Biocombustible de Algas: ¿La Próxima Revolución Energética?

Combustible Neutro en Carbono

Para reducir las emisiones de carbono, el camino preferido ha sido reemplazar los motores de combustión y las centrales térmicas por alternativas como los vehículos eléctricos y las energías renovables. Pero esto no siempre es fácil.

Por ejemplo, los aviones, por ahora, no tienen una vía realista para funcionar con energía eléctrica, ya que las baterías son demasiado pesadas para volar. E incluso si finalmente alcanzamos este punto, tomará décadas renovar la flota existente.

Otras ventajas provienen de la practicidad de los combustibles líquidos. Son fáciles de almacenar en grandes volúmenes para emergencias. Pueden mantenerse estables durante meses o incluso años. Y son fáciles de transportar en buques cisterna o tuberías. Esto los hace ideales para ubicaciones remotas, usos militares y el transporte marítimo.

Hasta que surja alguna tecnología revolucionaria, habrá una demanda persistente de combustible líquido. Por lo tanto, el desafío es encontrar combustibles líquidos que no dependan del suministro de combustibles fósiles.

Generaciones de Biocombustibles

1^ª generación de biocombustibles fueron y siguen siendo problemáticos, ya que dependían de transformar productos alimenticios como el maíz en etanol. Esto ejerce una presión adicional sobre el medio ambiente y depende de enormes granjas industriales que practican monocultivo. Al considerar los combustibles fósiles usados para fertilizantes y tractores, puede que no sea mucho mejor que la gasolina estándar. Y existe el dilema ético de usar alimentos para producir combustible, con consumidores de combustible viviendo en países ricos y países más pobres sufriendo escasez de alimentos o inflación.

2^ª generación de biocombustibles están diseñados para usar los residuos de la agricultura u otras plantas como el pasto para producir combustibles. Esto ya es mejor, ya que no compite directamente con la producción de alimentos. Pero aún requiere mucha tierra, y la conversión de planta a combustible puede ser bastante ineficiente. Además, los residuos agrícolas no están en un volumen suficientemente grande como para marcar una diferencia real en el consumo total de combustible.

Biocombustibles de tercera generación se basan en algas y un sistema cerrado independiente de la tierra cultivable. Teóricamente, esta debería ser la forma perfecta de producir biocombustible, ya que no compite con los recursos agrícolas existentes. También podría usar abundante agua de mar en lugar de agua dulce.

Fuente: Exxon

En la práctica, el biocombustible de algas se ha probado pero no se ha producido a escala industrial.

Incluso se discute la 4^ª generación de biocombustibles, o “combustibles solares fotobiológicos”. Se basarían en imitar la fotosíntesis de las algas con nanotecnologías artificiales. Pero aún están en laboratorios y no alcanzarán escala comercial durante algunas décadas.

Obstáculos y Limitaciones para la Producción Masiva

El problema que aqueja a la tercera generación de biocombustibles siempre ha sido el rendimiento. La concentración de algas es demasiado baja, los costos de producción son demasiado altos, y la conversión a combustible implica tanto gasto de capital como pérdida de parte de la energía contenida en las algas.

Cualquier contaminación por otros organismos también podría destruir una cosecha y reducir las ganancias. Una alternativa era cultivarla en contenedores cerrados y estériles, pero esto también aumentaba los costos.

Además, el primer intento de producción de biocombustible de algas en la década de 2010 requirió la cosecha de algas, un proceso complicado que también interrumpía la producción.

La consecuencia es que el costo de producción se mantiene por encima de $5 a $8 por galón, lo que lo hace no competitivo frente a los combustibles fósiles.

¿Segunda Vez la Solución?

Debido a la rentabilidad esquiva, el primer auge del biocombustible de algas en 2009-2010 no se convirtió en una revolución energética. Puedes leer más sobre lo que salió mal en este artículo de hace 6 años.

Desde entonces, se han logrado avances que están “impulsando” un nuevo auge en el sector:

• Las técnicas avanzadas de ingeniería genética ahora son aplicables a las algas.
• Mejor comprensión de cómo convertir las algas en combustible.
• Descubrimiento de especies raras que pueden resistir la contaminación y cultivarse en estanques abiertos.

Otro factor es el fin de facto del petróleo barato. El petróleo de esquisto necesita al menos un barril a $50-70$ para ser rentable, los descubrimientos de petróleo están en su nivel más bajo desde 1946, y la guerra en Ucrania ha desencadenado una crisis energética global.

Con el petróleo cada vez más escaso y caro, la producción doméstica de biocombustible de algas se vuelve repentinamente mucho más atractiva. Así, una nueva ola de empresas de algas está escalando para producir combustible neutro en carbono de la manera más ecológica posible. (más sobre esto en la sección “Invertir en biocombustible de algas”)

Impulsando el Nuevo Auge de las Algas

Más allá de la tecnología y el precio del combustible, lo que ha cambiado es la forma de invertir en biocombustibles de algas. El último auge fue impulsado por un ejército de startups ambiciosas con financiación limitada. Esto era un problema en un negocio que requiere no solo innovación sino también una gran inversión de capital. Lo más probable es que el biocombustible de algas se convierta en una realidad solo a través de un proceso sucesivo:

1. Ciencias fundamentales para comprender la bioquímica y la genética de las microalgas.
2. Selección e ingeniería de la cepa adecuada de algas optimizada para la producción de lípidos.
3. Optimización del proceso de producción, incluyendo el cultivo, la cosecha y la conversión a combustible.
4. Escalar la producción para reducir costos

En 2010, los pasos 1 y 2 prácticamente no existían, sin un método fiable para modificar la genética de las algas, por ejemplo (incluyendo la ausencia de un genoma completo secuenciado para la mayoría de las especies).

La química de la conversión a combustible era, en el mejor de los casos, confusa, especialmente a escala industrial. Y un enfoque equivocado en la producción de etanol en lugar de lípidos resultó ser un callejón sin salida.

El paso 3 también resultó difícil, con startups lideradas por científicos que a menudo fallaban al implementar un diseño industrial.

Finalmente, con bajos rendimientos de producción, ninguna cantidad de escalado podía resolver el problema de rentabilidad, y el capital se agotó rápidamente.

Invertir en Biocombustible de Algas

En 2023, las preguntas científicas se han resuelto en gran parte. Por ejemplo, la empresa Viridos descubrió cómo más que duplicar la concentración de lípidos en las algas cambiando solo un gen. Además, las herramientas desarrolladas en los últimos 5 años, como NGS (Secuenciación de Nueva Generación) y CRISPR, también hicieron que la edición genética fuera mucho más fácil y barata. De manera similar, ahora existen muchos métodos bien comprendidos para convertir los lípidos de algas en combustibles.

Lo último es que, aunque la investigación fundamental a menudo la realizan startups especializadas, el dinero y la escalada industrial ahora provienen de compañías muy grandes. A menudo, compañías petroleras tradicionales.

Como resultado, invertir en biocombustible de algas significa invertir en las pocas grandes empresas que están construyendo un futuro donde cultivan petróleo neutro en carbono en lugar de perforar por combustibles fósiles. Esto puede no ser favorable para los sueños de ganancias de 100x. Pero, sin embargo, deberían ser buenas inversiones, ya que estas pocas grandes corporaciones serán las únicas compañías energéticas con la propiedad intelectual única para gestionar la transición energética sin competir con todas las demás energías renovables. Además, ya son empresas rentables que otorgan generosos dividendos o crecen agresivamente.

1. Exxon Mobil

Este es quizás el nombre más sorprendente en la lista de posibles inversiones en biocombustibles. Exxon es una especie de némesis para los activistas medioambientales, acusada regularmente de ser un gran contribuyente al calentamiento global. Pero también es el líder mundial en biocombustible de algas a través de su colaboración con Viridos.

(XOM )

Viridos es una empresa fundada por Craig Venter, el padre de la biología sintética y uno de los primeros en secuenciar el genoma humano. También fue la primera en crear un genoma sintético y una célula artificial/sintética.  Y han avanzado mucho desde que comenzaron a investigar el biocombustible de algas hace más de una década:

Ya hemos demostrado una mejora de 5-10 veces en la productividad de bioaceite respecto a cepas naturales en un entorno real al aire libre. Y planeamos mejorar mucho más allá de eso.

Exxon planea producir 10,000 barriles de biocombustible de algas al día en 2 años. Aún es pequeño comparado con el total de 3,7 millones de barriles diarios que produce la compañía, pero si tiene éxito, podría escalar rápidamente para representar una gran parte de la producción de la empresa para 2030.

2. Reliance Industry

Reliance Industry es un enorme conglomerado indio, la empresa privada más grande del país, activo en telecomunicaciones, textiles y energía. En 2022, fue la primera empresa india en alcanzar $100 mil millones en ingresos.

Reliance ha publicado un video anunciando su entrada al mercado de biocombustibles de algas, presumiendo “uno de los mayores sistemas de cultivo de algas del mundo”. Hasta ahora, su portafolio energético estaba compuesto mayormente por refinerías y plantas petroquímicas. Con este proyecto de algas, podría iniciar la producción y aprovechar el abundante sol de la India (así como los desiertos no cultivados) para reducir la extrema dependencia del país de importaciones de combustibles fósiles extranjeros.

Financiación Colectiva y Capital de Riesgo

No pudimos encontrar una campaña en curso al momento de este artículo. Pero es algo que los inversores con mayor apetito de riesgo querrán vigilar, como la exitosa campaña de financiación colectiva de 2021 para Manta Biofuel. Utilizan estanques abiertos y nanopartículas magnéticas para cosechar las algas.

Los inversores acreditados y los fondos de capital de riesgo también tendrán acceso a una gama mucho más diversa de opciones de inversión. Por ejemplo, Primary Ocean, que cultiva algas marinas para alimentos, bioplásticos y biocombustibles. O Algenol (cosméticos químicos y biocombustibles) o Gevo (biocombustibles diversos).

Conclusión

Los biocombustibles de algas han estado experimentando una renacimiento silencioso detrás de la puerta cerrada de megacorporaciones con bolsillos lo suficientemente profundos y la paciencia para resolver los problemas de costos y escalabilidad. La aparición de proyectos a gran escala como los 10,000 barriles/día de Exxon es una señal de que el biocombustible de algas está convirtiéndose en una tecnología madura.

Esto también significa que es probable que surjan nuevas startups en el campo, como lo hizo Manta Biofuel en 2021. Por lo tanto, los inversores deberían contar con una gama creciente de opciones de inversión en los próximos años. Otras compañías petroleras también podrían intentar ponerse al día y pujar por cualquier empresa con la tecnología necesaria. Lo más probable es que sean empresas que ya producen compuestos de alto valor a partir de algas y que tengan experiencia en producción a gran escala. Así, las empresas de algas, en general, podrían convertirse en la nueva gran tendencia para 2025‑2026.

Los inversores en compañías como Reliance o Exxon podrían no querer invertir en estas empresas únicamente por la tesis del biocombustible de algas, ya que seguirán, durante algunos años, dependiendo principalmente de otras fuentes de ingresos. Sin embargo, esta tecnología mejorará la perspectiva a largo plazo de estas compañías, ya que un gigante petrolero como Exxon podrá transitar suavemente de los combustibles fósiles a los combustibles de algas simplemente redirigiendo su CAPEX de la perforación a la construcción de estanques de cultivo de algas.

En caso de aumento de los impuestos al carbono, esto también proporcionará una alternativa viable para mantener los combustibles líquidos a un precio razonable, haciendo que los biocombustibles de algas sean mucho más rentables en ese escenario. Y, a diferencia de los combustibles fósiles, se espera que los costos disminuyan con las constantes mejoras en la ingeniería genética de las algas.