Biocarburante algale: la prossima rivoluzione energetica?

Carburante a emissioni zero

Per ridurre le emissioni di carbonio, la strada privilegiata è stata quella di sostituire i motori a combustione e le centrali termiche con alternative come i veicoli elettrici rinnovabile energie. Ma questo non è sempre facile.

Ad esempio, per ora gli aeroplani non hanno un percorso realistico per funzionare con l’energia elettrica, poiché le batterie sono troppo pesanti per volare. E anche se alla fine si arrivasse a questo punto, ci vorranno decenni prima che la flotta esistente venga rinnovata.

Altri vantaggi derivano dalla praticità dei combustibili liquidi. Sono facili da immagazzinare in grandi volumi per le emergenze. Possono rimanere stabili per mesi o addirittura anni. E sono facili da trasportare in cisterna o tubi. Ciò li rende ideali per località remote, usi militari e spedizioni.

Fino a quando non emergerà una nuova tecnologia rivoluzionaria, ci sarà una domanda persistente di combustibile liquido. Quindi, la sfida è trovare combustibili liquidi che non dipendano dalla fornitura di combustibili fossili.

Generazioni di biocarburanti

Questo è stato il motivo della spinta verso l’uso dei biocarburanti.

1^st generazione di biocarburanti erano e sono tuttora problematici, poiché facevano affidamento sulla trasformazione di prodotti alimentari come il mais in etanolo. Ciò esercita una pressione ulteriore sull’ambiente e fa affidamento su massicce aziende agricole su scala industriale che praticano la monocoltura. Se si considerano i combustibili fossili utilizzati per fertilizzanti e trattori, potrebbero non essere nemmeno molto migliori della benzina standard. Inoltre c’è il dilemma etico sull’utilizzo del cibo per produrre carburante, con i consumatori di carburante che vivono nei paesi ricchi e nei paesi più poveri che soffrono di carenza alimentare o inflazione.

2^nd generazione di biocarburanti sono progettati per utilizzare gli scarti dell'agricoltura o altre piante come l'erba per produrre combustibili. Questo è già meglio, poiché non compete direttamente con la produzione alimentare. Ma richiede ancora molta terra e la conversione da impianto a combustibile può essere piuttosto inefficiente. E solo i rifiuti agricoli non hanno un volume abbastanza grande da fare una reale differenza nel consumo totale di carburante.

Biocarburanti di terza generazione fare affidamento sulle alghe e su un sistema chiuso indipendente dai seminativi. In teoria, questo dovrebbe essere il modo perfetto per produrre biocarburanti, poiché non compete con le risorse agricole esistenti. Potrebbe anche utilizzare abbondante acqua di mare invece della precedente acqua dolce.

Fonte: Exxon

In pratica, il biocarburante a base di alghe è stato testato ma non prodotto su scala industriale.

Si parla addirittura di 4^th generazione di biocarburanti, o "combustibili solari fotobiologici“. Farebbero affidamento sull’imitazione della fotosintesi delle alghe con nanotecnologie artificiali. Ma questi sono ancora in laboratorio e non raggiungeranno la scala commerciale prima di qualche decennio.

Ostacoli e vincoli per la produzione di massa

Il problema che affligge la terza generazione di biocarburanti è sempre stato il rendimento. La concentrazione di alghe è troppo piccola, i costi di produzione sono troppo alti e la conversione in carburante rappresenta sia una spesa in conto capitale che una perdita di parte dell’energia contenuta nelle alghe.

Qualsiasi contaminazione da parte di altri organismi potrebbe anche distruggere un raccolto e ridurre i profitti. Un’alternativa era coltivarlo in contenitori sterili chiusi, ma anche questo aumentava i costi.

Inoltre, il primo tentativo di produzione di biocarburante a base di alghe negli anni 2010 richiedeva la raccolta delle alghe, un processo complicato che ha anche interrotto la produzione.

La conseguenza è che il costo di produzione resta superiore ai 5-8 dollari al gallone, rendendolo non competitivo rispetto ai combustibili fossili.

Seconda volta l'incantesimo?

A causa della redditività sfuggente, il primo boom dei biocarburanti algali nel 2009-2010 non si è trasformato in una rivoluzione energetica. Puoi leggere di più su cosa è andato storto in questo articolo di 6 anni fa.

Da allora sono stati fatti progressi che stanno “alimentando” un nuovo boom del settore:

• Tecniche avanzate di ingegneria genetica sono ora applicabili alle alghe.
• Migliore comprensione di come trasformare le alghe in carburante.
• Scoperta di specie rare che possono resistere alla contaminazione ed essere coltivate in terreni aperti.

Un altro fattore è la fine di fatto del petrolio a buon mercato. Per realizzare un profitto, il petrolio di scisto ha bisogno di almeno un barile a 50-70 dollari, le scoperte petrolifere sono al livello più basso dal 1946e la guerra in Ucraina ha innescato una crisi energetica globale.

Con il petrolio sempre più raro e costoso, la produzione domestica di biocarburanti algali è improvvisamente molto più attraente. Pertanto, una nuova ondata di aziende produttrici di alghe si sta ora espandendo per produrre carburante a zero emissioni di carbonio nel modo più rispettoso dell’ambiente. (maggiori informazioni nella sezione “Investire nei biocarburanti algali”)

Alimentare il nuovo boom delle alghe

Al di là della tecnologia e del prezzo del carburante, ciò che è cambiato è il modo di investire nei biocarburanti algali. L’ultimo boom è stato guidato da un esercito di startup ambiziose con finanziamenti limitati. Questo era un problema in un business che richiedeva non solo innovazione ma anche un massiccio investimento di capitale. Con ogni probabilità il biocarburante a base di alghe diventerà realtà solo attraverso un processo successivo:

1. Scienze fondamentali per comprendere la biochimica e la genetica delle microalghe.
2. Selezione e ingegnerizzazione del giusto ceppo di alghe ottimizzato per la produzione di lipidi.
3. Ottimizzazione del processo produttivo, compresa la coltivazione, la raccolta e la conversione in combustibile.
4. Aumentare la produzione per ridurre i costi

Nel 2010, i passaggi 1 e 2 non erano realmente presenti, senza alcun metodo affidabile per modificare la genetica delle alghe, ad esempio (incluso l’assenza del sequenziamento completo del genoma per la maggior parte delle specie).

La chimica della conversione in carburante era nella migliore delle ipotesi confusa, soprattutto su scala industriale. E un’attenzione sbagliata alla produzione di etanolo invece che di lipidi si è rivelata un vicolo cieco.

Anche la fase 3 si è rivelata difficile, poiché le startup guidate da scienziati spesso non riescono a implementare la progettazione industriale.

Infine, con rendimenti di produzione bassi, nessun aumento di scala potrebbe risolvere il problema della redditività e il capitale si è rapidamente esaurito.

Investire nel biocarburante derivante dalle alghe

Nel 2023 le questioni scientifiche sono state in gran parte risolte. Ad esempio, la società Viridos ha scoperto come più che raddoppiare la concentrazione di lipidi nelle alghe modificando un solo gene. Del resto, anche gli strumenti sviluppati negli ultimi 5 anni, come NGS (Next Generation Sequencing) e CRISPR, hanno reso l’editing genetico molto più semplice ed economico. Allo stesso modo, ora esistono molti metodi ben conosciuti per trasformare i lipidi algali in combustibili.

L’ultima cosa è che, mentre la ricerca fondamentale viene spesso svolta da startup mirate, il denaro e l’espansione industriale ora provengono da molto grandi aziende. Spesso compagnie petrolifere della vecchia scuola.

Di conseguenza, investire nei biocarburanti algali significa investire nelle poche grandi aziende che stanno costruendo un futuro in cui coltivano petrolio a zero emissioni di carbonio invece di trivellare combustibili fossili. Questo potrebbe non essere positivo per i sogni di guadagni 100x. Ma dovrebbero comunque essere buoni investimenti, poiché queste poche grandi aziende saranno le uniche società energetiche con l’IP unico per gestire la transizione energetica senza competere con ogni altra energia rinnovabile. Sono anche aziende già redditizie che distribuiscono dividendi generosi o crescono in modo aggressivo.

1. Exxon Mobil

Questo è forse il nome più sorprendente nell’elenco dei possibili investimenti nei biocarburanti. Exxon è una sorta di nemesi per gli attivisti ambientali, regolarmente accusati di essere uno dei principali responsabili del riscaldamento globale. Ma è anche il leader mondiale nel settore dei biocarburanti algali attraverso la sua collaborazione con Viridos.

(XOM )

Viridos è un'azienda fondata da Craig Venter, il padre della biologia sintetica e tra i primi a sequenziare il genoma umano. È stato anche il primo a creare un genoma sintetico e una cellula artificiale/sintetica. E hanno fatto molta strada da quando hanno iniziato la ricerca sui biocarburanti algali più di dieci anni fa:

Abbiamo già dimostrato un miglioramento di 5-10 volte nella produttività del bioolio rispetto ai ceppi naturali in un ambiente reale all’aperto. E abbiamo intenzione di migliorare ben oltre.

Exxon prevede di produrre 10,000 barili di biocarburante algale al giorno in due anni. Si tratta di un obiettivo ancora limitato rispetto ai 2 milioni di barili al giorno prodotti dall'azienda, ma in caso di successo, potrebbe essere rapidamente incrementato fino a rappresentare una parte significativa della produzione aziendale entro il 3.7.

2. Industria della dipendenza

Industria della dipendenza è un enorme conglomerato indiano, la più grande azienda privata del paese, attiva nei settori delle telecomunicazioni, del tessile e dell’energia. Nel 2022, è stata la prima azienda indiana a raggiungere i 100 miliardi di dollari di ricavi.

Reliance ha pubblicato un video in cui annuncia il suo ingresso nel mercato dei biocarburanti algali, vantando “uno dei più grandi sistemi di coltivazione di alghe al mondo”Finora, il suo portafoglio energetico era costituito principalmente da raffinerie e impianti petrolchimici. Con questo progetto basato sulle alghe, sarebbe in grado di avviare la produzione e sfruttare l'abbondante sole dell'India (così come i deserti incolti) per ridurre l'estrema dipendenza del Paese dalle importazioni di combustibili fossili esteri.

Crowdfunding e capitale di rischio

Non siamo riusciti a trovare una campagna in corso al momento della stesura di questo articolo. Ma è qualcosa a cui gli investitori con maggiore propensione al rischio vorranno prestare attenzione, come la campagna di crowdfunding di successo del 2021 per Manta Biofuel. Stanno usando stagni aperti e nanoparticelle magnetiche per raccogliere le alghe.

Gli investitori accreditati e i VC avranno inoltre accesso a una gamma molto più diversificata di opzioni di investimento. Per esempio, Oceano primario, coltivazione di alghe per alimenti, bioplastiche e biocarburanti. O Algenolo (cosmetici chimici e biocarburanti) o Gevo (diversi biocarburanti).

Conclusione

I biocarburanti algali stanno attraversando una rinascita silenziosa dietro la porta chiusa di megacorporazioni con tasche abbastanza profonde e la pazienza necessaria per risolvere i problemi di costi e scalabilità. L’emergere di progetti su larga scala come quello Exxon da 10,000 barili/giorno è un segno che il biocarburante algale sta ormai diventando una tecnologia matura.

Ciò significa anche che probabilmente emergeranno nuove startup nel settore, come ha fatto Manta Biofuel nel 2021. Pertanto, gli investitori dovrebbero avere una gamma crescente di opzioni di investimento nei prossimi anni. Anche altre compagnie petrolifere potrebbero cercare di mettersi al passo e fare offerte per qualsiasi azienda con la tecnologia per aiutare. Molto probabilmente si tratterà di aziende che già producono composti di alto valore dalle alghe e hanno esperienza nella produzione su larga scala. Quindi le aziende produttrici di alghe, in generale, potrebbero diventare la nuova grande tendenza entro il 2025-2026

Gli investitori in aziende come Reliance o Exxon potrebbero non voler investire in queste società esclusivamente sulla base dei biocarburanti algali, poiché, ancora per qualche anno, dipenderanno principalmente da altri flussi di reddito. Tuttavia, questa tecnologia migliorerà le prospettive a lungo termine di queste aziende, poiché un gigante petrolifero come Exxon sarà in grado di passare agevolmente dai combustibili fossili ai combustibili algali semplicemente reindirizzando le sue spese di capitale dalle trivellazioni alla costruzione di chili per la crescita delle alghe.

Nel caso di un aumento delle tasse sul carbonio, ciò fornirà anche una valida alternativa per mantenere i combustibili liquidi a un prezzo ragionevole, rendendo i biocarburanti algali molto più redditizi in quello scenario. E contrariamente ai combustibili fossili, si prevede che i costi diminuiranno grazie ai costanti miglioramenti nell’ingegneria genetica delle alghe.