Algen-Biofuel: Die nächste Energie-Revolution?

Kohlenstoffneutraler Kraftstoff

Um Kohlenstoffemissionen zu reduzieren, wurde der bevorzugte Weg verfolgt, Verbrennungsmotoren und thermische Kraftwerke durch Alternativen wie Elektrofahrzeuge und erneuerbare Energien zu ersetzen. Aber das ist nicht immer einfach.

Beispielsweise haben Flugzeuge derzeit keinen realistischen Weg, auf elektrische Energie umzusteigen, da Batterien zu schwer zum Fliegen sind. Und selbst wenn wir schließlich diesen Punkt erreichen, wird es Jahrzehnte dauern, bis die bestehende Flotte erneuert wird.

Andere Vorteile resultieren aus der Praktikabilität von flüssigen Kraftstoffen. Sie sind leicht in großen Mengen für Notfälle zu lagern. Sie können stabil für Monate oder sogar Jahre bleiben. Und sie sind leicht per Tanker oder Pipeline zu transportieren. Das macht sie ideal für abgelegene Orte, militärische Verwendungen und Schifffahrt.

Bis ein revolutionäres neues Technologie auftritt, wird es eine anhaltende Nachfrage nach flüssigen Kraftstoffen geben. Die Herausforderung besteht also darin, flüssige Kraftstoffe zu finden, die nicht von der Verfügbarkeit von fossilen Brennstoffen abhängig sind.

Biofuel-Generationen

Dies war der Grund für den Schub in Richtung Biofuel.

1^te Generation Biofuels waren und sind immer noch problematisch, da sie auf der Umwandlung von Nahrungsmitteln wie Mais in Ethanol basieren. Dies setzt zusätzlichen Druck auf die Umwelt und hängt von massiven industriellen Landwirtschaftsbetrieben ab, die Monokulturen anbauen. Wenn man die fossilen Brennstoffe für Düngemittel und Traktoren berücksichtigt, ist es möglicherweise nicht viel besser als herkömmliches Benzin. Und es gibt das ethische Dilemma, Nahrungsmittel für die Herstellung von Kraftstoff zu verwenden, während Kraftstoffverbraucher in reichen Ländern leben und ärmeren Ländern unter Nahrungsmittelknappheit oder -inflation leiden.

2^te Generation Biofuels sind darauf ausgelegt, landwirtschaftliche Abfälle oder andere Pflanzen wie Gras zur Herstellung von Kraftstoffen zu verwenden. Dies ist bereits besser, da es nicht direkt mit der Nahrungsmittelproduktion konkurriert. Es erfordert jedoch immer noch viel Land, und die Umwandlung von Pflanzen in Kraftstoff kann sehr ineffizient sein. Und landwirtschaftliche Abfälle sind nicht in ausreichender Menge vorhanden, um einen echten Unterschied im Gesamtkraftstoffverbrauch zu machen.

3. Generation Biofuels basieren auf Algen und einem geschlossenen System, das unabhängig von Ackerland ist. Theoretisch sollte dies der perfekte Weg sein, Biofuel herzustellen, da es nicht mit bestehenden landwirtschaftlichen Ressourcen konkurriert. Es könnte auch reichlich Meerwasser anstelle von Süßwasser verwenden.

Quelle: Exxon

In der Praxis wurde Algen-Biofuel getestet, aber noch nicht im industriellen Maßstab produziert.

Es gibt sogar Diskussionen über 4^te Generation Biofuels, oder „photobiologische Solarkraftstoffe“. Sie würden auf der Nachahmung der Algen-Photosynthese mit künstlichen Nanotechnologien basieren. Aber diese sind noch in Labors und werden nicht in den nächsten Jahrzehnten im kommerziellen Maßstab verfügbar sein.

Hindernisse und Einschränkungen für die Massenproduktion

Das Problem, das die 3. Generation von Biofuels plagt, ist immer der Ertrag gewesen. Die Algenkonzentration ist zu gering, die Produktionskosten sind zu hoch, und die Umwandlung in Kraftstoff ist sowohl kapitalintensiv als auch mit Energieverlusten verbunden.

Jede Kontamination durch andere Organismen könnte auch eine Ernte zerstören und die Gewinne reduzieren. Eine Alternative bestand darin, sie in geschlossenen sterilen Behältern anzubauen, was jedoch die Kosten erhöhte.

Im Jahr 2010 erforderte die erste Algen-Biofuel-Produktion das Ernten der Algen, ein komplizierter Prozess, der auch die Produktion unterbrach.

Die Folge ist, dass die Produktionskosten über 5 bis 8 Dollar pro Gallone bleiben, was sie im Vergleich zu fossilen Brennstoffen nicht wettbewerbsfähig macht.

Zweite Chance?

Aufgrund der ausbleibenden Rentabilität wurde der erste Algen-Biofuel-Boom 2009-2010 nicht zu einer Energie-Revolution. Sie können mehr über das lesen, was schief gelaufen ist, in diesem Artikel von vor 6 Jahren.

Seitdem wurden Fortschritte erzielt, die einen neuen Boom im Sektor „anheizen“:

• Fortgeschrittene genetische Techniken sind nun auf Algen anwendbar.
• Besseres Verständnis, wie man Algen in Kraftstoff umwandelt.
• Entdeckung seltener Arten, die Kontaminationen widerstehen und in offenen Becken angebaut werden können.

Ein weiterer Faktor ist das faktische Ende des billigen Öls. Schweres Öl benötigt mindestens einen Barrel bei 50-70 Dollar, um profitabel zu sein, Ölfunde sind auf dem niedrigsten Stand seit 1946, und der Krieg in der Ukraine hat eine globale Energiekrise ausgelöst.

Da Öl immer knapper und teurer wird, ist die inländische Produktion von Algen-Biofuel plötzlich viel attraktiver. Ein neuer Wellen von Algen-Unternehmen skaliert nun auf, um kohlenstoffneutrale Kraftstoffe auf die umweltfreundlichste Weise herzustellen. (mehr darüber im Abschnitt „Investitionen in Algen-Biofuel“)

Der neue Algen-Boom

Jenseits von Technologie und Kraftstoffpreis hat sich geändert, wie man in Algen-Biofuel investiert. Der letzte Boom wurde von einer Armee ambitionierter Start-ups mit begrenzter Finanzierung getrieben. Dies war ein Problem in einem Geschäft, das nicht nur Innovation, sondern auch massive Kapitalinvestitionen erfordert. Wahrscheinlich wird Algen-Biofuel nur durch einen sukzessiven Prozess Realität:

1. Grundlegende Wissenschaften, um die Biochemie und Genetik von Mikroalgen zu verstehen.
2. Auswahl und Entwicklung der richtigen Algen-Art, optimiert für Lipid-Produktion.
3. Optimierung des Produktionsprozesses, einschließlich Anbau, Ernte und Umwandlung in Kraftstoff.
4. Skalierung der Produktion, um Kosten zu senken

Im Jahr 2010 waren Schritte 1 und 2 nicht wirklich vorhanden, mit keiner zuverlässigen Methode zur Modifizierung der Algen-Genetik, zum Beispiel (einschließlich keiner vollständig sequenzierten Genome für die meisten Arten).

Die Chemie der Umwandlung in Kraftstoff war bestenfalls unklar, insbesondere im industriellen Maßstab. Und eine fehlgeleitete Konzentration auf die Ethanol-Produktion anstelle von Lipiden erwies sich als Sackgasse.

Schritt 3 erwies sich auch als schwierig, da wissenschaftlich geführte Start-ups oft nicht in der Lage waren, industrielle Designs umzusetzen.

Schließlich konnte durch keine Skalierung der Produktion das Profitabilitätsproblem gelöst werden, und das Kapital trocknete schnell aus.

Investitionen in Algen-Biofuel

Im Jahr 2023 sind die wissenschaftlichen Fragen größtenteils gelöst. Zum Beispiel entdeckte das Unternehmen Viridos, wie man die Lipid-Konzentration in Algen durch die Veränderung nur eines Gens mehr als verdoppeln kann. In den letzten 5 Jahren wurden Tools wie NGS (Next Generation Sequencing) und CRISPR entwickelt, die die Gen-Editierung so viel einfacher und billiger machten. Ebenso gibt es jetzt viele gut verstandene Methoden, um Algen-Lipide in Kraftstoff umzuwandeln.

Das letzte ist, dass, während die grundlegenden Forschungen oft von fokussierten Start-ups durchgeführt werden, das Geld und die industrielle Skalierung jetzt von sehr großen Unternehmen kommen. Oft alteingesessenen Öl-Unternehmen.

Dadurch bedeutet Investition in Algen-Biofuel, in die wenigen großen Unternehmen zu investieren, die eine Zukunft aufbauen, in der sie kohlenstoffneutrale Öl anstelle von fossilem Öl fördern. Dies mag nicht gut für Träume von 100-facher Rendite sein. Aber sie sollten dennoch gute Investitionen sein, da diese wenigen großen Konzerne die einzigen Energie-Unternehmen mit der einzigartigen IP sein werden, um den Energiewandel ohne Konkurrenz mit jeder anderen erneuerbaren Energie zu bewältigen. Sie sind auch bereits profitable Unternehmen, die großzügige Dividenden ausschütten oder aggressiv wachsen.

1. Exxon Mobil

Dies ist vielleicht der überraschendste Name auf der Liste der möglichen Biofuel-Investitionen. Exxon ist eine Art Nemesis für Umweltschützer, die regelmäßig beschuldigt werden, einen großen Beitrag zum globalen Klimawandel zu leisten. Aber es ist auch der Weltmarktführer bei Algen-Biofuel durch seine Zusammenarbeit mit Viridos.

XOM Preisdiagramm

Viridos ist ein Unternehmen, das von Craig Venter gegründet wurde, dem Vater der synthetischen Biologie und einem der ersten, die das menschliche Genom sequenzierten. Es war auch das erste, das ein synthetisches Genom und eine künstliche/synthetische Zelle schuf.  Und sie haben seit ihrem Beginn vor über einem Jahrzehnt große Fortschritte bei der Erforschung von Algen-Biofuel gemacht:

Wir haben bereits eine 5-10-fache Verbesserung der Bio-Öl-Produktivität im Vergleich zu natürlichen Stämmen in einer realen Außenumgebung demonstriert. Und wir planen, diese noch weiter zu verbessern.

Exxon plant, 10.000 Barrel Algen-Biofuel pro Tag in 2 Jahren zu produzieren. Es ist immer noch klein im Vergleich zu den insgesamt 3,7 Millionen Barrel pro Tag, die das Unternehmen produziert, aber wenn es erfolgreich ist, könnte es schnell auf ein großes Maß skaliert werden, um einen großen Teil der Produktion des Unternehmens bis 2030 zu repräsentieren.

2. Reliance Industry

Reliance Industry ist ein riesiger indischer Konglomerat, das größte private Unternehmen des Landes, das in den Bereichen Telekommunikation, Textilien und Energie tätig ist. Im Jahr 2022 war es das erste indische Unternehmen, das einen Umsatz von 100 Milliarden Dollar erreichte.

Reliance hat ein Video veröffentlicht, in dem es seinen Eintritt in den Algen-Biofuel-Markt ankündigt, und behauptet, „eines der größten Algen-Anbau-Systeme der Welt“ zu haben.. Bisher bestand sein Energie-Portfolio hauptsächlich aus Raffinerien und petrochemischen Anlagen. Mit diesem Algen-Projekt könnte es die Produktion aufnehmen und die reichlich vorhandene Sonne in Indien (sowie ungenutzte Wüsten) nutzen, um die extreme Abhängigkeit des Landes von ausländischen fossilen Brennstoff-Importen zu reduzieren.

Crowdfunding und VC

Wir konnten keine laufende Kampagne zum Zeitpunkt dieses Artikels finden. Aber es ist etwas, auf das Investoren mit höherem Risikoprofil achten werden, wie die erfolgreiche Crowdfunding-Kampagne für Manta Biofuel im Jahr 2021. Sie verwenden offene Teiche und magnetische Nanopartikel, um die Algen zu ernten.

Akkreditierte Investoren und Risikokapitalgeber werden auch Zugang zu einer viel vielfältigeren Palette von Investitionsmöglichkeiten haben. Zum Beispiel Primary Ocean, die Seetang für Nahrung, Biokunststoffe und Biofuel anbaut. Oder Algenol (chemische Kosmetik und Biofuel) oder Gevo (vielfältige Biofuel).

Schlussfolgerung

Algen-Biofuel haben eine stille Renaissance hinter den verschlossenen Türen von Megakonzernen mit tiefen Taschen und der Geduld, die Probleme von Kosten und Skalierbarkeit zu lösen, erlebt. Das Auftauchen von Großprojekten wie der Exxon-Produktion von 10.000 Barrel/Tag ist ein Zeichen dafür, dass Algen-Biofuel jetzt zu einer ausgereiften Technologie wird.

Dies bedeutet auch, dass neue Start-ups in diesem Bereich auftauchen werden, wie Manta Biofuel im Jahr 2021. Investoren sollten also in den nächsten Jahren eine wachsende Anzahl von Investitionsmöglichkeiten haben. Andere Öl-Unternehmen könnten auch versuchen, aufzuholen und Unternehmen mit der Technologie zu überbieten, die ihnen helfen kann. Wahrscheinlich werden dies Unternehmen sein, die bereits hochwertige Verbindungen aus Algen herstellen und Erfahrung in der Großproduktion haben. Algen-Unternehmen könnten also bis 2025-2026 zu dem neuen großen Trend werden

Investoren in Unternehmen wie Reliance oder Exxon werden nicht nur aufgrund der Algen-Biofuel-These in diese Unternehmen investieren, da sie in den nächsten Jahren noch größtenteils von anderen Einnahmequellen abhängig sein werden. Allerdings wird diese Technologie die langfristigen Aussichten dieser Unternehmen verbessern, da ein Öl-Riese wie Exxon in der Lage sein wird, nahtlos von fossilen Brennstoffen auf Algen-Kraftstoff umzusteigen, indem es einfach seine Investitionen von Bohrungen auf den Bau von Algen-Anbau-Becken umleitet.

Im Falle von steigenden Kohlenstoff-Steuern wird dies auch eine gangbare Alternative bieten, um flüssige Kraftstoffe zu einem vernünftigen Preis zu halten, was Algen-Biofuel in diesem Szenario viel profitabler machen wird. Und im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen werden die Kosten voraussichtlich sinken, dank kontinuierlicher Verbesserungen in der genetischen Ingenieurskunst von Algen.