Carburant algal : La prochaine révolution énergétique ?

Carburant neutre en carbone

Pour réduire les émissions de carbone, la voie préférée a été de remplacer les moteurs à combustion et les centrales thermiques par des alternatives comme les véhicules électriques et les énergies renouvelables. Mais ce n’est pas toujours facile.

Par exemple, les avions n’ont pas, pour l’instant, de voie réaliste pour fonctionner à l’énergie électrique, car les batteries sont trop lourdes pour voler. Et même si nous atteignons finalement ce point, il faudra des décennies pour que la flotte existante soit renouvelée.

D’autres avantages découlent de la praticité des carburants liquides. Ils sont faciles à stocker en grandes quantités pour les situations d’urgence. Ils peuvent rester stables pendant des mois ou même des années. Et ils sont faciles à transporter par tanker ou par pipeline. Cela les rend idéaux pour les endroits reculés, les utilisations militaires et le transport maritime.

Jusqu’à ce qu’une nouvelle technologie révolutionnaire émerge, il y aura une demande persistante pour les carburants liquides. Le défi est donc de trouver des carburants liquides qui ne dépendent pas de l’approvisionnement en combustibles fossiles.

Les générations de biocarburants

C’est la raison pour laquelle on a poussé vers l’utilisation de biocarburants.

Les 1^re génération de biocarburants étaient et sont encore problématiques, car ils reposaient sur la transformation de produits alimentaires comme le maïs en éthanol. Cela met une pression supplémentaire sur l’environnement et repose sur des fermes industrielles à grande échelle pratiquant la monoculture. Lorsque l’on considère les combustibles fossiles utilisés pour les fertilisants et les tracteurs, cela peut ne pas être beaucoup mieux que l’essence standard. Et il y a le dilemme éthique d’utiliser de la nourriture pour fabriquer du carburant, avec des consommateurs de carburant vivant dans des pays riches et des pays plus pauvres souffrant de pénuries de nourriture ou d’inflation.

Les 2^ème génération de biocarburants sont conçus pour utiliser les restes de l’agriculture ou d’autres plantes comme les herbes pour produire des carburants. C’est déjà mieux, car cela ne concurrence pas directement la production alimentaire. Mais cela nécessite encore beaucoup de terres, et la conversion de la plante en carburant peut être assez inefficace. Et les déchets agricoles ne sont pas en quantité suffisante pour faire une réelle différence dans la consommation totale de carburant.

Les 3^ème génération de biocarburants reposent sur les algues et un système fermé indépendant des terres arables. Théoriquement, cela devrait être la façon parfaite de produire des biocarburants, car cela ne concurrence pas les ressources agricoles existantes. Cela pourrait également utiliser l’eau de mer abondante au lieu de l’eau douce précédente.

Source : Exxon

Dans la pratique, le carburant algal a été testé mais pas produit à grande échelle.

Il y a même une discussion sur les 4^ème génération de biocarburants, ou « carburants solaires photobiologiques ». Ils reposeraient sur la mimique de la photosynthèse des algues avec des nanotechnologies artificielles. Mais ceux-ci sont encore en laboratoire et ne seront pas prêts pour une utilisation commerciale pendant quelques décennies.

Les obstacles et les contraintes pour la production de masse

Le problème qui a toujours affecté la 3^ème génération de biocarburants a été le rendement. La concentration d’algues est trop faible, les coûts de production sont trop élevés, et la conversion en carburant est à la fois une dépense en capital et une perte d’une partie de l’énergie contenue dans les algues.

Toute contamination par d’autres organismes pourrait également détruire une récolte et réduire les bénéfices. Une alternative était de les faire pousser dans des conteneurs fermés stériles, mais cela a augmenté les coûts.

En outre, les premières tentatives de production de carburant algal dans les années 2010 nécessitaient une récolte d’algues, un processus compliqué qui a également interrompu la production.

La conséquence a été un coût de production qui est resté au-dessus de 5 à 8 dollars par gallon, ce qui le rend non compétitif par rapport aux combustibles fossiles.

Deuxième fois, c’est la chance ?

En raison de la rentabilité insaisissable, le premier boom du carburant algal en 2009-2010 n’a pas abouti à une révolution énergétique. <u Vous pouvez lire ce qui s'est mal passé dans cet article datant de 6 ans.

Depuis, des progrès ont été réalisés qui « alimentent » un nouveau boom dans le secteur :

• Les techniques de génie génétique avancées sont maintenant applicables aux algues.
• Mieux comprendre comment transformer les algues en carburant.
• Découverte d’espèces rares qui peuvent résister à la contamination et être cultivées en bassins ouverts.

Un autre facteur est la fin de fait du pétrole bon marché. Le pétrole de schiste a besoin d’au moins un baril à 50-70 $ pour réaliser un profit, les découvertes de pétrole sont à leur plus bas niveau depuis 1946, et la guerre en Ukraine a déclenché une crise énergétique mondiale.

Avec le pétrole qui devient plus rare et plus cher, la production de carburant algal domestique est soudainement beaucoup plus attractive. Un nouveau flux d’entreprises d’algues est donc en train de se mettre à l’échelle pour produire du carburant neutre en carbone de la manière la plus respectueuse de l’environnement. (plus d’informations dans la section « Investir dans le carburant algal »)

Alimenter le nouveau boom algal

Au-delà de la technologie et du prix du carburant, ce qui a changé, c’est la façon d’investir dans les carburants algals. Le dernier boom a été conduit par une armée de startups ambitieuses avec un financement limité. C’était un problème dans un secteur qui nécessite non seulement de l’innovation mais aussi un investissement massif en capital. Il est probable que le carburant algal ne deviendra une réalité que grâce à un processus successif :

1. Les sciences fondamentales pour comprendre la biochimie et la génétique des microalgues.
2. Sélection et ingénierie de la bonne souche d’algues optimisée pour la production de lipides.
3. Optimisation du processus de production, y compris la culture, la récolte et la conversion en carburant.
4. Augmentation de la production pour réduire les coûts

En 2010, les étapes 1 et 2 n’étaient pas vraiment présentes, avec aucune méthode fiable pour modifier la génétique des algues, par exemple (y compris aucune séquence de génome complète pour la plupart des espèces).

La chimie de la conversion en carburant était très floue, surtout à l’échelle industrielle. Et un focus erroné sur la production d’éthanol au lieu de lipides s’est avéré être une impasse.

L’étape 3 s’est également avérée difficile, avec des startups menées par des scientifiques qui ont souvent échoué à mettre en œuvre une conception industrielle.

Enfin, avec des rendements de production faibles, aucune augmentation de la production ne pouvait résoudre le problème de rentabilité, et le capital s’est rapidement asséché.

Investir dans le carburant algal

En 2023, les questions scientifiques ont été résolues en grande partie. Par exemple, l’entreprise Viridos a découvert comment plus que doubler la concentration de lipides dans les algues en modifiant seulement un gène. À cette fin, des outils développés au cours des 5 dernières années, comme la séquençage de nouvelle génération (NGS) et CRISPR, ont également rendu l’édition de gènes beaucoup plus facile et moins chère. De même, il existe maintenant de nombreuses méthodes bien comprises pour transformer les lipides d’algues en carburants.

La dernière chose est que même si la recherche fondamentale est souvent effectuée par des startups ciblées, l’argent et la mise à l’échelle industrielle viennent maintenant de très grandes entreprises. Souvent des anciennes entreprises pétrolières.

En conséquence, investir dans le carburant algal signifie investir dans les quelques grandes entreprises qui sont en train de construire un avenir où elles cultivent du pétrole neutre en carbone au lieu de forer des combustibles fossiles. Cela peut ne pas être bon pour les rêves de gains de 100x. Mais ils devraient néanmoins être de bons investissements, car ces quelques grandes sociétés seront les seules entreprises énergétiques avec un IP unique pour gérer la transition énergétique sans concurrencer chaque autre énergie renouvelable. Ils sont également déjà des entreprises rentables qui versent des dividendes généreux ou qui croissent agressivement.

1. Exxon Mobil

C’est peut-être le nom le plus surprenant de la liste des investissements possibles en biocarburant. Exxon est une sorte de nemesis pour les activistes environnementaux, régulièrement accusé d’être un grand contributeur au réchauffement climatique. Mais c’est également le leader mondial dans le carburant algal grâce à sa collaboration avec Viridos.

(XOM )

Viridos est une entreprise fondée par Craig Venter, le père de la biologie synthétique et parmi les premiers à séquencer le génome humain. C’était également la première à créer un génome synthétique et une cellule artificielle/synthétique. Et ils ont fait beaucoup de progrès depuis qu’ils ont commencé à rechercher le carburant algal il y a plus d’une décennie :

Nous avons déjà démontré une amélioration de 5 à 10 fois de la productivité du bio-pétrole par rapport aux souches naturelles dans un environnement réel en plein air. Et nous prévoyons d’améliorer encore bien au-delà de cela.

Exxon prévoit de produire 10 000 barils de carburant algal par jour dans 2 ans. C’est encore petit par rapport aux 3,7 millions de barils par jour produits par l’entreprise, mais si cela réussit, cela pourrait être augmenté rapidement pour représenter une grande partie de la production de l’entreprise d’ici 2030.

2. Reliance Industry

Reliance Industry est un conglomérat indien massif, la plus grande entreprise privée du pays, actif dans les télécoms, les textiles et l’énergie. En 2022, c’était la première entreprise indienne à atteindre 100 milliards de dollars de chiffre d’affaires.

Reliance a publié une vidéo annonçant son entrée sur le marché du carburant algal, se vantant d’avoir « l’un des plus grands systèmes de culture d’algues au monde ». Jusqu’à présent, son portefeuille énergétique était principalement composé de raffineries et d’usines pétrochimiques. Avec ce projet d’algues, il serait en mesure de commencer la production et d’utiliser le soleil abondant en Inde (ainsi que les déserts non cultivés) pour réduire la dépendance extrême du pays à l’égard des importations de combustibles fossiles étrangers.

Financement participatif et VC

Nous n’avons pas trouvé de campagne en cours au moment de la rédaction de cet article. Mais c’est quelque chose que les investisseurs avec plus d’appétit pour le risque voudront surveiller, comme la campagne de financement participatif réussie de 2021 pour Manta Biofuel. Ils utilisent des bassins ouverts et des nanoparticules magnétiques pour récolter les algues.

Les investisseurs accrédités et les VC auront également accès à une gamme d’options d’investissement beaucoup plus diverse. Par exemple, Primary Ocean, qui cultive des algues marines pour la nourriture, les bioplastiques et les biocarburants. Ou Algenol (produits chimiques cosmétiques et biocarburants) ou Gevo (biocarburants divers).

Conclusion

Les carburants algals ont subi une renaissance silencieuse derrière les portes closes des mega-entreprises ayant suffisamment de poche et de patience pour résoudre les problèmes de coûts et de scalabilité. L’émergence de grands projets comme les 10 000 barils/jour d’Exxon est un signe que le carburant algal est maintenant devenu une technologie mature.

Cela signifie également que de nouvelles startups émergeront probablement dans le domaine, comme Manta Biofuel l’a fait en 2021. Les investisseurs devraient donc avoir une gamme croissante d’options d’investissement dans les prochaines années. D’autres entreprises pétrolières pourraient également essayer de rattraper leur retard et d’enchérir sur toute entreprise ayant la technologie pour les aider. Il est probable que ce seront des entreprises qui produisent déjà des composés de haute valeur à partir d’algues et qui ont de l’expérience dans la production à grande échelle. Les entreprises d’algues pourraient donc devenir la nouvelle grande tendance d’ici 2025-2026.

Les investisseurs dans des entreprises comme Reliance ou Exxon ne voudront peut-être pas investir dans ces entreprises uniquement sur la thèse du carburant algal, car elles seront encore, pendant quelques années, principalement tributaires d’autres flux de revenus. Cependant, cette technologie améliorera les perspectives à long terme de ces entreprises, car un géant pétrolier comme Exxon sera en mesure de passer sans heurt des combustibles fossiles aux carburants algals en redirigeant simplement son investissement de capitaux de la prospection vers la construction de bassins pour la culture d’algues.

Dans le cas d’une augmentation des taxes sur le carbone, cela fournira également une alternative viable pour maintenir les carburants liquides à un prix raisonnable, ce qui rendra les carburants algals beaucoup plus rentables dans ce scénario. Et contrairement aux combustibles fossiles, les coûts devraient diminuer avec les améliorations constantes de l’ingénierie génétique des algues.