Βιοκαύσιμο από άλγη: Η επόμενη ενεργειακή επανάσταση;

Καύσιμο με μηδενικό αποτύπωμα άνθρακα

Για τη μείωση των εκπομπών άνθρακα, η προτιμώμενη πορεία ήταν η αντικατάσταση των κινητήρων εσωτερικής καύσης και των θερμικών σταθμών παραγωγής ενέργειας με εναλλακτικές όπως τα ηλεκτρικά οχήματα και τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Ωστόσο, αυτό δεν είναι πάντα εύκολο.

Για παράδειγμα, τα αεροπλάνα, προς το παρόν, δεν έχουν ρεαλιστική δυνατότητα να λειτουργούν με ηλεκτρική ενέργεια, καθώς οι μπαταρίες είναι πολύ βαριές για πτήση. Ακόμη και αν τελικά φτάσουμε σε αυτό το σημείο, θα χρειαστούν δεκαετίες για την ανανέωση του υπάρχοντος στόλου.

Άλλα πλεονεκτήματα προέρχονται από την πρακτικότητα των υγρών καυσίμων. Είναι εύκολο να αποθηκευτούν σε τεράστιους όγκους για έκτακτες ανάγκες. Μπορούν να παραμείνουν σταθερά για μήνες ή ακόμη και χρόνια. Και είναι εύκολο να μεταφερθούν με δεξαμενές ή αγωγούς. Αυτό τα καθιστά ιδανικά για απομακρυσμένες περιοχές, στρατιωτική χρήση και ναυτιλία.

Μέχρι να εμφανιστεί κάποια επαναστατική νέα τεχνολογία, θα υπάρχει συνεχής ζήτηση για υγρά καύσιμα. Έτσι, η πρόκληση είναι η εύρεση υγρών καυσίμων που δεν εξαρτώνται από την προμήθεια ορυκτών καυσίμων.

Γενιές βιοκαυσίμων

1^η γενιά βιοκαυσίμων ήταν και εξακολουθούν να είναι προβληματικά, καθώς βασίζονταν στη μετατροπή προϊόντων τροφίμων όπως το καλαμπόκι σε αιθανόλη. Αυτό ασκεί επιπλέον πίεση στο περιβάλλον και εξαρτάται από τεράστιες βιομηχανικές φάρμες μονοκαλλιέργειας. Λαμβάνοντας υπόψη τα ορυκτά καύσιμα που χρησιμοποιούνται για λιπάσματα και τρακτέρ, ίσως δεν είναι ούτε πολύ καλύτερα από τη συμβατική βενζίνη. Και υπάρχει το ηθικό δίλημμα της χρήσης τροφίμων για παραγωγή καυσίμου, με τους καταναλωτές καυσίμου να ζουν σε πλούσιες χώρες και τις φτωχότερες χώρες να υποφέρουν από έλλειψη τροφίμων ή πληθωρισμό.

2^η γενιά βιοκαυσίμων σχεδιάζονται να χρησιμοποιούν υπολείμματα γεωργίας ή άλλα φυτά όπως το γρασίδι για την παραγωγή καυσίμων. Αυτό είναι ήδη καλύτερο, καθώς δεν ανταγωνίζεται άμεσα την παραγωγή τροφίμων. Ωστόσο, απαιτεί ακόμη πολύ γη, και η μετατροπή από φυτό σε καύσιμο μπορεί να είναι αρκετά αναποτελεσματική. Επιπλέον, τα αγροτικά απόβλητα δεν είναι σε τόσο μεγάλο όγκο ώστε να κάνουν πραγματική διαφορά στην συνολική κατανάλωση καυσίμου.

3η Γενιά βιοκαυσίμων βασίζεται σε άλγη και σε κλειστό σύστημα ανεξάρτητο από καλλιεργήσιμη γη. Θεωρητικά, αυτό θα πρέπει να είναι ο τέλειος τρόπος παραγωγής βιοκαυσίμου, καθώς δεν ανταγωνίζεται τους υπάρχοντες γεωργικούς πόρους. Θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιεί άφθονο θαλασσινό νερό αντί για γλυκό νερό.

Πηγή: Exxon

Στην πράξη, το βιοκαύσιμο από άλγη έχει δοκιμαστεί αλλά δεν έχει παραχθεί σε βιομηχανική κλίμακα.

Υπάρχει ακόμη συζήτηση για τη 4^η γενιά βιοκαυσίμων, ή “φωτοβιολογικά ηλιακά καύσιμα”. Θα βασίζονταν στην προσομοίωση της φωτοσύνθεσης των άλγων με τεχνητές νανοτεχνολογίες. Ωστόσο, βρίσκονται ακόμη στα εργαστήρια και δεν θα φτάσουν σε εμπορική κλίμακα για μερικές δεκαετίες.

Δυσκολίες και περιορισμοί για τη μαζική παραγωγή

Το πρόβλημα που αντιμετωπίζει η 3η γενιά βιοκαυσίμων είναι πάντα η απόδοση. Η συγκέντρωση των άλγων είναι πολύ μικρή, τα κόστη παραγωγής είναι πολύ υψηλά, και η μετατροπή σε καύσιμο απαιτεί τόσο κεφαλαιακή δαπάνη όσο και απώλεια μέρους της ενέργειας που περιέχεται στις άλγες.

Οποιαδήποτε μόλυνση από άλλους οργανισμούς θα μπορούσε επίσης να καταστρέψει τη συγκομιδή και να μειώσει τα κέρδη. Μια εναλλακτική λύση ήταν η καλλιέργεια σε κλειστά στεροειδή δοχεία, αλλά αυτό αύξησε επίσης τα κόστη.

Επιπλέον, η πρώτη προσπάθεια παραγωγής βιοκαυσίμου από άλγη τη δεκαετία του 2010 απαιτούσε τη συγκομιδή των άλγων, μια πολύπλοκη διαδικασία που επίσης διέκοπτε την παραγωγή.

Το αποτέλεσμα είναι ότι το κόστος παραγωγής παραμένει πάνω από 5 έως 8 δολάρια ανά γαλόνι, καθιστώντας το μη ανταγωνιστικό σε σχέση με τα ορυκτά καύσιμα.

Δεύτερη φορά η λύση;

Λόγω αβέβαιης κερδοφορίας, η πρώτη άνθιση βιοκαυσίμου από άλγη το 2009-2010 δεν μετατράπηκε σε ενεργειακή επανάσταση. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για το τι πήγε στραβά σε αυτό το άρθρο από πριν 6 χρόνια.

Από τότε, έχουν σημειωθεί προόδους που «τροφοδοτούν» μια νέα άνθιση στον τομέα:

• Οι προηγμένες τεχνικές γενετικής μηχανικής είναι πλέον εφαρμόσιμες στις άλγες.
• Καλύτερη κατανόηση του πώς να μετατρέψουμε τις άλγες σε καύσιμο.
• Ανακάλυψη σπάνιων ειδών που μπορούν να αντέξουν τη μόλυνση και να καλλιεργηθούν σε ανοιχτές λίμνες.

Ένας άλλος παράγοντας είναι το πρακτικά τέλος του φθηνού πετρελαίου.Το πετρελαϊκό ορυκτό χρειάζεται τουλάχιστον ένα βαρέλι στα $50-70$ για να είναι κερδοφόρο, οι ανακαλύψεις πετρελαίου είναι στο χαμηλότερο επίπεδο από το 1946, και ο πόλεμος στην Ουκρανία έχει προκαλέσει παγκόσμια ενεργειακή κρίση.

Καθώς το πετρέλαιο γίνεται πιο σπάνιο και ακριβό, η εγχώρια παραγωγή βιοκαυσίμου από άλγη γίνεται ξαφνικά πολύ πιο ελκυστική. Έτσι, ένα νέο κύμα εταιρειών άλγης επεκτείνει τώρα την παραγωγή για να παράγει καύσιμο με μηδενικό αποτύπωμα άνθρακα με τον πιο φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο. (περισσότερα σε αυτήν την ενότητα «Επένδυση σε βιοκαύσιμο από άλγη»)

Τροφοδοτώντας τη νέα άνθιση των άλγων

Πέρα από την τεχνολογία και την τιμή του καυσίμου, αυτό που έχει αλλάξει είναι ο τρόπος επένδυσης στα βιοκαύσιμα από άλγη. Η τελευταία άνθιση οδήγησε από έναν στρατό φιλόδοξων νεοσύστατων με περιορισμένη χρηματοδότηση. Αυτό ήταν πρόβλημα σε μια επιχείρηση που απαιτεί όχι μόνο καινοτομία αλλά και τεράστια κεφαλαιακή επένδυση. Πιθανότατα, το βιοκαύσιμο από άλγη θα γίνει πραγματικότητα μόνο μέσω μιας διαδοχικής διαδικασίας:

1. Βασικές επιστήμες για την κατανόηση της βιοχημείας και της γενετικής των μικροάλγων.
2. Επιλογή και μηχανική του κατάλληλου στελέχους άλγης βελτιστοποιημένου για παραγωγή λιπιδίων.
3. Βελτιστοποίηση της διαδικασίας παραγωγής, συμπεριλαμβανομένης της καλλιέργειας, της συγκομιδής και της μετατροπής σε καύσιμο.
4. Αύξηση κλίμακας παραγωγής προκειμένου να μειωθούν τα κόστη

Το 2010, τα βήματα 1 & 2 δεν υπήρχαν πραγματικά, χωρίς αξιόπιστη μέθοδο για την τροποποίηση της γενετικής των άλγων, για παράδειγμα (χωρίς πλήρη γονιδιακό χάρτη για τις περισσότερες ειδών).

Η χημεία της μετατροπής σε καύσιμο ήταν ασαφής στο καλύτερο, ειδικά σε βιομηχανική κλίμακα. Και η λανθασμένη εστίαση στην παραγωγή αιθανόλης αντί για λιπιδίων αποδείχθηκε αδιέξοδο.

Το βήμα 3 αποδείχθηκε επίσης δύσκολο, με νεοσύστατες εταιρείες υπό την ηγεσία επιστημόνων να αποτυγχάνουν συχνά στην υλοποίηση βιομηχανικού σχεδίου.

Τέλος, με χαμηλές αποδόσεις παραγωγής, καμία αύξηση κλίμακας δεν μπορούσε να λύσει το πρόβλημα κερδοφορίας, και το κεφάλαιο εξαντλήθηκε γρήγορα.

Επένδυση σε βιοκαύσιμο από άλγη

Το 2023, τα επιστημονικά ερωτήματα έχουν επιλυθεί σε μεγάλο βαθμό. Για παράδειγμα, η εταιρεία Viridos ανακάλυψε πώς να διπλασιάσει περισσότερο τη συγκέντρωση των λιπιδίων στις άλγες αλλάζοντας μόνο ένα γονίδιο. Επιπλέον, εργαλεία που αναπτύχθηκαν τα τελευταία 5 χρόνια, όπως το NGS (Αλληλούχιση επόμενης γενιάς) και το CRISPR, έκαναν επίσης την επεξεργασία γονιδίων πολύ πιο εύκολη και φθηνή. Παρομοίως, υπάρχουν πλέον πολλές καλά κατανοητές μέθοδοι για τη μετατροπή των αλγικών λιπιδίων σε καύσιμα.

Το τελευταίο είναι ότι ενώ η θεμελιώδης έρευνα συχνά γίνεται από εξειδικευμένες νεοσύστατες, τα χρήματα και η βιομηχανική κλιμάκωση τώρα προέρχονται από πολύ μεγάλες εταιρείες. Συχνά παραδοσιακές πετρελαϊκές εταιρείες.

Ως αποτέλεσμα, η επένδυση σε βιοκαύσιμο από άλγη σημαίνει επένδυση σε λίγες μεγάλες εταιρείες που χτίζουν ένα μέλλον όπου παράγουν πετρέλαιο με μηδενικό αποτύπωμα άνθρακα αντί για εξόρυξη ορυκτών καυσίμων. Αυτό ίσως να μην είναι καλό για όνειρα 100x κερδών. Ωστόσο, θα πρέπει να είναι καλές επενδύσεις, καθώς αυτές οι λίγες μεγάλες εταιρείες θα είναι οι μοναδικές ενεργειακές εταιρείες με το μοναδικό πνευματικό απόκτημα για τη διαχείριση της ενεργειακής μετάβασης χωρίς ανταγωνισμό με κάθε άλλη ανανεώσιμη ενέργεια. Είναι επίσης ήδη κερδοφόρες εταιρείες που παρέχουν γενναιόδωρα μερίσματα ή αυξάνονται επιθετικά.

1. Exxon Mobil

Αυτό είναι ίσως το πιο εκπληκτικό όνομα στη λίστα των πιθανών επενδύσεων σε βιοκαύσιμα. Η Exxon αποτελεί κάτι σαν εχθρό για τους περιβαλλοντικούς ακτιβιστές, κατηγορούμενη τακτικά ως κύριος συντελεστής της παγκόσμιας θέρμανσης. Ωστόσο, είναι επίσης ο παγκόσμιος ηγέτης στα βιοκαύσιμα από άλγη μέσω της συνεργασίας της με τη Viridos.

XOM Διάγραμμα τιμής

Η Viridos είναι μια εταιρεία που ιδρύθηκε από τον Craig Venter, τον πατέρα της συνθετικής βιολογίας και έναν από τους πρώτους που ακολούθησαν την αλληλούχιση του ανθρώπινου γονιδιώματος. Ήταν επίσης η πρώτη που δημιούργησε ένα συνθετικό γονιδίωμα και ένα τεχνητό/συνθετικό κύτταρο.  Και έχουν προχωρήσει πολύ από τότε που ξεκίνησαν την έρευνα για βιοκαύσιμο από άλγη πριν από περισσότερο από μια δεκαετία:

Έχουμε ήδη δείξει βελτίωση 5-10 φορές στην παραγωγικότητα του βιο-λαδιού σε σχέση με τις φυσικές ποικιλίες σε εξωτερική πραγματική κατάσταση. Και σχεδιάζουμε να βελτιώσουμε πολύ περισσότερο από αυτό.

Η Exxon σχεδιάζει να παράγει 10.000 βαρέλια βιοκαυσίμου από άλγη την ημέρα σε 2 χρόνια. Αυτό εξακολουθεί να είναι μικρό σε σύγκριση με το σύνολο των 3,7 εκατομμυρίων βαρελιών την ημέρα που παράγει η εταιρεία, αλλά εάν είναι επιτυχές, θα μπορούσε να αυξηθεί γρήγορα ώστε να αποτελεί μεγάλο μέρος της παραγωγής της εταιρείας μέχρι το 2030.

2. Reliance Industry

Reliance Industry είναι ένας τεράστιος ινδικός όμιλος, η μεγαλύτερη ιδιωτική εταιρεία στη χώρα, ενεργή στις τηλεπικοινωνίες, τα υφάσματα και την ενέργεια. Το 2022, ήταν η πρώτη ινδική εταιρεία που έφτασε τα 100 δισεκατομμύρια δολάρια σε έσοδα.

Η Reliance κυκλοφόρησε ένα βίντεο που ανακοινώνει την είσοδό της στην αγορά βιοκαυσίμου από άλγη, υποστηρίζοντας «ένα από τα μεγαλύτερα συστήματα καλλιέργειας άλγης στον κόσμο». Μέχρι τώρα, το ενεργειακό της χαρτοφυλάκιο ήταν κυρίως διυλιστήρια και πετροχημικά εργοστάσια. Με αυτό το έργο άλγης, θα μπορούσε να ξεκινήσει την παραγωγή και να χρησιμοποιήσει τον άφθονο ήλιο στην Ινδία (καθώς και τις ακαλλιεργημένες ερήμους) για να μειώσει την ακραία εξάρτηση της χώρας από εισαγωγές ξένων ορυκτών καυσίμων.

Crowdfunding & VC

Δεν μπορέσαμε να βρούμε ενεργή εκστρατεία τη στιγμή της συγγραφής αυτού του άρθρου. Αλλά είναι κάτι που οι επενδυτές με μεγαλύτερη ανοχή στον κίνδυνο θα θέλουν να παρακολουθήσουν, όπως η επιτυχημένη εκστρατεία crowdfunding του 2021 για τη Manta Biofuel. Χρησιμοποιούν ανοιχτές λίμνες και μαγνητικά νανοσωματίδια για τη συγκομιδή των άλγων.

Οι πιστοποιημένοι επενδυτές και τα VC θα έχουν επίσης πρόσβαση σε μια πολύ πιο διαφοροποιημένη σειρά επενδυτικών επιλογών. Για παράδειγμα, Primary Ocean, που καλλιεργεί θαλάσσια φύκη για τρόφιμα, βιοπλαστικά και βιοκαύσιμα. Ή Algenol (χημικά καλλυντικά και βιοκαύσιμα) ή Gevo (ποικίλα βιοκαύσιμα).

Συμπέρασμα

Τα βιοκαύσιμα από άλγη έχουν βιώσει μια σιωπηλή αναγέννηση πίσω από τις κλειστές πόρτες των μεγάλων εταιρειών με αρκετά βάθη τσέπης και την υπομονή να λύσουν τα προβλήματα του κόστους και της κλιμακωσιμότητας. Η εμφάνιση μεγάλων έργων όπως η Exxon 10.000 βαρέλια/ημέρα είναι ένδειξη ότι το βιοκαύσιμο από άλγη γίνεται πλέον μια ώριμη τεχνολογία.

Αυτό σημαίνει επίσης ότι νέες νεοσύστατες εταιρείες πιθανότατα θα εμφανιστούν στον τομέα, όπως έκανε η Manta Biofuel το 2021. Έτσι, οι επενδυτές θα έχουν μια αυξανόμενη γκάμα επενδυτικών επιλογών στα επόμενα χρόνια. Άλλες πετρελαϊκές εταιρείες ενδέχεται επίσης να προσπαθήσουν να προλάβουν και να προσφέρουν υψηλές τιμές για οποιαδήποτε εταιρεία με την τεχνολογία που θα βοηθήσει. Πιθανότατα, αυτές θα είναι εταιρείες που ήδη παράγουν υψηλής αξίας ενώσεις από άλγη και έχουν εμπειρία στην παραγωγή μεγάλης κλίμακας. Έτσι, οι εταιρείες άλγης, γενικά, θα μπορούσαν να γίνουν η νέα μεγάλη τάση μέχρι το 2025-2026.

Οι επενδυτές σε εταιρείες όπως η Reliance ή η Exxon ίσως να μην θέλουν να επενδύσουν σε αυτές τις εταιρείες αποκλειστικά με βάση τη θεωρία του βιοκαυσίμου από άλγη, καθώς θα εξακολουθούν, για ακόμη μερικά χρόνια, να εξαρτώνται κυρίως από άλλες πηγές εσόδων. Ωστόσο, αυτή η τεχνολογία θα βελτιώσει τις μακροπρόθεσμες προοπτικές αυτών των εταιρειών, καθώς ένας γίγαντας του πετρελαίου όπως η Exxon θα μπορεί να μεταβεί ομαλά από τα ορυκτά καύσιμα στα βιοκαύσιμα άλγης απλώς ανακατευθύνοντας το κεφαλαιοπρόβλημά της από την εξόρυξη στην κατασκευή εγκαταστάσεων καλλιέργειας άλγης.

Σε περίπτωση αύξησης των φόρων άνθρακα, αυτό θα προσφέρει επίσης μια βιώσιμη εναλλακτική λύση για τη διατήρηση των υγρών καυσίμων σε λογική τιμή, καθιστώντας τα βιοκαύσιμα άλγης πολύ πιο κερδοφόρα σε αυτό το σενάριο. Και αντίθετα με τα ορυκτά καύσιμα, τα κόστη αναμένεται να μειωθούν με τις συνεχείς βελτιώσεις στη γενετική μηχανική των άλγων.