Algabiopolttoaine: Seuraava energiarevoluutio?

Hiilineutraali polttoaine

Hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi suosittu tie on ollut korvata polttomoottorit ja lämpövoimalat vaihtoehdoilla, kuten sähköautot ja uusiutuvat energiat. Mutta tämä ei ole aina helppoa.

Esimerkiksi lentokoneilla ei toistaiseksi ole realistista tapaa toimia sähkövoimalla, koska akut ovat liian raskaita lentämiseen. Ja vaikka lopulta saavuttaisimme tämän pisteen, nykyisen laivaston uusiminen kestäisi vuosikymmeniä.

Muita etuja syntyy nestepolttoaineiden käytännöllisyydestä. Niitä on helppo varastoida suurina määriä hätätilanteita varten. Ne voivat pysyä vakaina kuukausia tai jopa vuosia. Ja niitä on helppo kuljettaa säiliöaluksilla tai putkistoissa. Tämä tekee niistä ihanteellisia syrjäisiin paikkoihin, sotilaskäyttöön ja laivaliikenteeseen.

Kunnes jokin mullistava uusi teknologia ilmestyy, nestepolttoaineiden kysyntä pysyy jatkuvana. Haasteena on löytää nestepolttoaineita, jotka eivät ole riippuvaisia fossiilisista polttoaineista.

Biopolttoaineen sukupolvet

1^st sukupolven biopolttoaineet olivat ja ovat edelleen ongelmallisia, koska ne perustuivat elintarvikkeiden, kuten maissin, muuntamiseen etanoliin. Tämä asettaa lisäpainetta ympäristölle ja perustuu massiivisiin teollisen mittakaavan maatiloihin, jotka harjoittavat monokulttuuria. Kun otetaan huomioon lannoitteissa ja traktoreissa käytetyt fossiiliset polttoaineet, ne eivät välttämättä ole paljon parempia kuin tavallinen bensiini. Lisäksi on eettinen dilemma käyttää ruokaa polttoaineen valmistukseen, kun polttoaineen kuluttajat asuvat rikkaissa maissa ja köyhemmät maat kärsivät ruokapulasta tai inflaatiosta.

2^nd sukupolven biopolttoaineet on suunniteltu käyttämään maatalouden jätteitä tai muita kasveja, kuten ruohoa, polttoaineiden tuottamiseen. Tämä on jo parempi, koska se ei kilpaile suoraan ruoan tuotannon kanssa. Mutta se vaatii silti paljon maata, ja kasvin muuntaminen polttoaineeksi voi olla melko tehotonta. Lisäksi pelkästään maatalousjätteet eivät ole riittävän suuria määrissä vaikuttaakseen merkittävästi kokonaispolttoaineenkulutukseen.

3. sukupolven biopolttoaineet perustuvat levään ja suljettuun järjestelmään, joka on riippumaton viljelykelpoisesta maasta. Teoriassa tämän pitäisi olla täydellinen tapa tuottaa biopolttoaineita, koska se ei kilpaile olemassa olevien maatalousresurssien kanssa. Se voisi myös käyttää runsasta merivettä makean veden sijaan.

Lähde: Exxon

Käytännössä leväbiopolttoainetta on testattu, mutta sitä ei ole tuotettu teollisessa mittakaavassa.

On jopa keskustelua 4^th sukupolven biopolttoaineista, tai “valobiologiset aurinkopolttoaineet”. Ne perustuivat levän fotosynteesin jäljittelemiseen keinotekoisten nanoteknologioiden avulla. Mutta nämä ovat edelleen laboratorioissa, eikä niiden odoteta saavuttavan kaupallista mittakaavaa muutaman vuosikymmenen aikana.

Haasteet ja rajoitteet massatuotannossa

Ongelma, joka on vaivannut 3. sukupolven biopolttoaineita, on aina ollut sato. Levän konsentraatio on liian pieni, tuotantokustannukset liian korkeat, ja muuntaminen polttoaineeksi vaatii sekä pääomakustannuksia että energian menetyksiä levästä.

Mikä tahansa muiden organismien kontaminaatio voisi myös tuhota sadon ja vähentää voittoja. Vaihtoehtona oli kasvattaa se suljetuissa steriileissä säiliöissä, mutta tämä nosti myös kustannuksia.

Lisäksi ensimmäinen yritys leväbiopolttoaineen tuotannossa 2010-luvulla vaati levän keräystä, monimutkaista prosessia, joka myös keskeytti tuotannon.

Seurauksena tuotantokustannus pysyy yli 5–8 dollarin välillä per gallona, mikä tekee siitä ei-kilpailukykyisen fossiilisiin polttoaineisiin verrattuna.

Toinen kerta onko se toimiva?

Kehottoman kannattavuuden vuoksi ensimmäinen leväbiopolttoaineböömi vuosina 2009–2010 ei muuttunut energiarevoluutioksi. Lue lisää siitä, mikä meni pieleen tässä 6 vuotta sitten julkaistussa artikkelissa.

Sen jälkeen on saavutettu edistysaskeleita, jotka “polttavat” uutta buumia alalla:

• Edistyneet geeniteknologiat ovat nyt sovellettavissa levään.
• Parempi ymmärrys siitä, miten levä muutetaan polttoaineeksi.
• Harvinaisten lajien löytäminen, jotka kestävät kontaminaatiota ja voidaan kasvattaa avoimissa lätäköissä.

Toinen tekijä on käytännöllisesti ottaen halvan öljyn loppu. Öljysarjan öljy tarvitsee vähintään tynnyrin hintaan 50–70 $ voiton tekemiseen, öljylöydöt ovat alimmillaan vuodesta 1946 lähtien, ja Ukrainan sota on aiheuttanut globaalin energiakriisin.

Kun öljy tulee harvemmaksi ja kalliimmaksi, kotimainen leväbiopolttoaineen tuotanto on yhtäkkiä paljon houkuttelevampaa. Näin ollen uusi aalto leväyrityksiä skaalaa nyt tuottamaan hiilineutraalia polttoainetta ympäristöystävällisimmällä tavalla. (lisää tästä “Sijoittaminen leväbiopolttoaineeseen” -osiossa)

Uuden leväbuumin poltto

Teknologian ja polttoaineen hinnan ohella, mikä on muuttunut, on tapa sijoittaa leväbiopolttoaineisiin. Edellinen buumi oli ajettu kunnianhimoisten startupien armeijalla, joilla oli rajallinen rahoitus. Tämä oli ongelma liiketoiminnassa, joka vaatii paitsi innovaatiota myös massiivista pääomasijoitusta. Todennäköisesti leväbiopolttoaineesta tulee todellinen asia vain peräkkäisen prosessin kautta:

1. Perustieteet, jotta ymmärretään mikrosienien biokemia ja genetiikka.
2. Oikean leväkannan valinta ja suunnittelu, optimoitu lipidintuotantoa varten.
3. Tuotantoprosessin optimointi, mukaan lukien viljely, keräys ja muuntaminen polttoaineeksi.
4. Tuotannon skaalaus kustannusten leikkaamiseksi

Vuonna 2010 vaiheet 1 ja 2 eivät olleet kunnolla olemassa, esimerkiksi ei ollut luotettavaa menetelmää levän genetiikan muokkaamiseen (myös useimpien lajien koko genomia ei ollut sekvensoitu).

Polttoaineeksi muuntamisen kemia oli parhaimmillaan hämärää, erityisesti teollisessa mittakaavassa. Ja väärä keskittyminen etanolin tuotantoon lipidien sijaan osoittautui umpikujaan.

Vaihe 3 osoittautui myös vaikeaksi, sillä tiedejohtoiset startupit epäonnistuivat usein toteuttamaan teollista suunnittelua.

Lopuksi, alhaisen tuotantosadon vuoksi mikään skaalaus ei pystynyt ratkaisemaan kannattavuusongelmaa, ja pääoma kuivui nopeasti.

Sijoittaminen leväbiopolttoaineeseen

Vuonna 2023 tieteelliset kysymykset on suurelta osin ratkaistu. Esimerkiksi yritys Viridos löysi kuinka kaksinkertaistaa levän lipidikonsentraatio muuttamalla vain yhtä geeniä. Lisäksi viimeisen viiden vuoden aikana kehitetyt työkalut, kuten NGS (seuraavan sukupolven sekvensointi) ja CRISPR, ovat tehneet geenieditoinnista paljon helpompaa ja halvempaa. Samoin on nyt monia hyvin ymmärrettyjä menetelmiä levälipidien muuntamiseksi polttoaineiksi.

Lopuksi, vaikka perustutkimus tehdään usein kohdennettujen startupien toimesta, raha ja teollinen skaalaus tulevat nyt erittäin suurilta yrityksiltä. Usein perinteisiltä öljyyrityksiltä.

Tämän seurauksena sijoittaminen leväbiopolttoaineeseen tarkoittaa sijoittamista muutamiin suuriin yrityksiin, jotka rakentavat tulevaisuutta, jossa ne kasvattavat hiilineutraalia öljyä sen sijaan, että porautuisivat fossiilisiin polttoaineisiin. Tämä ei ehkä sovi 100‑kerran tuotto-odotuksiin. Mutta niiden tulisi silti olla hyviä sijoituksia, sillä nämä muutamat suuret yhtiöt ovat ainoat energiayritykset, joilla on ainutlaatuinen immateriaalioikeus hallita energiasiirtymää kilpailematta kaikkien muiden uusiutuvien energialähteiden kanssa. Ne ovat myös jo kannattavia yrityksiä, jotka maksavat anteliaita osinkoja tai kasvavat aggressiivisesti.

1. Exxon Mobil

Tämä on ehkä yllättävin nimi mahdollisten biopolttoaine-sijoitusten listalla. Exxon on eräänlainen vihollinen ympäristöaktivisteille, joita syytetään säännöllisesti merkittäväksi ilmaston lämpenemisen aiheuttajaksi. Mutta se on myös maailman johtava leväbiopolttoaineiden toimija yhteistyönsä kautta Viridosin kanssa.

XOM Hintakaavio

Viridos on yritys, jonka perusti Craig Venter, synteettisen biologian isä ja yksi ensimmäisistä, jotka sekvenssoivat ihmisen genomin. Se oli myös ensimmäinen, joka loi synteettisen genomin ja keinotekoisen/synteettisen solun.  Ja he ovat edistyneet pitkälle sen jälkeen, kun alkoivat tutkia leväbiopolttoainetta yli vuosikymmen sitten:

Olemme jo osoittaneet 5–10‑kerran parannuksen bioöljytuottavuudessa luonnollisiin kantoihin verrattuna ulkoisessa todellisessa ympäristössä. Ja suunnittelemme parantavamme tätä vielä enemmän.

Exxon suunnittelee tuottavansa 10 000 tynnyriä leväbiopolttoainetta päivässä kahden vuoden sisällä. Se on edelleen pieni verrattuna yrityksen päivittäiseen kokonaisproduktioon, joka on 3,7 miljoonaa tynnyriä, mutta jos se onnistuu, tuotantoa voitaisiin nopeasti nostaa merkittäväksi osaksi yrityksen kokonaistuotantoa vuoteen 2030 mennessä.

2. Reliance Industry

Reliance Industry on massiivinen intialainen konglomeraatti, maan suurin yksityinen yritys, joka toimii telekommunikaatiossa, tekstiileissä ja energiassa. Vuonna 2022 se oli ensimmäinen intialainen yritys, joka koskaan saavutti 100 miljardia dollaria liikevaihdossa.

Reliance on julkaissut videon, jossa se ilmoittaa siirtymisestään leväbiopolttoaineiden markkinoille, väittäen “yhtä maailman suurimmista levän viljelyjärjestelmistä”. Tähän mennessä sen energiaportfolio koostui enimmäkseen jalostamoista ja petrokemialaitoksista. Tämän leväprojektin avulla se voisi aloittaa tuotannon ja hyödyntää runsasta auringonvaloa Intiassa (samoin kuin viljelemättömiä aavikoita) vähentääkseen maan äärimmäistä riippuvuutta ulkomaisista fossiilisista polttoaineiden tuonnista.

Joukkorahoitus & VC

Emme löytäneet käynnissä olevaa kampanjaa tämän artikkelin kirjoitushetkellä. Mutta se on jotain, mitä riskinsietokykyisemmät sijoittajat haluavat seurata, kuten menestyksekäs 2021 joukkorahoituskampanja Manta Biofuelille. Ne käyttävät avoimia lätäköitä ja magneettisia nanopartikkeleita levän keräämiseen.

Valtuutetut sijoittajat ja VC:t saavat myös pääsyn paljon monipuolisempaan sijoitusvaihtoehtojen valikoimaan. Esimerkiksi Primary Ocean, joka kasvattaa merilevää ruokaan, bioplastisiin ja biopolttoaineisiin. Tai Algenol (kemialliset kosmetiikka- ja biopolttoaineet) tai Gevo (monipuoliset biopolttoaineet).

Yhteenveto

Leväbiopolttoaineet ovat kokeneet hiljaisen renessanssin megayritysten suljettujen ovien takana, joilla on riittävät varat ja kärsivällisyys ratkaista kustannus- ja skaalausongelmat. Suurten projektien, kuten Exxonin 10 000 tynnyriä/päivä, nousu on merkki siitä, että leväbiopolttoaineesta on tulossa kypsä teknologia.

Tämä myös tarkoittaa, että alalla todennäköisesti syntyy uusia startup-yrityksiä, kuten Manta Biofuel teki vuonna 2021. Sijoittajilla on siis kasvava valikoima sijoitusvaihtoehtoja seuraavien vuosien aikana. Muut öljyyritykset saattavat myös pyrkiä kiinnittämään itsensä ja kilpailla kaikista yrityksistä, joilla on auttava teknologia. Todennäköisesti kyseessä ovat yritykset, jotka jo tuottavat arvokkaita yhdisteitä levästä ja joilla on kokemusta suurten tuotantojen toteuttamisesta. Näin ollen leväyritykset voivat ylipäätään nousta uudeksi suureksi trendiksi vuosina 2025–2026

Sijoittajat yrityksiin kuten Reliance tai Exxon eivät ehkä halua sijoittaa näihin yrityksiin pelkästään leväbiopolttoaineen teorian perusteella, koska ne tulevat vielä muutaman vuoden ajan pääosin riippumaan muista tulonlähteistä. Kuitenkin tämä teknologia parantaa näiden yritysten pitkän aikavälin näkymiä, sillä öljyjätti kuten Exxon pystyy sujuvasti siirtymään fossiilisista polttoaineista leväpolttoaineisiin yksinkertaisesti ohjaamalla pääomakustannuksensa poraamisesta leväkasvatuslaitoksiin.

Kasvavien hiiliveroista johtuen tämä tarjoaa myös käyttökelpoisen vaihtoehdon pitää nestepolttoaineet kohtuullisessa hinnassa, mikä tekee leväbiopolttoaineista paljon kannattavampia tässä skenaariossa. Ja toisin kuin fossiiliset polttoaineet, kustannusten odotetaan laskevan jatkuvien levän geenitekniikan parannusten myötä.