الوقود الحيوي الطحلب: الثورة الطاقية القادمة؟

الوقود المحايد من حيث الكربون

لخفض انبعاثات الكربون، كان الطريق المفضل هو استبدال محركات الاحتراق ومراكز الطاقة الحرارية ببدائل مثل السيارات الكهربائية والطاقات المتجددة. لكن هذا ليس دائمًا سهلًا.

على سبيل المثال، لا توجد طائرات حتى الآن طريق واقعي لتشغيلها بالطاقة الكهربائية، لأن البطاريات ثقيلة جدًا للطيران. وحتى لو وصلنا إلى هذه النقطة، سيتطلب ذلك عقودًا لتحديث الأسطول الحالي.

تأتي مزايا أخرى من عمليّة الوقود السائل. إنها سهلة التخزين في أحجام كبيرة للطوارئ. يمكن أن تظل مستقرة لمدة أشهر أو حتى سنوات. وهي سهلة النقل بالناقلات أو الأنابيب. هذا يجعلها مثالية للمواقع النائية، والاستخدامات العسكرية، والشحن.

حتى ظهور تقنية ثورية جديدة، سيكون هناك طلب مستمر على الوقود السائل. لذا، التحدي هو العثور على وقود سائل لا يعتمد على إمدادات الوقود الأحفوري.

أجيال الوقود الحيوي

كان هذا هو السبب وراء الدفع نحو استخدام الوقود الحيوي.

الوقود الحيوي من الجيل الأول كان ومازال مشكلة، لأنه يعتمد على تحويل المنتجات الغذائية مثل الذرة إلى الإيثانول. هذا يضع ضغطًا إضافيًا على البيئة ويعتمد على مزارع صناعية ضخمة تمارس الزراعة الواحدة. عند النظر في الوقود الأحفوري المستخدم للأسمدة والتراكتورات، قد لا يكون أفضل من البنزين العادي. وهناك معضلة أخلاقية لاستخدام الطعام لصنع الوقود، مع استهلاك الوقود في البلدان الغنية والبلدان الفقيرة التي تعاني من ندرة الطعام أو التضخم.

الوقود الحيوي من الجيل الثاني مصمم لاستخدام مخلفات الزراعة أو نباتات أخرى مثل العشب لإنتاج الوقود. هذا أفضل قليلاً، لأنه لا يتنافس مباشرة مع إنتاج الغذاء. لكنه لا يزال يحتاج إلى الكثير من الأراضي، ويمكن أن يكون التحويل من النبات إلى وقود غير فعال. ولا توجد مخلفات زراعية كافية لجعل فرق حقيقي في استهلاك الوقود الإجمالي.

يعتمد الوقود الحيوي من الجيل الثالث على الطحالب ونظام مغلق مستقل عن الأراضي الزراعية. نظريًا، يجب أن يكون هذا الطريقة المثالية لإنتاج الوقود الحيوي، لأنه لا يتنافس مع الموارد الزراعية الحالية. يمكنه أيضًا استخدام المياه البحرية الوفيرة بدلاً من المياه العذبة السابقة.

مصدر: إكسون

في الممارسة، تم اختبار وقود الطحالب الحيوي ولكن لم يتم إنتاجه على نطاق صناعي.

هناك حتى مناقشة حول الوقود الحيوي من الجيل الرابع، أو “الوقود الشمسي الضوئي البيولوجي”. سيعتمد على محاكاة عملية fotosynthesis للطحالب باستخدام التكنولوجيا النانوية الاصطناعية. لكن هذه التكنولوجيا لا تزال في المعامل ولن تصل إلى النطاق التجاري لعدة عقود.

عقبات وقيود الإنتاج على نطاق واسع

المشكلة التي تعاني منها جيل الوقود الحيوي الثالث دائمًا هي العائد. تركيز الطحالب صغير جدًا، وتكلفة الإنتاج عالية، والتحويل إلى وقود يتطلب إنفاق رأس المال وفقدان بعض الطاقة الموجودة في الطحالب.

أي تلوث بالكائنات الحية الأخرى يمكن أن يدمر المحصول ويقلل الأرباح. كان البديل هو زراعة الطحالب في حاويات مغلقة معقمة، لكن هذا رفع التكاليف أيضًا.

بالإضافة إلى ذلك، كانت المحاولات الأولى لإنتاج وقود الطحالب الحيوي في عام 2010 تتطلب حصاد الطحالب، وهو عملية معقدةinterrupted أيضًا عملية الإنتاج.

النتيجة هي أن تظل تكلفة الإنتاج أعلى من 5 إلى 8 دولارات للغالون، مما يجعلها غير منافسة مع الوقود الأحفوري.

المرة الثانية حظًا سعيدًا؟

بسبب الربحية الغامضة، لم تتحول第一 أزمة الوقود الحيوي للطحالب في 2009-2010 إلى ثورة طاقية. يمكنك قراءة المزيد حول ما пошل خطأ في هذه المقالة من 6 سنوات سابقة.

منذ ذلك الحين، تم إحراز تقدم في مجال الوقود الحيوي، مما أدى إلى ظهور أزمة جديدة في القطاع:

• تكنولوجيا الهندسة الجينية المتقدمة يمكن تطبيقها الآن على الطحالب.
• فهم أفضل لكيفية تحويل الطحالب إلى وقود.
• اكتشاف أنواع نادرة يمكنها مقاومة التلوث وزراعتها في برك مفتوحة.

عامل آخر هو نهاية الوقود الرخيص بشكل فعلي.تحتاج النفط الصخري إلى برميل至少 بسعر 50-70 دولار للربح، الاكتشافات النفطية هي أدنى مستوى منذ 1946، وحرب أوكرانيا أطلقت أزمة طاقية عالمية.

مع ندرة النفط وارتفاع سعره، أصبح إنتاج الوقود الحيوي للطحالب محليًا جذابًا بشكل مفاجئ. لذا، فإن موجة جديدة من شركات الطحالب تنتشر الآن لتحقيق الوقود المحايد من حيث الكربون بطريقة بيئية أكثر友وية. (المزيد عن ذلك في قسم “استثمار في الوقود الحيوي للطحالب”)

توفير الوقود للboom الجديدة للطحالب

ما تغير هو كيفية الاستثمار في الوقود الحيوي للطحالب. كانت الأزمة السابقة مدفوعة بجيش من الشركات الناشئة الطموحة بالتمويل المحدود. كان هذا مشكلة في أعمال تتطلب ليس فقط الابتكار ولكن أيضًا استثمار رأسمالي ضخم. من المحتمل أن يصبح الوقود الحيوي للطحالب حقيقيًا فقط من خلال عملية متتالية:

1. العلوم الأساسية لفهم الكيمياء الحيوية والجينية للطحالب الدقيقة.
2. اختيار وتحسين السلالة الصحيحة من الطحالب المثلى لإنتاج الليبيدات.
3. تحسين عملية الإنتاج، بما في ذلك الزراعة وحصاد الطحالب وتحويلها إلى وقود.
4. توسيع نطاق الإنتاج من أجل خفض التكاليف

في عام 2010، لم تكن الخطوات 1 و 2 موجودة، مع عدم وجود طريقة موثوقة لتعديل جينات الطحالب (بما في ذلك عدم وجود تسلسل كامل للجينوم لمعظم الأنواع).

كيمياء التحويل إلى وقود كانت غامضة في أفضل الأحوال، خاصة على نطاق صناعي. وكان التركيز الخاطئ على إنتاج الإيثانول بدلاً من الليبيدات نهاية طريق مسدود.

كذلك أثبتت الخطوة 3 صعوبة، مع فشل الشركات الناشئة بقيادة العلماء في تنفيذ التصميم الصناعي.

وأخيرًا، مع انخفاض الإنتاجية، لم يكن بوسع أي توسيع في الإنتاج حل مشكلة الربحية، وجفف الرأس المال بسرعة.

استثمار في الوقود الحيوي للطحالب

في عام 2023، تم حل الأسئلة العلمية إلى حد كبير. على سبيل المثال، اكتشفت شركة فيريديوس كيفية مضاعفة تركيز الليبيدات في الطحالب بمجرد تغيير جين واحد. من ناحية أخرى، أدوات تم تطويرها في السنوات الخمس الماضية، مثل تسلسل الجيل التالي وCRISPR، جعلت تحرير الجينات أسهل وأرخص. وبالمثل، هناك الآن العديد من الطرق المفهومة جيدًا لتحويل الليبيدات الطحلبية إلى وقود.

الأمر الأخير هو أن بينما يتم إجراء البحث الأساسي غالبًا بواسطة شركات ناشئة محددة، يأتي المال والتمكين الصناعي الآن من شركات كبيرة جدًا. غالبًا ما تكون شركات نفط قديمة.

نتيجة لذلك، الاستثمار في الوقود الحيوي للطحالب يعني الاستثمار في الشركات الكبيرة القليلة التي تبني مستقبلًا حيث تزرع نفطًا محايدًا من حيث الكربون بدلاً من حفر الوقود الأحفوري. قد لا يكون هذا جيدًا لأحلام المكاسب 100 ضعف. لكنها يجب أن تكون استثمارات جيدة، لأن هذه الشركات الكبيرة سوف تكون الشركات النفطية الوحيدة التي تملك الملكية الفكرية الفريدة لإدارة انتقالية الطاقة دون المنافسة مع كل طاقة متجددة أخرى. وهي أيضًا شركات ربحية موجودة توزع أرباحًا سخية أو تنمو بشكل عدواني.

1. إكسون موبيل

هذا ربما هو الاسم الأكثر إثارة للدهشة في قائمة استثمارات الوقود الحيوي. إكسون هي نوع من النميس للناشطين البيئيين، ويُتهمون بانتظام بكونهم مساهمين كبيرين في الاحترار العالمي. لكنها也是 قائدة العالم في الوقود الحيوي للطحالب من خلال تعاونها مع فيريديوس.

(XOM )

فيريديوس هي شركة تأسست بواسطة كريغ فينتر، أبو البيولوجيا الاصطناعية وواحد من أوائل من قام بتركيب الجينوم البشري. كما أنها كانت أول من أنشأ جينومًا اصطناعيًا وخلية اصطناعية. ولديهم طريق طويل منذ أن بدأوا في البحث عن الوقود الحيوي للطحالب قبل أكثر من عقد.

لقد أظهرنا بالفعل تحسنًا من 5 إلى 10 مرات في إنتاجية الوقود الحيوي أكثر من السلالات الطبيعية في إعداد خارجي حقيقي. ونحن نخطط لتحسينه بشكل جيد بعد ذلك.

تخطط إكسون لإنتاج 10,000 برميل من الوقود الحيوي للطحالب يوميًا في غضون عامين. لا يزال هذا صغيرًا مقارنةً بالإجمالي البالغ 3.7 مليون برميل يوميًا الذي تنتجه الشركة، لكن إذا نجح، يمكن توسيعه بسرعة ليمثل جزءًا كبيرًا من إنتاج الشركة بحلول عام 2030.

2. ريلاينس إنديستري

ريلاينس إنديستري هي تكتل هندي ضخم، أكبر شركة خاصة في البلاد، نشطة في الاتصالات السلكية واللاسلكية، والمنسوجات، والطاقة. في عام 2022، كانت أول شركة هندية تصل إلى إيرادات 100 مليار دولار.

أعلنت ريلاينس عن دخولها سوق الوقود الحيوي للطحالب، تفخر بنظام زراعة الطحالب الأكبر في العالم. حتى الآن، كان محفظها الطاقي في الغالب مصافي ومرافق كيميائية. مع هذا المشروع للطحالب، سوف تكون قادرة على بدء الإنتاج واستخدام الشمس الوافرة في الهند (بالإضافة إلى الصحاري غير المزروعة) لتقليل اعتماد البلاد الشديد على واردات الوقود الأحفوري الأجنبية.

التمويل الجماعي والرأس المال الاستثماري

لم نتمكن من العثور على حملة تمويل جماعي جارية في وقت كتابة هذه المقالة. لكنها شيء سوف يبحث عنه المستثمرون ذوو المخاطر العالية، مثل حملة التمويل الجماعي الناجحة لعام 2021 لشركة مانتا بايوفويل. إنهم يستخدمون البرك المفتوحة والجسيمات النانوية المغناطيسية لحصاد الطحالب.

سوف يكون للمستثمرين المعتمدين والرأس المال الاستثماري وصول إلى مجموعة أكثر تنوعًا من خيارات الاستثمار. على سبيل المثال، بريمي أوشن، التي تزرع الطحالب للغذاء والبلاستيك الحيوي والوقود الحيوي. أو ألجينول (منتجات كيميائية ووقود حيوي) أو جيفو (وقود حيوي متنوع).

الخلاصة

تم إجراء نهضة هادئة للوقود الحيوي للطحالب خلف أبواب شركات ضخمة ذات جيوب عميقة وذات صبر كافٍ لحل مشاكل التكاليف والتناسب. ظهور مشاريع على نطاق واسع مثل مشروع إكسون لانتاج 10,000 برميل يوميًا هو إشارة إلى أن الوقود الحيوي للطحالب أصبح تكنولوجيا ناضجة.

هذا يعني أيضًا أن شركات ناشئة جديدة سوف تظهر في هذا المجال، مثل شركة مانتا بايوفويل في عام 2021. لذا، سوف يكون للمستثمرين مجموعة متزايدة من خيارات الاستثمار في السنوات القليلة القادمة. قد تحاول شركات نفط أخرى اللحاق بالركب وزيادة العروض لشراء أي شركة تملك التكنولوجيا لمساعدتهم. من المحتمل أن تكون هذه الشركات التي تنتج بالفعل مركبات قيمة عالية من الطحالب وذات خبرة في الإنتاج على نطاق واسع. لذا، قد تصبح شركات الطحالب الاتجاه الجديد الكبير بحلول عام 2025-2026

المستثمرون في شركات مثل ريلاينس أو إكسون قد لا يرغبون في الاستثمار في هذه الشركات فقط على أساس افتراض الوقود الحيوي للطحالب، لأنها سوف تكون لعدة سنوات قادمة، تعتمد في الغالب على تدفقات دخل أخرى. ومع ذلك، سوف تحسن هذه التكنولوجيا من التوقعات الطويلة الأجل لهذه الشركات، لأن شركة نفط عملاقة مثل إكسون سوف تكون قادرة على الانتقال بسلاسة من الوقود الأحفوري إلى الوقود الحيوي للطحالب ببساطة عن طريق تحويل إنفاق رأس المال من الحفر إلى بناء أحواض زراعة الطحالب.

في حالة زيادة الضرائب الكربونية، سوف يوفر هذا بديلاً قابلاً للتحقيق للحفاظ على أسعار الوقود السائل معقولة، مما يجعل الوقود الحيوي للطحالب أكثر ربحية في هذا السيناريو. وعلى عكس الوقود الأحفوري، من المتوقع أن تقلل التكاليف مع التحسينات المستمرة في هندسة جينات الطحالب.