 (27 % de phosphore et 12 % d'azote)

- Phosphate diammonique, pm 132 = (23,4 % de phosphore et 21 % d'azote)

- Phosphate dipotassique, pm = 174 (17,8 % de phosphore et

44,8 % de potassium, pureté 97 %) [hygroscopique!]

- Phosphate mixte d'ammonium et de magnésium, pm = 137 ( 10 % d'azote), très insoluble

- Phosphate monopotassique, pm = 136 (22,7% de phosphore,

28,7% de potassium)

- Phosphate tricalcique, pm = 310 (20 % de phosphore, 39 % de calcium)

- Phosphate trisodique cristallisé à 12 H2O, pm = 380 (8,1 % de phosphore)

- Propane C3H8, pm = 44 (81,8 % de carbone)

- Salitre potassique: 15 % d'azote (soit 66 % de NO3), 18,4 % de sodium, 11,6 % de potassium, 1,2 g de calcium/kg, 1,4 g magnésium/kg, 10 g de soufre (soit 30 g de SO4)/kg

- Sélénite de sodium (Na2SeO3), pm = 173 (45,6% de sélénium) [toxique]

- Soude NaOH, pm = 40 (cf N.B. en bas de page)

- Sucre (= saccharose = sucrose = C12H22O11), pm = 342 (42 % de carbone)

- Sulfate de calcium, pm = 136 (29 % de calcium, 23,5 % de soufre)

- Sulfate de cobalt à 7 H2O, pm = 281,1 (20,3 % de cobalt)

- Sulfate de cuivre cristallisé à 5 H2O, pm = 249,7 (24,9 % de cuivre)

- Sulfate de magnésium cristallisé à 7 H2O (sel d'Epsom), pm = 246,5

(9,6 % de magnésium et 12,7 % de soufre, pureté 98 %)

- Sulfate de nickel NiSO4, 6H2O, pm = 262,9 (22,3% de nickel)

- Sulfate dipotassique, pm = 174 (44,8 % de potassium et 18,4 % de soufre)

- Sulfate de fer FeSO4, 7 H2O, pm =278 (20 % de fer)

- Sulfate de zinc cristallisé à 7 H2O: pm = 287,4 (22,7 % de zinc)

- Urée, CO(NH2)2, pm = 60 (46 % d'azote, qualité engrais agricole)

N.B. Certaines soudes sont fabriquées à l'aide de mercure et peuvent contenir jusqu'à 0,08 mg de mercure par kg (selon recommandation d'Euro Chlor du 26/11/1997). Il convient d'en tenir compte en cas d'utilisation de soude pour préparer un milieu de culture, de manière à ne pas dépasser la norme en mercure dans la spiruline (cf Annexe A17), mais en général cela ne pose pas de problème. La soude solide "perlée" est facile à utiliser. Attention: la soude est un produit très dangereux pour la peau et les yeux (porter des lunettes de protection).

A16.2) Densités apparentes (approximatives)

En l'absence de balance, il est possible de mesurer les volumes de produits:

Densité apparente, g/ml

Acide phosphorique liquide 85% = 1,69 (à 20C)

Bicarbonate de sodium léger = 0,53 à 0,73

Bicarbonate de sodium dense = 1,1 à 1,2

Phosphate dipotassique = 0,8

Phosphate monoammonique = 0,8

Salitre potasico = 1,3

Sel NaCl = 1 à 1,2

Spiruline broyée = 0,5 à 0,6

Sulfate de magnésium MgSO4,7H2O = 1

Sulfate dipotasique = 1,2

Sulfate de fer FeSO4,7H2O = 1,15

Urée = 0,84

A17) Normes de la spiruline en France

(Voir Arrêté du 21/12/1979)

Par rapport au poids sec, en ppm :

Tant pour le produit frais que le sec :

 

N.B. Exemples de limites supérieures de pH pour la croissance de microorganismes des aliments (en présence de spirulines vivantes des valeurs différentes pourraient être obtenues) :

Staphylococcus = 9,8

Streptococcus = 9,3

Bacillus = 9,3

B. subtilis = 10

Clostridium botulinum = 8,5

Clostridium perfringens = 8,5

Clostridium sporogenes = 9

Lactobacillus = 8

E. coli = 10

Salmonella = 9

Vibrio parahaemolyticus = 11

Pseudomonas = 8

Candida = 9,8

Saccharomyces = 8,6

Penicillium = 11

Aspergillus = 9,3

Listeria monocytogenes = 9,6

 

A18) Limites de concentrations dans le milieu de culture

Tous les chiffres expriment des mg/litre (ou ppm). Ceux donnés entre parenthèses sont ceux du milieu de culture de base de Zarrouk dans sa thèse (ANNEXES GENERALES.htm - Thèsezarrouk, page 4) :

Nitrate* = 440 à 6600 (1800)

Ammonium* = 0,3 à 30

Urée* < 50

Phosphate** = 0,1 à 300 (270)

Potassium > 10 (665) et rapport pondéral K/Na < 5

Magnésium*** = 1 à 30 (19)

Sulfate** > 30 (675)

Fer > 0,4 (2)

Calcium**** > 0,6 (14)

Bore = (0,5)

Manganèse = (0,5)

Zinc < 1 (0,05)

Cuivre < 0,001 ? (0,02)

Molybdène = (0,01)

Chrome = (0,01)

Nickel = (0,01)

Cobalt = (0,01)

Notes:

* a) Les doses minimum ne s'appliquent que s'il n'y a pas d'autre source d'azote. Les maxima pour ammonium et urée ne sont pas indépendants puisque l'urée s'hydrolyse en ammonium : c'est l'ammonium total potentiel qui compte, ou plus précisément l'ammoniac libre. Il y a équilibre entre ammoniaque (NH4OH) et ammoniac (NH3) dans l'eau, l'ammoniaque se dissociant elle-même en ions ammonium (NH4) et hydroxyle (OH) : cet équilibre dépend du pH et de la température. L'odeur d'ammoniac est perceptible dès 20 ppm d'ammonium à pH 10 et 20 C. Plus le pH est haut, plus il y aura d'ammoniac libre selon le tableau suivant (à 25C) :

pH 6 = 0 % d'ammoniac, 100 % d'ammonium

pH 8 = 4 %

pH 9 = 25 %

pH 10 = 78 %

pH 10,2 = 92 %

On pense que c'est l'ammoniac qui est toxique plutôt que l'ammonium.

La vitesse d'hydrolyse de l'urée dépend elle-même du pH et de la température. Il nous est arrivé, en pleine saison de production, de mettre par erreur 350 ppm d'urée sans que la culture meure (hydrolyse lente ?).

b) Il y a réduction possible du nitrate en ammoniac selon la réaction globale:

NO3K + 2CH2O (hydrate de carbone) = NH3 + 2CO2 + KOH

Notons en passant que la réduction du nitrate donne une augmentation de la basicité, quel que soit l'agent réducteur. Cette équation signifie qu'un kilo de sucre risque d'être équivalant à 500 g d'urée en tant que production potentielle d'ammoniac. C'est donc la somme urée plus sucre qu'il faut considérer pour calculer la limite de toxicité, soit la règle pratique: "dose quotidienne d'urée + (dose quotidienne de sucre) / 2 < 50 - 1,7 x (concentration du milieu de culture en ammonium), où doses et concentration sont exprimées en mg/l (en l'absence de sucre ou de nitrates, inutile de tenir compte du sucre dans cette formule). La mesure de la concentration en ammonium par colorimétrie avec le réactif de Nessler donne en réalité la somme ammonium + ammoniac.

** D'après la thèse de J.F.Cornet ANNEXES GENERALES.htm - Cornet: 0,7 ppm de phosphore et 3 ppm de soufre suffisent. Il est probable que 0,05 ppm de phosphore soit encore suffisant (cas de l'eau de mer).

*** Le phosphate mixte de magnésium et d'ammonium et le phosphate de magnésium, très peu solubles, forment facilement des cristaux dans le milieu de culture si leur produit de solubilité est dépassé. Il y a une relation entre le phosphate, le magnésium et l'ammonium, qu'on peut calculer par phos.exe.

**** A pH élevé (> 10,5) la solubilité du calcium diminue par précipitation de calcaire; les concentrations limites en phosphate et fer diminuent également.

Les limites sont souvent soit inconnues ou mal définies. Par exemple le cuivre à la dose utilisée par Zarrouk devrait être toxique. Il se peut que les limites dépendent des conditions de culture.

A.19) Composition élémentaire de la spiruline :

Carbone = 468 g/kg

Oxygene = 279 g/kg

Azote = 120 g/kg

Hydrogene = 95 g/kg

Potassium = 15 g/kg

Phosphore = 9* g/kg

Soufre = 6 g/kg

Chlore = 4 g/kg

Sodium = 2 g/kg

Calcium = 1** g/kg

Fer = 600 mg/kg (= ppm)

Bore = 80 mg/kg (= ppm)

Manganèse = 50 mg/kg (= ppm)

Zinc = 40 *** mg/kg (= ppm)

Cuivre = 12 mg/kg (= ppm)

Molybdène = 7 mg/kg (= ppm)

Nickel = 3 mg/kg (= ppm)

Chrome = 2,8 mg/kg (= ppm)

Vanadium = 2 mg/kg (= ppm)

Cobalt = 1,5 mg/kg (= ppm)

Selenium = 0,3 mg/kg (= ppm)

* ou 12 quand la spiruline est produite dans des conditions où peu d'EPS se forme (d'après Thèse de J.F.Cornet ANNEXES GENERALES.htm - Cornet, page 166).

** très variable: un ouvrage récent donne une teneur en calcium de 7 g/kg (ANNEXES GENERALES.htm - Vonshak1997, page 149) et les notices Flamant Vert et Solarium Biotechnology 10 g/kg.

*** peut être augmenté jusqu'à 1g/kg si souhaité.

 

La composition en produits nutritionnels est donnée en Annexe A20. On notera certaines différences importantes avec le tableau ci-dessus, notamment sur le calcium, le sodium et le fer; la composition de la spiruline est sujette à variations en fonction des conditions de culture. Ainsi Cornet (thèse ANNEXES GENERALES.htm - Cornet, page 125) indique pour la spiruline produite à faible flux lumineux (5 à 20 W/m), en g/kg:

Carbone = 505 g/kg

Oxygène = 310 g/kg

Azote = 100 g/kg

Hydrogène = 67 g/kg

A20) COMPOSITION APPROXIMATIVE DE LA SPIRULINE EN ELEMENTS NUTRITIONNELS

Protéines = 65 % en poids (norme : >50)

Glucides = 15 % en poids

Minéraux = 7 % en poids (cendres totales : <10)

Lipides = 6 % en poids

Fibres = 2 % en poids

Eau = 5 % en poids (norme : <10)

 

Contenu énergétique = 5000 calories ou 20,9 kJ/ gramme sec.

 

D'après notices Flamant Vert :

VITAMINES

Béta-carotène = 1400 mg/kg = 2330 Unités Internationales (U.I.)

E (Tocophérol) = 100 mg/kg

B1 (Thiamine) = 35 mg/kg

B2 (Riboflavine) = 40 mg/kg

B3 ou PP ( Niacine) = 140 mg/kg

B5 (Acide pantothénique) = 1 mg/kg

B8 ou H (Biotine) = 0,05 mg/kg

B12 (Cobalamine) = 3,2 mg/kg (cette B12 ne serait pas totalement assimilable par l'organisme)

Inositol = 640 mg/kg

K (Phylloquinone) = 20 mg/kg

ACIDES AMINES

Alanine = 47 g/kg

Arginine = 43 g/kg

Acide aspartique = 61 g/kg

Cystine = 6 g/kg

Acide glutamique = 91 g/kg

Glycine = 32 g/kg

Histidine = 10 g/kg

Isoleucine = 35 g/kg

Leucine = 54 g/kg

Lysine = 29 g/kg

Méthionine = 14 g/kg

Phénylalanine = 28 g/kg

Proline = 27 g/kg

Sérine =32 g/kg

Thréonine = 32 g/kg

Tryptophane = 9 g/kg

Tyrosine = 30 g/kg

Valine = 40 g/kg

PIGMENTS

Phycocyanine = 150 g/kg

Chlorophylle a = 11 g/kg

Caroténoïdes = 3,7 g/kg

(dont béta-carotène = 1,4 g/kg)

ACIDES GRAS ESSENTIELS

Acide linoléique = 8 g/kg

Acide gamma-linolénique (AGL ou GLA) = 10 g/kg

ENZYME

Superoxyde-dismutase = 1,5 millions d'unités / kg

MINERAUX

Chrome = 3 mg/kg

Calcium = 10000 mg/kg

Cuivre = 12 mg/kg

Fer = 1800 mg/kg

Magnésium = 4000 mg/kg

Manganèse = 50 mg/kg

Phosphore = 8000 mg/kg

Potassium = 14000 mg/kg

Sodium = 9000 mg/kg

Zinc = 30 mg/kg

A21) ELEMENTS DE PRIX DE REVIENT

(Prix en France TVA 20,6 % incluse et au détail sauf indication contraire)

(Ces prix sont exprimés en U.S. $ sur la base de 6 FF/U.S $)

Films plastique :

- Polyéthylène noir, épaisseur 0,15 mm, largeur 3 m = 0,35 $/m (Arequipa)

- Polyéthylène noir, épaisseur 0,15 mm, largeur 8 m = 0,3 $/m par lot de 300 m ou 1,17 $/m au détail

- Polyéthylène noir, épaisseur 0,3 mm, largeur 6,5 m = 0,98 $/m par lot de 400 m

- EVA noir piscicole, épaisseur 0,5 mm, largeur 4, 6 ou 10 m, garanti 15 ans = 5,08 $/m au détail

- PVC vert alimentaire, épaisseur 0,5 mm, largeur 4 ou 6 m, garanti 10 ans = 6,77 $/m au détail

- PVC noir, épaisseur 0,5 mm, non alimentaire, largeur 2,05 m = 1,8 $/m par lot important

- PVC noir, épaisseur 1,2 mm, alimentaire et soudable facilement = 6,67 $/m en lot important

- PVC gris, épais. 1,2 mm, 1150 g/m, posé par entreprise = 4,5 $/m (Espagne)

- EPDM noir, épais. 1,14 mm, 1161g/m, en rouleau de 6,1 à 12,2 m de large = 10 $/m

- Polyéthylène de serre (au Cd), épaisseur 0,2 mm, largeur 6,5 m = 2 $/m au détail ou 0,8 $/m par rouleau de 390 m (78 kg)

- Polyéthylène de serre (au Cd), épaisseur 0,25 mm, largeur 4 m = 0,6 $/m au détail (Pérou)

- Polyéthylène de serre (incolore), 200 , largeur 8 m, en rouleau de 3500 m (713 kg) = 0,75 $/m ; en rouleau de 400 m, largeur 6 m = 1,08 $/m

- Toile cirée (qualité épaisse) = 8 $/m au détail

Feutre Bidim, 200 g/m, 4 m de large = 1,68 $/m au détail

Couverture des bassins

- Fibre de verre-polyester, ondulée, largeur 0,9 m, longueur 2 m = 15,7 $/ m ou 11,3 $/m (Arequipa)

- verre à vitre 3 mm = 20 $/m

- Tôle ondulée galvanisée, largeur 0,9 m, longueur 2,5 m = 9,3 $/m

- Toiture traditionnelle africaine en chaume sur piquets et charpente bois traité = 8 $/m couvert (Koudougou, Burkina Faso)

- Serres "chapelle" accolées = 16 $/m utile couvert

Plaques

- Fibre de verre-polyester translucide plane, largeur 1 m = 12,3 $/m

- Tôle galvanisée plane, épaisseur 0,5 mm, 1x2 m = 3,3 $/m

Bois (sapin brut non traité)

- Planches en bois brut, épaisseur 27 mm, longueur 2,5 m = 5,8 $/m

- Planches rabotées, épais. 14 mm, largeur 80 mm, long 2 m (en bois d'ayou) = 50 $/m (Mr Bricolage)

- Liteaux en bois brut, 27 x 27 mm, long. 2 m = 0,3 $/m

- Liteaux en bois brut, 3 x 4 cm, long. 2 m = 0,5 $/m

- Liteaux en bois brut, 8mm x 27 mm, long 2,5 m = 0,27 $/m (Mr Bricolage)

- Chevrons en bois brut, 6 x 8 cm, longueur 5 m = 1,4 $/m

- Carrelet rabotés, 14 mm x 14 mm, long 2 m = 0,83 $/m (Mr Bricolage)

Piquets en acier (en té) peints, long. 1 m. = 2,5 $/pièce

Tube acier galvanisé 50 mm, en longueurs de 6 m = 3,5 $/m

Vis galvanisées

- 4x40 mm = 10 $/200 pièces

- 4 x 30 mm (tirefond) = 0,05 $ pièce

- 5 x 30 mm = 5 $/100 pièces

- 8x60 mm (tirefond) =0,17 $ pièce

- 8x100 mm (tirefond) = 0,23 $ pièce

- 8x120 mm (tirefond) = 0,30 $ pièce

- 8x140 mm (tirefond) = 0,55 $ pièce

Parpaings de 50 x 20 x 20 cm (livrés sur chantier) = 1 $/pièce

Sable (livré sur chantier) = 43 $/mètre cube

Ombrage

- Canisse, largeur 2 m = 3,5 $/m; 1 $/m (Bangui, RCA) ; 1,2 $/m (Cotonou)

- Ombrière ("Malla Rashel" = plastique tissé), noire, 80 %, largeur 4 m = 1,1 $/m (Chili)

- Ombrière (plastique tissé), noire, 66 %, 50 m x 2,8 m = 1,45 $/m

Isolant flexible multicouche épaisseur 20 mm (équivalent à 200 mm de laine de roche), en rouleau de 1,58 m x 10 m = 15 $/m

Isolant rigide polystyrène extrudé en plaque de 4 cm d'épaisseur = 9 $/m

Grilles

- Grille Polyéthylène maille 5 mm NORTENE, largeur 1 m = 5,5 $/m au détail

- Moustiquaire fibre de verre, largeur 0,6 ou 1 m = 6 $/m au détail

- Moustiquaire nylon, largeur 1 m = 1,35 $/m (Arequipa, Pérou)

- Filet nylon maille 10 mm = 3 $/m

Filtration

- Toile Polyester monofilament, 30 microns, largeur 1,42 m. = 51,3 $/m

- Toile Polyester monofilament, 315 microns, largeur 1,58 m = 14,3 $/m

- Toile Polyester (Tergal), type ordinaire pour doublure = 1,7 à 3,3 $/m

- Cadre de sérigraphie, toile polyester monofilament 25 microns = 165 $/m

- Aspirateur professionnel , 300 m. cube/h, 20 kPa, 1200 W = 1000 $

- Aspirateur ménager = 300 $

Pompes

- Pompe d'aquarium, 1000 l/h, 14 W, 220 V = 31 $

- Pompe d'aquarium, 1200 l/h, 32 W, 220 V = 37 $

- Pompe vide-cave, à vortex, 16000 l/h,1 kW, 220 V = 182 $

- Pompe vide-cave, à vortex, 12000 l/h, 400 W, 220 V = 98 $

-Transformateur de sécurité pour pompes d'aquarium (à écran d'isolement relié à la terre), 500 W = 100 $

Robinets tout plastique, diamètre 25 mm = 30 $

Compteur d'eau tout plastique, diamètre 38 mm = 350 $

Compresseurs d'air

- Type aquarium : 300 l/h, 6 Watt = 27 $

- Type aquarium : 150 l/h = 12 $

- Sans huile : 8 bars, 12000 l/h, 1100 Watt, réservoir 6 litres = 215 $

- Tuyau pour air comprimé 8 bars sur enrouleur, 20 m = 48 $

- Tuyau pour air comprimé 8 bars en ressort, 5 m = 20 $

- Tuyau PVC 4 mm pour aquarium = 0,53 $/m

- Distributeur à 3 robinets pour aquarium = 4,7 $

Programmateur

- En 220 V alternatif = 20 à 28 $ (France et Chili)

- En 12 V continu = 120 $

Panneau photovoltaïque

- Si monocristallin, 12 V, 22 W = 270 $

( + Régulateur/chargeur de batterie = 100 $)

Batterie 12 V, 15 AH, étanche = 50 $

Convertisseur de 12 V continu en 220 V

- 40 W = 120 $; 100 W = 230 $

Motoréducteur

- 180 W, 220 V = 251 $

- 30 t/mn, 100 W, 220 V = 240 $

- 20 t/mn, 80 W, 220 V = 208 $

- 20,8 t/mn, 10 W restitués, 220 V, moteur asynchrone (Réf Crouzet 80667-009-INV) = 230 $

Pistolet à extruder le silicone

- manuel, capacité 300 ml, modèle SIKA = 37 $ (47 au Chili)

- manuel, capacité 600 ml, modèle SIKA MK5C = 49, 3 $

- à air comprimé, 600 ml, modèle SIKA DKR600 = 267 $

- poussoir (pour faire les saucisses), inox, 10 l manuel = 500 $

- gaine PE alimentaire 60, diamètre 50 mm = 24 $/km

Séchoir électrique, puissance 600 Watt, modèle Stöckli avec 3 plateaux = 67 $ (Suisse) ; le plateau supplémentaire = 1,7 $.

Broyeur manuel (Corona) = 20 $ (Chili)

Emballages

- Sacs plastique métallisés thermoscellables à maintien vertical ou non, capacité 800 g de spiruline broyée = 0,41 $ pièce par 5000 unités ou 0,34 $ pièce par 10.000 unités ; capacité 100 g = 0,078 $ pièce par 10.000 unités (non imprimés) ou 0,113 $ imprimés.

- soude-sacs électrique pour sacs plastique aluminisés = 333 $

Produits chimiques

- Acide chlorhydrique 33% = 1,17 $/litre

- Acide citrique en sac de 25 kg = 1,9 $/kg (Costa Rica)

- Acide phosphorique 78% en jerrican (24 % de P) = 0,6 $/kg (Espagne)

- Acide phosphorique 85 % en bidon de 25 kg (27 % P) = 1 $/kg (Costa Rica)

- Bicarbonate de sodium zootechnique en sac de 25 kg = 0,35 $/kg

- Bicarbonate de sodium naturel U.S.A. à 99,8 % de pureté,

en sac de 25 kg = 0,4 $/kg (Costa Rica)

- Bicarbonate de sodium alimentaire par 500 g = 2,7 $/kg

- Gaz butane liquide = 1,3 $/kg en bouteilles de 13 kg consignées; 0,69 $/kg (Chili); 0,713 $/kg (Cotonou) + consigne

- Carbonate de sodium technique léger = 1 $/kg

- Chlorure de sodium brut broyé en sac de 50 kg = 0,22 $/kg;

0,083 $/kg (Arequipa), 0,117 (Espagne)

- Chlorure de sodium alimentaire (sel fin) en sac de 50 kg = 0,27 $/kg

- Chlorure de sodium alimentaire (sel fin) en sac de 10 kg = 0,38 $/kg

- EDTA sel disodique, 2H2O, par 1 kg = 50 $/kg

- Ferfol (Fer chélaté à l'EDTA à 13 % de fer), par 1 kg = 25 $/kg

- Gaz carbonique liquide en bouteille de 30 kg =

0,863 $/kg (Iquique, Chili) bouteille comprise,

ou 0,63 $/kg (Arequipa, Pérou) + bouteille (2 $/mois + caution 233 $)

- Gaz carbonique liquide en bouteille de 22 kg =

3 $/kg (Alès, France) + bouteille (8,8 $/mois + caution 200 $)

- Gaz carbonique liquide en bouteille de 25 kg (Chili) =

1,25 $/kg + bouteille (5,8 $/mois) [Détendeur = 12 $]

- Nitrate de potasse cristallisé, engrais, en sac de 50 kg = 0,68 $/kg

- Nitrate de soude du Chili, engrais à 16 % d'azote, en sac de 50 kg =

0,53 $/kg

- Oligoéléments en solution concentrée (formule J. Falquet) = 0,033 $/kg de spiruline

- Propane liquide vrac = 0,5 $/kg

- Phosphate monoammonique cristallisé, engrais, en sac de 25 kg

= 1,05 $/kg

- Phosphate dipotassique technique en sac de 25 kg = 3,58 $/kg

- Séquestrène 100 SG (Fer chélaté à l'EDDHA à 6 % de fer), par 1 kg =

42,5 $/kg

- Soude anhydre en boite de 1,3 kg = 3,33 $/kg, en sac de 25 kg = 1,63 $/kg

- Sucre blanc en sac de 1 kg = 1 $/kg (1,17 à Bangui)

- Sucre roux cristallisé en sac de 50 kg = 0,35 $/kg (Arequipa)

- Sulfate dipotassique cristallisé en sac de 25 kg = 0,48 $/kg

ou en sac de 5 kg = 2,3 $/kg

- Sulfate de magnésium cristallisé, engrais, en sac de 25 kg = 0,32 $/kg

- Sulfate de fer pour analyses (FeSO4, 7H2O), flacon de 1 kg = 35 $/kg

- Sulfate de zinc (ZnSO4, 7H2O) pour analyses, flacon de 1kg = 25 $/kg

- Urée = urée en perles, agricole, en sac de 50 kg = 0,25 $/kg;

0,28 $/kg (Espagne), 0,27 $/kg (Arequipa)

Matériel de laboratoire

- Bassine en PE alimentaire blanc, 35 litres = 28 $

- Balance électronique 5 kg = 50 $

- Balance électronique 100 g (à 0,1 g) = 167 $

- Microscope monoculaire = 142 à 333 $

- Microscope portable (x 100) = 50 $

- Densimètre = 17 à 29 $

- Thermomètre = 3 à 17 $

- Thermomètre-humidimètre électronique = 25 à 98 $

- pHmètre professionnel = 400 à 580 $ (dont électrode 60 à 100 $)

- ph-mètre-thermomètre = 277 $

- ph-mètre "Piccolo" = 154 $

- pHmètre simplifié (type "stylo") = 58 $

- Etalons de pH 4 -7-10 (60 ampoules) = 100 $

- Etalons de pH 4 - 7 - 10 (15 gélules ou "pillows") = 22 $

- Aquamerck ammonium 0,5 - 10 ppm (150 dosages) = 64 $

- Bandelettes Merckoquant nitrates (100 dosages) = 50 $

- Bandelettes Merckoquant sulfates (100 dosages) = 37 $

- Bandelettes Merckoquant calcium + magnésium (100 dosages) = 37 $

- Bandelettes Merckoquant calcium 10 - 100 ppm (60 dosages) = 69 $

- Analyseur de CO2 dans l'air, I.R. = 400 $

Analyses, $/unité

- % protéines = 15

- % humidité = 7,8

- % cendres brutes = 6,7

- % GLA = 97

- Phosphore total = 18,3

- Nitrates = 24,7

- Fer = 26,2

- Autres métaux = 20 (moyenne)

- Béta-carotène = 100

- Microbiologie = 64

Ensembles

- Bassin de culture sous serre tunnel avec roue à aube (1000 m) = 25 $/m

- Serre en film PE sur armature acier (1000 m)

type tunnel = 7 $/m

type multichapelle aérable et ombrée = 19 $/m

Spiruline sèche (Prix de vente)

- Le prix de vente de la spiruline sèche est extrêmement variable selon les lieux, les quantités, la qualité, l'emballage, la conjoncture, etc. En 1999 le prix international par tonne est tombé autour de 10 $/kg sous la pression chinoise. Au détail on trouve de la spiruline en poudre autour de 80 $/kg, tandis qu'en gélules elle se vend en pharmacie autour de 300 $/kg.

Frêt

- par avion, de Madagascar en France = 3,33 $/kg

 

A22) PLANCHE COMPARANT LES SPIRULINES A D'AUTRES ALGUES : planche.jpg

 

A23) SPIRULINE VUE AU MICROSCOPE lonar.jpg

Le poids sec d'un filament moyen de spiruline est d'environ 3g.

Dans l'hémisphère Nord comme dans le Sud, le sens d'enroulement des spires des spirulines spiralées est le même: dans le sens des aiguilles d'une montre si on regarde par dessus la spirale en descendant:

A24) POUR CEUX QUI ONT DE L'ELECTRICITE:

A24.1) AGITATION PAR ROUE A AUBES (Schéma : roue à aubes.jpg )

Les bassins agités par roue à aubes sont plus longs que larges, avec extrêmités arrondies et une cloison centrale et de préférence des déflecteurs aux changements de direction dans les angles. La roue à aube est installée sur un des côtés ou à une extrémité, entre bord et cloison centrale. L'axe de rotation repose sur deux roulements à billes fixés sur des supports solides, généralement bétonnés. Au droit de la roue la largeur du canal peut être rétrécie sans inconvénient; au contraire cela permet de renforcer les supports et de raccourcir la roue donc de la rendre plus solide.

La roue comprend par exemple 4 ou 6 pales ou ailettes solidement maintenues sur des disques solidaires de l'axe et de diamètre voisin de 80 cm. La hauteur des pales est de l'ordre de 20 cm. Pour minimiser les dégâts causés aux spirulines, il est bon d'arrondir le bord d'attaque des pales. La construction de la roue à aubes doit se faire de préférence en plastique (PVC rigide d'épaisseur 4 mmm ou plus) ou en bois car presque tous les métaux sont corrodés à la longue. Le contreplaqué de qualité résistant à l'eau bouillante convient et il est pratique. L'acier galvanisé et certains inox (304) résistent en général. L'axe est généralement métallique, mais il faut prévoir son remplacement ainsi que celui des roulements à billes qui le supportent et qui risquent fort d'être corrodés. Un moto-réducteur électrique entraîne l'axe à une vitesse de 20 tours par minute environ. Sa puissance utile doit être de l'ordre de 1 Watt/m de bassin ou plus ; sous serre, prévoir une arrivée d'air extérieur sur le ventilateur du moteur. Un variateur de vitesse est commode mais onéreux. Une transmission par courroie est recommandée. Pour les petits bassins, la roue à aubes peut être montée directement sur l'axe du moto réducteur. Elle peut ne comporter que deux pales, ce qui a pour effet de provoquer une houle artificielle se propageant jusqu'à l'extrémité du bassin et contribuant à l'agitation. Il est utile de protéger le fond du bassin, s'il est en film plastique, au droit des pales: par exemple par des plaques inox ou ciment (on peut couler du ciment sur place). La distance entre le bas des pales et le fond du bassin ou ces plaques doit être faible, mais suffisante pour ne pas risquer de toucher le fond ni d'endommager les spirulines (5 cm paraît correct).

On admet que la vitesse de circulation de la culture doit être de 20 cm/seconde pour obtenir une bonne agitation; théoriquement le régime turbulent est atteint dès que cette vitesse dépasse 10/z (z = profondeur en cm) si la concentration en spiruline est inférieure à 3 g/l. Pour réduire les irrégularités de débits et l'accumulation des boues en certains endroits, on installe des déflecteurs ou des contre-pales créant des remous :

Il y a un débat concernant le meilleur sens de rotation du liquide dans le bassin : pour certains le meilleur serait le sens contraire aux aiguilles d'une montre. Pour d'autres le sens des aiguilles d'une montre serait tabou. En ce qui nous concerne, nous n'avons aucune recommandation spéciale.

A24.2) FILTRATION SOUS VIDE

L'utilisation d'un vide modéré (un aspirateur donnant un vide de 15 kPa - soit 1,5 m de colonne d'eau - suffit) permet d'accélérer la vitesse de filtration. On utilise pour cela une toile reposant sur un support rigide (grille), posé sur un réservoir étanche résistant au vide. Ce réservoir est relié à l'aspirateur. La culture à filtrer est pompée dans le bassin à travers une crépine servant de tamis ou envoyée sur la toile de filtration à travers un tamis. Une pompe vide-cave de type "à vortex" est recommandée pour ne pas casser trop de spirulines. Une pompe type vide-cave, à commande automatique par flotteur et munie sur son refoulement d'un clapet de non-retour bien étanche, assure le maintien automatique du niveau de filtrat dans le réservoir sous vide.

En cours de filtration on décolmate au besoin la toile avec une raclette caoutchouc. On arrête l'arrivée de liquide et on attend que la biomasse soit suffisamment pauvre en eau, puis on récupère la biomasse à la raclette.

La vitesse de filtration dépend bien entendu de la qualité de la culture, mais elle se situe autour de 8 kg de spiruline sèche/heure/m de filtre.

A24.3) FILTRATION SOUS PRESSION

La culture pompée à travers un tamis peut être envoyée dans un sac en forme de manche fermé par une pince, flottant dans le bassin. Si le sac est vertical et hors de la culture, de petit diamètre (< 6 cm) et de grande longueur (> un mètre), la filtration peut se faire par gravité avec une bonne efficacité.

 

A24.4) FILTRATION CONTINUE

Divers dispositifs existent (tamis vibrants, tambours rotatifs), mais sont plus adaptés aux conditions industrielles qu'artisanales.

 

A24.5) ESSORAGE PAR LE VIDE (pour remplacer le pressage)

Il s'agit d'une variante du A24.2. Si la biomasse est laissée sur le filtre sous vide suffisamment longtemps (par exemple 10 minutes pour une épaisseur de 5 mm), l'eau interstitielle s'élimine comme dans le cas d'un pressage. Par rapport au pressage, ce système permet le lavage éventuel de la biomasse (opération que nous estimons inutile, voire nuisible selon les cas, cf Chapitre 4.htm - lavage).

On peut aussi n'utiliser le filtre à vide que pour l'essorage; dans ce cas le volume de liquide est suffisamment faible pour qu'on puisse se passer de la pompe vide-cave dans le réservoir.

Un bon essorage peut exiger un vide plus fort que la simple filtration.

A24.6) ESSORAGE PAR ESSOREUSE (pour remplacer le pressage)

L'essorage de la biomasse sortant du filtre peut aussi se faire dans une essoreuse à panier (à axe vertical) munie d'une toile de filtre et tournant à vitesse suffisamment modérée pour ne pas casser la spiruline. Ce système permet aussi le lavage de la biomasse. Nous ne le considérons pas à la portée d'un artisan.

A25) HIVERNAGE

Dans les zones à hivers froids, les récoltes peuvent se poursuivre tant que la température maximum ne descend pas en dessous de 15C. Ensuite, lorsque la température des bassins est inférieure à 10C, il arrive que la spiruline décante au fond et jaunisse. Il faut éviter d'aborder l'hiver à pH < 10 et de trop agiter à la pompe pendant l'hiver pour éviter le risque de "blanchiment" du milieu et la mort des spirulines.

Si l'hiver est assez doux (> - 8C) et si le milieu n'est pas carencé, la spiruline peut très bien survivre sous serre et redémarrer aux beaux jours, mais il est prudent d'ombrer tant que la température du bassin reste inférieure à 10 - 15C. En cours d'hiver il est bon d'agiter de temps à autre au balai pour remettre en suspension et aérer les boues du fond. En fin d'hiver, si tout se passe bien, le milieu de culture se trouve rénové (turbidité très faible, peu ou pas de boues, pH = 10, récoltabilité excellente). Cependant il y a le danger théorique que pendant l'hiver des contaminations puissent se produire (algues étrangères et éventuellement toxiques): faire un test de toxicité avant de recommencer à récolter.

Dans les zones à forte saison des pluies il faut couvrir les bassins. Si ce n'est pas possible, on peut continuer les récoltes en purgeant le milieu de culture, et en rajoutant les sels correspondants, mais cela coûte cher en sels tandis que la récolte risque de ne pas pouvoir se sécher. On peut donc préférer arrêter la production, puis vider et nettoyer à fond les bassins et redémarrer la culture au retour du beau temps.

Il faut toujours conserver une ou plusieurs réserves de semence de bonne qualité, mais a fortiori en cas d'arrêt annuel. La réserve doit être conservée dans un endroit abrité des intempéries, à l'ombre (pas à l'obscurité pendant le jour), à température modérée (20 à 30 C) et agitée de temps en temps. Elle ne doit être ni trop concentrée ni trop diluée en spiruline (Secchi = 2 à 4 convient). Il faut "repiquer" la culture de réserve, c'est-à-dire démarrer une autre réserve, ensemencée à partir de la première tous les deux à trois mois pour maintenir sa qualité. Nota: une culture, même de réserve, ne doit jamais être fermée de manière étanche: elle a besoin d'air, et un bon moyen de l'apporter est d'agiter par bullage d'air.

En cas d'arrêt prolongé des récoltes sur un bassin en production, il faut l'ombrer en permanence et l'agiter au moins de temps en temps.

 

A26) FORMULES D'OLIGO-ELEMENTS

A26-1) Formule de Jacques Falquet, 1997 (Antenna Technologie, Genève) :

Solution concentrée pour faciliter le transport (5 ml contiennent les oligo-éléments d'un kg de spiruline) :

Acide citrique = 100 g / litre

Borax = 75 g / litre

MnNO3,4 H2O = 45,6 g / litre

ZnSO4,7H2O = 35 g / litre

CuNO3,3H2O = 9,2 g / litre

KCr(SO4)2,12 H2O (alum de chrome) = 5,4 g / litre

MoNa2O4,2H2O (Molybdate de sodium) = 3,5 g / litre

Co(NO3)2,6H2O = 0,2 g / litre

Ni(NO3)2,6H2O = 2,9 g / litre

NH4VO3 (monovanadate d'ammonium) = 0,94 g / litre

Na2Se2O3,H2O (sélénite de sodium) = 0,2 g / litre

Eau distillée = qsp 1 litre

A noter qu'en vieillissant cette solution dégage une odeur nauséabonde de gaz sulfuré (composé du sélénium volatil et toxique).

A26-2) Formule de J.P. Jourdan (sans sélénium, avec supplément de zinc)

ZnSO4,7H2O = 20 g / litre

Sel disodique d'EDTA,2H2O = 7 g / litre

Acide orthoborique = 5 g / litre

MnCl2,4H2O = 2 g / litre

CuSO4,5H2O = 0,5 g / litre

Alum de chrome = KCr(SO4)2,12 H2O = 0,3 g / litre

MoO3 (oxyde molybdène) = 0,1

Eau déminéralisée ou de faible dureté = qsp 1 litre

L'oxyde de molybdène doit de préférence être dissout dans l'eau avant emploi, mais il peut être remplacé par le molybdate de sodium (MoNa2O4, 2 H2O) à raison de 0,18 g/l.

La couleur de la solution est bleue.

Dose moyenne à utiliser = 25 à 100 ml/kg récolté, selon les autres apports d'oligoéléments; si on ne connaît pas ces autres apports, essayer 50 ml/kg et chercher la meilleure dose par tâtonnements.

A la dose de 50 ml/kg le coût de cette formule est négligeable: environ 0,03 $/kg de spiruline.

Remarque

La composition de la spiruline peut être modifiée dans de larges proportions concernant le fer et les oligoéléments selon ce que les spécialistes préconisent. Certains disent par exemple qu'il y a trop de vitamine B12 dans la spiruline : l'apport de cobalt a donc été supprimé dans la formule. Par contre la dose de zinc a été renforcée.

 

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