TPE sur les micro-algues et les algo-carburants: Oral et présentation.

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Bonjour ! Je suis en première S et j'ai besoin de quelques avis sur les TPE. On ne peux pas vraiment dire que ce soir une partie de plaisir et avec mon groupe on a pas mal galéré ^^'. Bref, on arrive bientôt à la fin, avec l'oral dans quelques semaines. Notre titre est : les micro-algues et les algo-carburants. Et notre problématique : A partir de quoi les micro-algues permettent-elles de produire des algo-carburant ?
J'aimerais avoir quelques avis sur quelques points :

-Le plan que nous avons choisit :

Introduction
I) Hypothèse 1 : En se multipliant, les micro-algues produisent une substance qui leur permet de devenir des carburants.
II) Hypothèse 2 : Les micro-algues ont un rapport avec le pétrole qui leur permet de devenir des carburants.
III) Hypothèse 3 : Grâce à la photosynthèse, les micro-algues produisent une substance qui sert à créer les algo-carburants.
Conclusion

Pour éviter de tomber dans l'exposé nous avons décidé de nous appuyer sur nos hypothèse pour construire le plan de la tâche finale et de l'oral, pensez-vous que c'est une bonne décision ?

-Je m'inquiétais aussi à propos de nos hypothèse qui sont quand même à la base de tout, en effet seule l'hypothèse 3 est bonne (les micro-algues produisent des lipides) et les autres sont totalement fausses, c'est logique me direz vous, sauf que les deux premières hypothèse sont totalement improbables. En fait le raisonnement qui nous a mené à les étudier est logique, et dans le fond elles sont réalistes, mais dans la forme n'importe qui pourrait dire qu'elles sont fausses (nous avons quand même fait des hypothèses pour prouver qu'elles sont fausses) et du coup j'ai un peu peur que les profs trouvent ça "stupides" d'avoir approfondis des hypothèses que l'on sait dès le début être fausses (par exemple pour l'hypothèses 2 on a prouvé qu'il n'y a pas d'octane dans les micro-algues... alors que c'est logique quoi).

Vous en pensez quoi ?

-Je voudrais aussi avoir quelques avis sur le script de notre oral mais comme ça ferait un message trop long je le posterai a la suite.
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-Donc je voudrais aussi avoir quelques avis sur le script de notre oral, nous avons décidé de le présenter sous forme de pièce de théâtre car c'est plus ludique, il sera accompagné d'un diaporama, copie simplifiée de celui que nous avons rendu pour la tâche finale. Si quelques personnes ont le temps de le lire et de laisser un avis ce serait cool ^^ mais il est assez long (et puis c'est pas hyper intéressant non plus...) donc je comprendrais si personne ne donne son avis à ce propos ^^. Ce n'est pas encore notre version finale, je pense notamment qu'il est trop long (on a pas encore eu le temps de s’entraîner mais 15 min c'est assez court quand même)

Donc notre oral :

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Répartition des rôles :
-E : Scientifique, assez sérieuse, elle prend son travail a cœur et est parfois énervée par sa collègue.
-D : Scientifique, assez loufoque, elle a souvent de bonnes idées, elle aime exaspérer sa collègue.
-S : Industriel, propriétaire d'un entreprise de carburant, il est un peu fou et est prêt à s'engager dans des projets qui paraissent irréalisables, il aime l'argent mais il est aussi touché par les préoccupations environnementales. Il parle d’un air animé et convaincu, mais parfois assez peu convaincant.
Costumes : Danaé et Élodie en blouses blanches (celle de Danaé un peu salle et celle de Élodie toute propre), Sébastien en costard-cravate.
Décor et accessoires : une table si possible, le matériel nécessaire pour les expériences, un ordinateur et le diaporama.
Intro :
S est assis en face d'une table, E et D arrivent.
E: Hum, hum...
S lève la tête de ce qu'il était en train de consulter
S: Ah ! Bonjour mesdames !
D et E: Bonjour Mr...
S: Assoyez-vous.
D et E: Merci !
S: Bien, commençons.
E: Oui, vous nous avez contactés pour nous proposer un projet « extraordinaire », selon vos mots... pouvez vous nous en dire plus ?
S: Bien entendu ! Alors voilà, comme vous le savez surement je suis le propriétaire de l'entreprise Coquillage, dont la plus grande activité est la production et la vente de différentes espèces d'algues et de micro-algues.
E: Oui, nous nous sommes un peu renseignées sur vous avant de venir.
S: Très bien, j'ai hérité de cette entreprise a la mort de mon père mais, malheureusement, depuis peu les affaires vont très mal.
E: Comme partout…
S: C’est vrai. Enfin dans notre cas les quelques entreprises qui utilisent les algues et les micro-algues, principalement pour la nutrition ou les cosmétiques, font eux même la production de leurs algues. Je souhaite néanmoins redresser mon entreprise et c'est pour cela que j'ai besoin de vous !
D: l’air étonné Attendez, j'ai un peu de mal à vous suivre.... Vous avez besoin de nous, deux scientifiques, pour un problème du domaine économique ????
S: Attendez je n'ai pas fini !!! Pour ce projet j'ai fait de nombreuses recherches, il semble que le meilleur moyen serait que je trouve une technique pour rentabiliser la production des algues en les utilisant moi même…
D: lève les yeux au ciel et avec un ton ironique Quelle idée de génie !
S: Mais la question est comment ? Les micro-algues sont déjà utilisées sous toutes leurs formes par les autres entreprises et celles-ci dominent le marché, comment pourrais-je me faire une place parmi elles ? La réponse est simple, il faut que je trouve une toute nouvelle manière d'utiliser les micro-algues.
D: ironique Oh ! Vous avez du chercher pendant des heures pour arriver à cette conclusion !
S: ne se doute pas du sarcasme En effet ! J'ai donc fait d'autres recherches et j'ai eu une idée, qui pourrait paraître incongrue aux premiers abords mais est pourtant assez réaliste ! En fait, j'ai entendu parler de carburants crées à partir de plantes, les biodiesels, ils devaient être la révolution et être les premiers carburants à ne presque pas polluer, mais il semble qu'ils ne remplissent pas leurs promesses, notamment à cause de la place nécessaire pour la culture des plantes.
D: d’un ton ennuyé Vous pourriez abréger ?
E: un peu énervée Oh tais toi donc ! C’est peut être notre futur employeur !
D: D’accord, d’accord, avec un air faux cul, continuez monsieur c’est passionnant !
S: Je disais donc que certain carburants sont fait à partir de plantes, or les micro-algues sont des plantes elles aussi, donc peut-être est-il possible de créer du carburant à partir de celles-ci !
E: Astucieux !
D: Ca commence à devenir intéressant.
S: De plus elles ne nécessitent qu'une surface minime pour leur culture. Donc ce carburant serait respectueux pour l’environnement, or je suis très engagé dans les questions environnementales !
D: tout bas C’est surtout que c’est bon pour l’image de l’entreprise…
S: Bref, celui qui posséderait cette technique dominerait le marché !! C'est pour cela que vous êtes ici ! Je veux vous demander de trouver le moyen de fabriquer du carburant à partir de micro-algues.
D et E: Vous demandez cela à nous deux ?
S: Oui, vous êtes plutôt renommées…
E: Mais ça ressemble quand même à un projet impossible !
D: En effet, à première vue c'est impossible ! Peut être qu'en cherchant... Mais pour ce projet nous aurions besoin de matériels et de moyens suffisants...
S: Je suis prêt à y mettre le prix ! Et vous seriez bien sur rémunérées a la hauteur du travail accomplit !
D et E: Ah ben dans ce cas....
E: Nous acceptons !
S: Je vous remercie grandement ! Ah oui, autre chose, je soupçonne mes concurrents d’avoir eu la même idée que moi, et même d’avoir déjà commencé la recherche !
D: avec son air faux cul Ah bon ? Pourtant c’est une idée siii difficile à trouver…
S: En tout cas je vous demanderais d’êtres les plus rapides possible dans vos recherches, le temps joue contre nous.
E: Très bien monsieur !
(D : chef oui chef !)

La suite se passerait 6 mois plus tard... (On montrerait ça avec un panneau sur lequel serait écrit « 6 mois plus tard »).

Suite :

S: Bonjour mesdames, il y a six mois je vous ai dit ce que j’attendais de vous, aujourd’hui je vous demande ce que vous avez accomplis pour le moment. Je veux donc que vous m’expliquiez en détails toutes vos recherches et vos résultats.
E: En détails ?
S: Oui, je veux connaitre les étapes de votre raisonnement.
D: Très bien. Après votre demande nous avons été quelque peu décontenancées et nous avons fait quelques recherches pour en connaitre un peu plus sur les micro-algues. Notre première question a été : a partir de quoi les micro-algues peuvent-elles produire des algocarburants ? Composition chimique ? Point commun avec les carburants existants ? Réaction chimique ? Avec nos recherches nous avons découvert que ce sont des êtres qui se multiplient et se reproduisent très facilement et rapidement, nous en avons déduit que, peut-être, en observant une culture nous verrions quelques chose qui pourrait être un début de réponse, voir, peut-être, LA réponse.
E: Nous avons donc utilisé l’espèce de micro-algues la plus résistante et la plus adaptée à tous les milieux : L’euglène. Nous avons étudié une colonie sur plusieurs semaines. Les observations que nous en avons tirées n’étaient pas très concluantes : elles se conduisaient tout à fait normalement avec un cycle de vie normal. Le nombre d’individus restait stable avec parfois des croissances et des décroissances et nous n’observions pas de caractère particulier.
S: Cela parait logique !
D: Pour vous oui peut-être ! Mais cela nous a au moins apporté des informations sur la vie de ces êtres.
S: Oui mais ce sont des plantes comme les autres ! Ce n’est pas en se multipliant qu’elles vont créer quelque chose de particulier !
D: Eh bien détrompez-vous ! Mais chaque chose en son temps, continuons.
E: Après cet échec nous avons pensé que pour créer un nouveau carburant il pourrait être utile d’étudier ceux déjà existants. Nous nous sommes d’abord penchées sur l’essence. Et nous nous sommes posé cette question : qu’est ce qui permet à ce carburant d’actionner un moteur.
S: Mais c’est logique voyons ! Tout le monde sait que lors de sa combustion l’essence dégage de l’énergie thermique qui fait augmenter la pression ce qui appui sur un piston et déclenche un mouvement.
D: Oui, tout le monde sait cela, sauf que la question que nous nous posions est de quoi vient la capacité de l’essence à effectuer une transformation d’énergie, et non pas comment effectuer le mouvement.
E: Ainsi, nous savons que l’essence est composée de nombreux alcanes, et principalement d’octane et d’heptane, ce sont eux qui interviennent dans la réaction chimique des moteurs à explosion.
S: Et donc ? Ne me dîtes pas qu’ils sont présents dans les micro-algues ?!
D: non, en effet, après avoir eu cette idée nous avons donc voulu vérifier que les micro-algues n’étaient pas composées au moins en partie de ces deux alcanes.
S: Cela parait assez logique comme raisonnement mais quelle idée d’aller chercher des alcanes dans des êtres vivants. Enfin bon, comment avez-vous fait pour prouver leur absence ?
E: Cela a été notre premier problème. Au final nous avons pensé à faire une chromatographie, voilà le résultat :
D: montre la plaque et explique le résultat obtenue.
S: D’accord, donc ce n’est pas cela qui permet de fabriquer du Carburalgue…
E: C’est quoi ce nom ?
S: Je l’ai inventé pour ma future nouvelle gamme, pas mal non ?
D: Ca va, mais je pense qu’algo-carburant serait mieux…
S: Vous n’avez pas tort ! Je vais y réfléchir. Mais continuez, qu’avez-vous fait après ?
E: Eh bien nous nous somme penchées sur une autre sorte de carburant existant : le biodiesel.
S: Ah oui ! C’est ce carburant qui m’a donné l’idée avec les micro-algues, ils sont fait à partir de plantes n’est-ce pas ?
D: Exactement, en fait grâce au processus de la photosynthèse, ces plantes créent des lipides, qui sont à la base d’huiles comme l’huile de colza ou de tournesol puis qui servent ensuite de base pour la création de biodiesel. Comme les micro-algues sont aussi des plantes elles réalisent la photosynthèse, même si c’est un peu de façon différente que celle des végétaux terrestres. Nous avons donc supposé qu’elles produisent aussi des lipides.
E: Pour confirmer notre raisonnement nous avons interrogés quelques scientifiques travaillant dans votre entreprise pour un meilleur développement des micro-algues. Ils nous ont montré les différends milieux des micro-algues, expliqué les contraintes auxquelles ils ont à faire face mais surtout ils nous ont confirmé que les micro-algues produisent des lipides, tout comme les autres plantes, grâce à la photosynthèse.
D: Ainsi nous avions trouvé une bonne piste !
E: Ils ont aussi observé grâce à des tests que lorsque l’on provoque une carence en azote dans le milieu des micro-algues, elles se mettent à grossir et à produire plus de lipides.
S: D’accord, elles produisent donc des lipides… mais comment les récupérer ? Comment les transformer en carburant ?
D: Eh ! C’est vous qui nous avez dit de détailler !
S: Ah c’est vrai, continuez.
D: Donc après cela nous avons voulu prouver la présence de ces lipides et trouver un moyen de les extraire des micro-algues. Après quelques recherches nous avons trouvé le Rouge de Sudan III, c’est un colorant qui, en présence de lipides, se colore en rouge.
E: Seulement, cela ne suffisait pas car les lipides sont à l’intérieur des cellules et sont protégées par la membrane, il faut donc « casser » les cellules pour récupérer les lipides.
D: Pour mettre en place notre expérience nous avons demandé un échantillon de chlorelle à votre labo.
E: Nous n’avons pas utilisé d’euglènes cette fois ci car les chlorelles semblaient plus productives en lipides.
D: Nous avons sollicité un laboratoire spécial pour casser les cellules des micro-algues, ils ont envoyé un jet à très haute pression sur notre échantillon, ce qui a broyé les cellules. Il existe également une technique avec des petites billes envoyées à très grandes vitesses sur les échantillons.
E: Voila le protocole de notre expérience : montre l’écran. Nous avons utilisé un solvant, l’hexane, pour faire la séparation entre les lipides et les micro-algues. En effet, les lipides sont hydrophobes donc elles quittent facilement un milieu principalement composé d’eau pour suivre l’hexane. Nous allons réaliser en partie cette expérience devant vous pour que visualisiez bien les résultats.
D: Nous avons donc mélangé l’hexane aux micro-algues broyées.
En même temps faire l’expérience devant les profs.
D: Comme vous le voyez, on observe deux phases différentes : une plus claire qui correspond à l’eau et à ce qui reste des micro-algues, et une autre bien plus foncée qui correspond à l’hexane et aux lipides. Cette phase est bien plus foncée car la chlorophylle présente dans les micro-algues est également hydrophobe et suis l’hexane, les pigments ont donc pour effet de colorer la phase en vert plus foncé.
S: D’accord, très intéressant !
E: C’est pour ça que nous pouvons déjà observer à l’œil nu les résultats de l’expérience. Mais pour prouver plus clairement nos résultats, nous avons rajouté du Rouge de Sudan III puis observé le résultat au microscope, voyez le résultat : montre l’écran.
S: Un unique point rouge ?? Qu’est ce que cela signifie ?
D: C’est une lipide…
S: Une seule ??? On ne va pas aller bien loin avec ça !
E: Evidemment, pour le moment nous n’avions pas utilisé des micro-algues extrêmement productives donc nous n’avons obtenu que très peu de lipides. Mais ce point rouge c’est bien plus que ce que vous pensez ! C’est bel et bien la preuve que les lipides produisent des micro-algues et qu’il est possible de séparer ces lipides des micro-algues !
S: Eu…oui.
D: Et cela signifie qu’il est possible de faire de l’huile avec ces lipides et de s’en servir comme carburant !

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Et voila la conclusion que ne passait pas dans le message précédent :

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Conclu :
E: Donc, pour résumer, les micro-algues sont des organismes qui se reproduisent vite et très facilement, comme toutes les plantes elles réalisent la photosynthèse ce qui leur permet, entre autre, de produire des lipides.
D: Pour optimiser cette production de lipides il faut provoquer une carence d’azote dans leur milieu de culture. Pour récupérer les lipides il faut d’abord « casser » les cellules de micro-algues, sois grâce à un jet d’eau à haute pression…
S: Sois grâce à un appareil qui fait tourner des billes très vite sur les cellules.
E: C’est bien ça. Ensuite il faut ajouter un solvant, l’hexane par exemple, qui séparera les micro-algues des lipides.
D: Donc c’est bien grâce aux lipides qu’elles produisent que les micro-algues pourraient servir de carburant.
S: Bon travail ! Mais ce n’est pas fini n’est ce pas ? Il reste à trouver l’espèce idéale pour la production des lipides, le meilleur moyen pour broyer les cellules, les étapes suivantes pour la transformation en carburant, les…
D: Oui, oui ! Nous n’avons pas dit que c’était fini ! Simplement que nous avons passé une première étape. D’ailleurs il nous reste beaucoup de défis à surmonter, à nous et à vous, pour la suite ! Tout d’abord les contraintes de la production : je sais que votre entreprise est spécialisée dans la production d’algues mais principalement en intérieur. Or il faudrait pouvoir les produire en très grandes quantités et donc en extérieur et les micro-algues peuvent être très fragiles…. Il faut donc renforcer les espèces ou recréer leur milieu idéal.
E: De même, la technique avec le solvant est assez efficace mais comporte quelques défauts, notamment le fait qu’il faut refaire une manipulation pour séparer les pigments chlorophylliens du mélange. Nous voulons donc rechercher d’autres techniques pour l’extraction des lipides.
D: Nous nous intéressons particulièrement au CO2 supercritique qui peut également servir de solvant, ou encore une technique que l’on pourrait utiliser en séchant les algues…
E: Et puis pour le moment nous avons obtenu de l’huile, oui, mais ce n’est pas encore du carburant ! Il faut trouver des techniques pour utiliser cette huile, pour cela nous allons nous servir des techniques déjà existantes dans le domaine du biodiesel.
D: A ce propos….
S: Oui ?
D: Il se trouve que la plupart de ces techniques sont assez…
E: Couteuses…
D: Très couteuse, et même si on réussit à produire du carburant, peut être que les couts de productions seront tellement hauts qu’ils dépasseront les rendements.
S: Ah… c’est un peu décourageant…
E: Mais, vous pourriez rentabiliser cela en créant d’autres filières pour d’autres produits comme les cosmétiques ou l’alimentaire, ainsi vous utiliseriez la micro-algue toute entière et les rendements seraient probablement très élevés !
S: Hum… Je vais y réfléchir, c’est tout de même assez difficile à mettre en œuvre… Bien, l’entrevue est terminée vous pouvez y aller, appelez moi dès qu’il y a du nouveau !
D et E: Bien monsieur, à bientôt !
D et E font semblant de partir et S montre un panneau : « FIN ».

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S'il vous plait répondez au moins aux questions ^^ j'ai vraiment besoin d'un avis !

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