Biobrandstof uit algen: de volgende energierevolutie?

Koolstofneutrale brandstof

Om de CO2-uitstoot terug te dringen, is de favoriete weg het vervangen van verbrandingsmotoren en thermische energiecentrales door alternatieven zoals elektrische auto’s hernieuwbare energieën. Maar dit is niet altijd gemakkelijk.

Vliegtuigen hebben bijvoorbeeld momenteel geen realistische route om op elektrische energie te vliegen, omdat batterijen te zwaar zijn om te vliegen. En zelfs als we dit punt uiteindelijk bereiken, zal het tientallen jaren duren voordat de bestaande vloot vernieuwd is.

Andere voordelen vloeien voort uit de bruikbaarheid van vloeibare brandstoffen. Ze zijn gemakkelijk in grote volumes op te slaan voor noodgevallen. Ze kunnen maanden of zelfs jaren stabiel blijven. En ze zijn gemakkelijk te vervoeren per tankwagen of pijpleiding. Dit maakt ze ideaal voor afgelegen locaties, militair gebruik en scheepvaart.

Totdat er een revolutionaire nieuwe technologie opduikt, zal er een aanhoudende vraag naar vloeibare brandstof blijven bestaan. De uitdaging is dus het vinden van vloeibare brandstoffen die niet afhankelijk zijn van het aanbod van fossiele brandstoffen.

Generaties van biobrandstoffen

Dit was de reden voor de drang naar het gebruik van biobrandstof.

1^st generatie biobrandstoffen waren en zijn nog steeds problematisch, omdat ze afhankelijk waren van het omzetten van voedselproducten zoals maïs in ethanol. Dit legt extra druk op het milieu en is afhankelijk van grootschalige boerderijen op industriële schaal die monocultuur beoefenen. Als je kijkt naar de fossiele brandstoffen die worden gebruikt voor kunstmest en tractoren, is dit misschien niet eens veel beter dan standaardbenzine. En er is het ethische dilemma van het gebruik van voedsel om brandstof te maken, waarbij brandstofconsumenten in rijke landen en armere landen lijden onder voedseltekorten of inflatie.

2^nd generatie biobrandstoffen zijn ontworpen om resten van de landbouw of andere planten zoals gras te gebruiken om brandstoffen te produceren. Dit is al beter, omdat het niet rechtstreeks concurreert met de voedselproductie. Maar er is nog steeds veel land voor nodig, en de omzetting van plant naar brandstof kan behoorlijk inefficiënt zijn. En het volume van het landbouwafval is niet groot genoeg om een ​​echt verschil te maken in het totale brandstofverbruik.

Biobrandstoffen van de derde generatie vertrouwen op algen en een gesloten systeem dat onafhankelijk is van bouwland. Theoretisch zou dit de perfecte manier moeten zijn om biobrandstof te produceren, omdat het niet concurreert met de bestaande landbouwbronnen. Het zou ook overvloedig zeewater kunnen gebruiken in plaats van eerder zoet water.

Bron: Exxon

In de praktijk is algenbiobrandstof getest, maar niet op industriële schaal geproduceerd.

Er is zelfs discussie over 4^th generatie biobrandstoffen, of "fotobiologische zonnebrandstoffen“. Ze zouden vertrouwen op het nabootsen van de fotosynthese van algen met kunstmatige nanotechnologieën. Maar deze bevinden zich nog steeds in laboratoria en zullen de komende decennia geen commerciële schaal bereiken.

Hindernissen en beperkingen voor massaproductie

Het probleem waarmee de derde generatie biobrandstoffen kampt, is altijd de opbrengst geweest. De algenconcentratie is te klein, de productiekosten zijn te hoog en de omzetting in brandstof is zowel kapitaaluitgaven als verlies van een deel van de energie die in de algen zit.

Elke besmetting door andere organismen kan ook een oogst vernietigen en de winst verminderen. Een alternatief was om het in gesloten steriele containers te kweken, maar dit bracht ook kosten met zich mee.

Bovendien vereiste de eerste poging tot productie van biobrandstoffen uit algen in de jaren 2010 het oogsten van algen, een ingewikkeld proces dat ook de productie onderbrak.

Het gevolg is dat de productiekosten boven de $ 5 tot $ 8 per gallon blijven, waardoor het niet concurrerend is met fossiele brandstoffen.

Tweede keer de charme?

Vanwege de ongrijpbare winstgevendheid veranderde de eerste hausse aan algenbiobrandstoffen in 2009-2010 niet in een energierevolutie. Wat er mis ging, lees je in dit artikel van 6 jaar geleden.

Sindsdien zijn er vorderingen gemaakt die een nieuwe bloei in de sector ‘voeden’:

• Geavanceerde genetische manipulatietechnieken zijn nu toepasbaar op algen.
• Beter begrip van hoe algen in brandstof kunnen worden omgezet.
• Ontdekking van zeldzame soorten die besmetting kunnen weerstaan ​​en in open vijvers kunnen worden gekweekt.

Een andere factor is het feitelijke einde van goedkope olie. Schalieolie heeft minstens een vat van $50-70 nodig om winst te maken, olievondsten staan ​​op het laagste niveau sinds 1946en De oorlog in Oekraïne heeft een mondiale energiecrisis veroorzaakt.

Nu olie zeldzamer en duurder wordt, is de binnenlandse productie van biobrandstoffen uit algen plotseling een stuk aantrekkelijker. Een nieuwe golf van algenbedrijven breidt zich nu dus uit om op de meest milieuvriendelijke manier koolstofneutrale brandstof te produceren. (meer daarover in de sectie ‘Investeren in algenbiobrandstof’)

Het voeden van de nieuwe algenboom

Naast de technologie en de brandstofprijs is er ook veel veranderd in de manier waarop in biobrandstoffen uit algen kan worden geïnvesteerd. De laatste hausse werd aangedreven door een leger ambitieuze startups met beperkte financiering. Dit was een probleem in een bedrijf dat niet alleen innovatie nodig had, maar ook een enorme kapitaalinvestering. Naar alle waarschijnlijkheid zal biobrandstof uit algen pas werkelijkheid worden door een opeenvolgend proces:

1. Fundamentele wetenschappen om de biochemie en genetica van microalgen te begrijpen.
2. Selectie en engineering van de juiste algenstam, geoptimaliseerd voor de productie van lipiden.
3. Het optimaliseren van het productieproces, inclusief teelt, oogst en omzetting in brandstof.
4. De productie opschalen om de kosten te verlagen

In 2010 waren de stappen 1 en 2 nog niet echt aanwezig, omdat er bijvoorbeeld geen betrouwbare methode bestond om de genetica van algen te modificeren (waaronder voor de meeste soorten geen volledige genoomsequentie werd bepaald).

De chemie van de omzetting in brandstof was op zijn best wazig, vooral op industriële schaal. En een misplaatste focus op de productie van ethanol in plaats van op lipiden bleek een doodlopende weg.

Stap 3 bleek ook moeilijk, omdat door wetenschappers geleide startups er vaak niet in slaagden industrieel ontwerp te implementeren.

Ten slotte kon, bij lage productieopbrengsten, geen enkele schaalvergroting het winstgevendheidsprobleem oplossen, en het kapitaal droogde snel op.

Investeren in biobrandstof uit algen

In 2023 zijn de wetenschappelijke vragen grotendeels opgelost. Zo ontdekte het bedrijf Viridos hoe je de concentratie lipiden in algen meer dan kunt verdubbelen door slechts één gen te veranderen. Overigens hebben tools die de afgelopen vijf jaar zijn ontwikkeld, zoals NGS (Next Generation Sequencing) en CRISPR, het bewerken van genen ook zoveel eenvoudiger en goedkoper gemaakt. Op dezelfde manier zijn er nu veel goed begrepen methoden om algenlipiden in brandstoffen om te zetten.

Het laatste is dat hoewel het fundamentele onderzoek vaak wordt gedaan door gerichte startups, het geld en de industriële opschaling nu afkomstig zijn van zeer grote bedrijven. Vaak ouderwetse oliemaatschappijen.

Als gevolg hiervan betekent investeren in biobrandstof uit algen investeren in de weinige grote bedrijven die een toekomst opbouwen waarin ze koolstofneutrale olie verbouwen in plaats van te boren naar fossiele brandstoffen. Dit is misschien niet goed voor dromen van 100x winst. Maar het zouden niettemin goede investeringen moeten zijn, aangezien deze paar grote bedrijven de enige energiebedrijven zullen zijn met het unieke IP om de energietransitie te beheren zonder te concurreren met alle andere hernieuwbare energiebronnen. Het zijn ook al winstgevende bedrijven die royale dividenden weggeven of agressief groeien.

1. Exxon Mobil

Dit is misschien wel de meest verrassende naam op de lijst van mogelijke investeringen in biobrandstoffen. Exxon is een soort aartsvijand voor milieuactivisten, die er regelmatig van worden beschuldigd een belangrijke bijdrage te leveren aan de opwarming van de aarde. Maar het is ook wereldleider op het gebied van algenbiobrandstof via de samenwerking met Viridos.

Exxon Mobil Corporation (XOM -3.21%)

Viridos is een bedrijf opgericht door Craig Venter, de vader van de synthetische biologie en een van de eersten die het menselijk genoom heeft gesequenced. Het was ook de eerste die een synthetisch genoom en een kunstmatige/synthetische cel creëerde. En ze hebben een lange weg afgelegd sinds ze meer dan tien jaar geleden begonnen met onderzoek naar biobrandstof uit algen:

We hebben al een 5-10x verbetering in de productiviteit van bio-olie aangetoond ten opzichte van natuurlijke soorten in een echte buitenomgeving. En we zijn van plan om nog veel verder te verbeteren.

Exxon is van plan om binnen twee jaar 10,000 vaten biobrandstof uit algen per dag te produceren. Het is nog steeds klein vergeleken met de in totaal 2 miljoen vaten per dag die het bedrijf produceert, maar als het succesvol is, kan het snel worden opgevoerd om in 3.7 een groot deel van de productie van het bedrijf te vertegenwoordigen.

2. afhankelijkheidsindustrie

afhankelijkheidsindustrie is een enorm Indiaas conglomeraat, het grootste particuliere bedrijf van het land, actief in telecom, textiel en energie. In 2022 was het het eerste Indiase bedrijf ooit met een omzet van $100 miljard.

Reliance heeft een video uitgebracht waarin zijn intrede op de markt voor algenbiobrandstoffen wordt aangekondigd. met “een van de grootste algenkweeksystemen ter wereld”. Tot nu toe bestond de energieportfolio voornamelijk uit raffinaderijen en petrochemische installaties. Met dit algenproject zou het in staat zijn de productie op gang te brengen en de overvloedige zon in India (evenals de onontgonnen woestijnen) te gebruiken om de extreme afhankelijkheid van het land van de import van buitenlandse fossiele brandstoffen te verminderen.

Crowdfunding en VC

Op het moment van schrijven van dit artikel konden we geen lopende campagne vinden. Maar het is iets waar beleggers met een grotere risicobereidheid op zullen willen letten. zoals de succesvolle crowdfundingcampagne van 2021 voor Manta Biofuel. Ze gebruiken open vijvers en magnetische nanodeeltjes om de algen te oogsten.

Geaccrediteerde investeerders en durfkapitaalfondsen zullen ook toegang hebben tot een veel diverser scala aan investeringsopties. Bijvoorbeeld, Primaire oceaan, het verbouwen van zeewier voor voedsel, bioplastics en biobrandstoffen. Of algenol (chemische cosmetica en biobrandstoffen) of gevo (diverse biobrandstoffen).

Conclusie

Biobrandstoffen uit algen hebben een stille renaissance ondergaan achter de gesloten deur van megabedrijven met voldoende grote zakken en het geduld om de problemen van kosten en schaalbaarheid op te lossen. De opkomst van grootschalige projecten zoals de Exxon 10,000 vaten/dag is een teken dat biobrandstof uit algen nu een volwassen technologie aan het worden is.

Dit betekent ook dat er waarschijnlijk nieuwe startups in het veld zullen opduiken, zoals Manta Biofuel in 2021 deed. Beleggers zouden de komende jaren dus een steeds groter scala aan investeringsmogelijkheden moeten hebben. Andere oliemaatschappijen zouden ook kunnen proberen hun achterstand in te halen en een bod uit te brengen op elk bedrijf dat over de technologie beschikt om te helpen. Hoogstwaarschijnlijk zullen dit bedrijven zijn die al hoogwaardige verbindingen uit algen produceren en ervaring hebben met grootschalige productie. Algenbedrijven zouden dus in het algemeen tegen 2025-2026 de nieuwe grote trend kunnen worden

Investeerders in bedrijven als Reliance of Exxon willen misschien niet alleen in deze bedrijven investeren op basis van de stelling dat algenbiobrandstoffen een grote rol spelen, omdat ze nog een paar jaar grotendeels afhankelijk zullen zijn van andere inkomstenstromen. Deze technologie zal echter de langetermijnvooruitzichten van deze bedrijven verbeteren, aangezien een oliegigant als Exxon in staat zal zijn om soepel over te stappen van fossiele brandstoffen naar algenbrandstoffen door eenvoudigweg zijn investeringen te verleggen van boren naar het bouwen van algenkwekende ponden.

In het geval van stijgende COXNUMX-belastingen zal dit ook een haalbaar alternatief bieden om vloeibare brandstoffen tegen een redelijke prijs te houden, waardoor biobrandstoffen uit algen in dat scenario een stuk winstgevender worden. En in tegenstelling tot fossiele brandstoffen zullen de kosten naar verwachting dalen als de genetische manipulatie van algen voortdurend wordt verbeterd.