Algal Biofuel: Den næste energirevolution?

Kulstofneutral brændstof

For at reducere CO2-udledninger har den foretrukne vej været at erstatte forbrændingsmotorer og termiske kraftværker med alternativer som elbiler og vedvarende energier. Men dette er ikke altid let.

For eksempel har fly i øjeblikket ingen realistisk mulighed for at køre på elektrisk strøm, da batterier er for tunge til at flyve. Og selv hvis vi endelig når dette punkt, vil det tage årtier at forny den eksisterende flåde.

Andre fordele stammer fra den praktiske anvendelse af flydende brændstoffer. De er nemme at opbevare i store mængder til nødsituationer. De kan forblive stabile i måneder eller endda år. Og de er lette at transportere med tankskibe eller rør. Dette gør dem ideelle til fjerntliggende steder, militær brug og skibsfart.

Indtil en revolutionerende ny teknologi dukker op, vil der være en vedvarende efterspørgsel efter flydende brændstof. Så udfordringen er at finde flydende brændstoffer, som ikke er afhængige af fossile brændstofforsyninger.

Biobrændstofgenerationer

1^st generation biobrændstoffer var og er stadig problematiske, da de var afhængige af at omdanne fødevarer som majs til ethanol. Dette lægger ekstra pres på miljøet og er afhængig af massive industrielle monokulturfarme. Når man tager i betragtning de fossile brændstoffer, der bruges til gødning og traktorer, er de måske ikke meget bedre end standardbenzin. Og der er det etiske dilemma ved at bruge mad til at fremstille brændstof, hvor brændstofforbrugerne bor i rige lande, mens fattigere lande lider under fødevaremangel eller inflation.

2^nd generation biobrændstoffer er designet til at bruge landbrugsaffald eller andre planter som græs til at producere brændstoffer. Dette er allerede bedre, da det ikke konkurrerer direkte med fødevareproduktionen. Men det kræver stadig meget jord, og omdannelsen fra plante til brændstof kan være ret ineffektiv. Og blot landbrugsaffald er ikke i stor nok mængde til at gøre en reel forskel i den samlede brændstofforbrug.

3. generation biobrændstoffer er baseret på alger og et lukket system, der er uafhængigt af dyrkbart land. Teoretisk set burde dette være den perfekte måde at producere biobrændstof på, da det ikke konkurrerer med eksisterende landbrugsressourcer. Det kunne også bruge rigeligt havvand i stedet for tidligere ferskvand.

Kilde: Exxon

I praksis er algebiobrændstof blevet testet, men ikke produceret i industriel skala.

Der er endda diskussion om 4^th generation biobrændstoffer, eller “fotobiologiske solbrændstoffer”. De ville basere sig på at efterligne algephotosyntese med kunstig nanoteknologi. Men disse er stadig i laboratorier og vil ikke nå kommerciel skala i et par årtier.

Udfordringer og begrænsninger for masseproduktion

Problemet, der plager den 3. generation af biobrændstoffer, har altid været udbyttet. Algekoncentrationen er for lav, produktionsomkostningerne er for høje, og omdannelsen til brændstof kræver både kapitaludgifter og tab af en del af den energi, der er indeholdt i algerne.

Enhver forurening fra andre organismer kan også ødelægge en høst og reducere overskuddet. Et alternativ var at dyrke dem i lukkede sterile beholdere, men dette øgede også omkostningerne.

Derudover krævede det første forsøg på algebiobrændstofproduktion i 2010’erne algehøstning, en kompliceret proces, der også afbrød produktionen.

Konsekvensen er, at produktionsomkostningerne forbliver over $5 til $8 per gallon, hvilket gør dem ikke konkurrencedygtige i forhold til fossile brændstoffer.

Anden gang er heldet med?

På grund af svær profitabilitet blev den første algebiobrændstofbølge i 2009-2010 ikke en energirevolution. Du kan læse mere om, hvad der gik galt i denne artikel fra 6 år siden.

• Avancerede genetiske ingeniørteknikker er nu anvendelige på alger.
• Bedre forståelse af, hvordan man omdanner alger til brændstof.
• Opdagelse af sjældne arter, der kan modstå forurening og dyrkes i åbne damme.

En anden faktor er den faktiske afslutning på billig olie. Skiferolie kræver mindst en tønde til $50-70$ for at være profitabel, oliefund er på deres laveste siden 1946, og krigen i Ukraine har udløst en global energikrise.

Efterhånden som olie bliver sjældnere og dyrere, er indenlandsk algebiobrændstofproduktion pludselig meget mere attraktivt. Så en ny bølge af algevirksomheder skalerer nu op for at producere kulstofneutralt brændstof på den mest miljøvenlige måde. (mere om dette i afsnittet “Investering i algebiobrændstof”)

Finansiering af den nye algebølge

Udover teknologi og brændstofpris er det, der har ændret sig, hvordan man investerer i algebiobrændstoffer. Den sidste bølge blev drevet af en hær af ambitiøse startups med begrænset finansiering. Dette var et problem i en branche, der kræver både innovation og massive kapitalinvesteringer. Med stor sandsynlighed vil algebiobrændstof kun blive en realitet gennem en trinvis proces:

1. Grundlæggende videnskab for at forstå mikroalgeers biokemi og genetik.
2. Udvælgelse og engineering af den rette algestreng, optimeret til lipidproduktion.
3. Optimering af produktionsprocessen, inklusive dyrkning, høst og omdannelse til brændstof.
4. Opskalering af produktionen for at reducere omkostninger

I 2010 var trin 1 og 2 stort set ikke til stede, uden en pålidelig metode til at modificere algegenetik, for eksempel (inklusive ingen fuld genomsekventering for de fleste arter).

Kemi ved omdannelsen til brændstof var på bedste vis uklar, især i industriel skala. Og et fejlagtigt fokus på ethanolproduktion i stedet for lipider viste sig at være en blindgyde.

Trin 3 viste sig også at være svært, da videnskabsledede startups ofte fejlede i at implementere industriel design.

Endelig, med lave produktionsudbytter, kunne ingen opskalering løse profitabilitetsproblemet, og kapitalen tørrede hurtigt ud.

Investering i algebiobrændstof

I 2023 er de videnskabelige spørgsmål i stor grad løst. For eksempel opdagede virksomheden Viridos hvordan man kan mere end fordoble koncentrationen af lipider i alger ved kun at ændre ét gen. I den forbindelse har værktøjer udviklet i de sidste 5 år, som NGS (Next Generation Sequencing) og CRISPR, også gjort genredigering meget lettere og billigere. Ligeledes findes der nu mange velkendte metoder til at omdanne algelipider til brændstoffer.

Det sidste er, at mens den grundlæggende forskning ofte udføres af fokuserede startups, kommer pengene og den industrielle opskalering nu fra meget store virksomheder. Ofte traditionelle olieselskaber.

Som følge heraf betyder investering i algebiobrændstof at investere i de få store virksomheder, der bygger en fremtid, hvor de producerer kulstofneutralt olie i stedet for at bore efter fossile brændstoffer. Dette er måske ikke ideelt for drømme om 100x afkast. Men de bør alligevel være gode investeringer, da disse få store koncerner vil være de eneste energivirksomheder med den unikke IP til at styre energiovergangen uden at konkurrere med alle andre vedvarende energikilder. De er også allerede rentable virksomheder, der udbetaler generøse udbytter eller vokser aggressivt.

1. Exxon Mobil

Dette er måske det mest overraskende navn på listen over mulige biobrændstofinvesteringer. Exxon er en slags nemesis for miljøaktivister, der regelmæssigt anklages for at være en stor bidragyder til den globale opvarmning. Men det er også verdensleder inden for algebiobrændstof gennem sit samarbejde med Viridos.

XOM Prisdiagram

Viridos er et firma grundlagt af Craig Venter, faderen til syntetisk biologi og en af de første til at sekventere det menneskelige genom. Det var også det første til at skabe et syntetisk genom og en kunstig/syntetisk celle.  Og de har gjort store fremskridt, siden de begyndte at forske i algebiobrændstof for mere end et årti siden:

Vi har allerede demonstreret en 5-10x forbedring i bio-oliej produktivitet over naturlige stammer i en udendørs virkelighedsindstilling. Og vi planlægger at forbedre langt ud over det.

Exxon planlægger at producere 10.000 tønder algebiobrændstof om dagen inden for 2 år. Det er stadig lille sammenlignet med de samlede 3,7 millioner tønder om dagen, som virksomheden producerer, men hvis det lykkes, kan produktionen hurtigt opskaleres til at udgøre en stor del af virksomhedens produktion inden 2030.

2. Reliance Industry

Reliance Industry er en massiv indisk konglomerat, det største private selskab i landet, aktiv inden for telekommunikation, tekstiler og energi. I 2022 var det det første indiske selskab nogensinde, der nåede $100 mia. i omsætning.

Reliance har udgivet en video, der annoncerer deres indtræden på algebiobrændstofmarkedet, med påstanden “et af de største algedyrkningssystemer i verden”. Indtil nu bestod deres energiportefølje primært af raffinaderier og petrokemiske anlæg. Med dette algeprojekt vil de kunne starte produktionen og udnytte den rigelige sol i Indien (samt ubeboede ørkener) for at reducere landets ekstreme afhængighed af udenlandske fossile brændstofimport.

Crowdfunding & VC

Vi kunne ikke finde en igangværende kampagne på tidspunktet for denne artikel. Men det er noget, som investorer med større risikovillighed vil holde øje med, som den succesfulde crowdfunding-kampagne fra 2021 for Manta Biofuel. De bruger åbne damme og magnetiske nanopartikler til at høste algerne.

Akkrediterede investorer og VC’er vil også få adgang til et meget mere varieret udvalg af investeringsmuligheder. For eksempel Primary Ocean, der dyrker tang til mad, bioplast og biobrændstoffer. Eller Algenol (kemisk kosmetik og biobrændstoffer) eller Gevo (diverse biobrændstoffer).

Konklusion

Algebiobrændstoffer har gennemgået en stille renæssance bag de lukkede døre hos megakoncernen med dybe lommer og tålmodighed til at løse problemerne med omkostninger og skalerbarhed. Fremkomsten af store projekter som Exxon 10.000 tønder/dag er et tegn på, at algebiobrændstof nu bliver en moden teknologi.

Dette betyder også, at nye startups sandsynligvis vil dukke op på området, som Manta Biofuel gjorde i 2021. Så investorer bør have et voksende udvalg af investeringsmuligheder i de kommende år. Andre olieselskaber kan også forsøge at indhente og byde op for enhver virksomhed med den nødvendige teknologi. Mest sandsynligt vil dette være virksomheder, der allerede producerer højværdige forbindelser fra alger og har erfaring med storstilet produktion. Så algevirksomheder generelt kan blive den nye store trend inden 2025-2026.

Investorer i virksomheder som Reliance eller Exxon ønsker måske ikke kun at investere i disse virksomheder på grundlag af algebiobrændstofhypotesen, da de i flere år fremover primært vil være afhængige af andre indtægtskilder. Dog vil denne teknologi forbedre de langsigtede udsigter for disse virksomheder, da en oliegigant som Exxon vil kunne glidende overgå fra fossile brændstoffer til algebrændstoffer ved blot at omdirigere deres CAPEX fra boring til opbygning af algedyrkningsdamme.

I tilfælde af stigende CO2-afgifter vil dette også give et levedygtigt alternativ til at holde flydende brændstoffer til en rimelig pris, hvilket gør algebiobrændstoffer meget mere rentable i dette scenarie. Og i modsætning til fossile brændstoffer forventes omkostningerne at falde med konstante forbedringer inden for genetisk engineering af alger.