Biocarburant d’algues: la prochaine révolution énergétique ?

Carburant neutre en carbone

To reduce carbon emissions, the favored road has been to replace combustion engines and thermal power plants with alternatives like EVs and renouvelable energies. But this is not always easy.

Par exemple, les avions n’ont, pour l’instant, aucune voie réaliste pour fonctionner à l’électricité, les batteries étant trop lourdes pour le vol. Et même si nous atteignons enfin ce point, il faudra des décennies pour renouveler la flotte existante.

D’autres avantages découlent de la praticité des carburants liquides. Ils sont faciles à stocker en grandes quantités pour les urgences. Ils peuvent rester stables pendant des mois, voire des années. Et ils sont faciles à transporter par tanker ou par pipelines. Cela les rend idéaux pour les zones isolées, les usages militaires et le transport maritime.

Jusqu’à l’émergence d’une technologie révolutionnaire, la demande de carburant liquide restera persistante. Ainsi, le défi consiste à trouver des carburants liquides qui ne dépendent pas de l’approvisionnement en combustibles fossiles.

Générations de biocarburants

C’est la raison qui a poussé à l’utilisation des biocarburants.

1^er biocarburants de première génération étaient et restent problématiques, car ils reposaient sur la transformation de produits alimentaires comme le maïs en éthanol. Cela exerce une pression supplémentaire sur l’environnement et dépend d’immenses exploitations agricoles industrielles pratiquant la monoculture. En tenant compte des combustibles fossiles utilisés pour les engrais et les tracteurs, ils ne sont peut‑être pas bien meilleurs que l’essence standard. Et il y a le dilemme éthique d’utiliser de la nourriture pour fabriquer du carburant, les consommateurs de carburant vivant dans les pays riches tandis que les pays pauvres souffrent de pénuries alimentaires ou d’inflation.

2^de biocarburants de deuxième génération sont conçus pour utiliser les résidus agricoles ou d’autres plantes comme l’herbe afin de 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 seuls déchets agricoles ne sont pas en volume suffisant pour faire une réelle différence dans la consommation totale de carburant.

Biocarburants de troisième génération reposent sur les algues et un système fermé indépendant des terres arables. Théoriquement, cela devrait être la façon idéale de produire du biocarburant, car cela ne concurrence pas les ressources agricoles existantes. Il pourrait également utiliser l’eau de mer abondante au lieu de l’eau douce.

Source: Exxon

En pratique, le biocarburant d’algues a été testé mais n’a pas été produit à l’échelle industrielle.

Il y a même discussion sur les biocarburants de quatrième génération, ou “photobiological solar fuels”. Ils reposeraient sur l’imitation de la photosynthèse des algues avec des nanotechnologies artificielles. Mais ils sont encore en laboratoire et n’atteindront pas l’échelle commerciale avant quelques décennies.

Obstacles et contraintes pour la production de masse

Le problème qui affecte les biocarburants de troisième génération a toujours été le rendement. La concentration d’algues est trop faible, les coûts de production trop élevés, et la conversion en carburant représente à la fois des dépenses d’investissement 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 consistait à les cultiver dans des récipients fermés et stériles, mais cela augmentait également les coûts.

De plus, la première tentative de production de biocarburant d’algues dans les années 2010 nécessitait la récolte des algues, un processus compliqué qui interrompait également la production.

La conséquence est un coût de production restant au-dessus de 5 à 8 dollars le gallon, le rendant non compétitif face aux combustibles fossiles.

Le charme la deuxième fois ?

En raison d’une rentabilité insaisissable, le premier boom du biocarburant d’algues en 2009‑2010 ne s’est pas transformé en révolution énergétique. Vous pouvez en savoir plus sur ce qui a mal tourné dans cet article d’il y a 6 ans.

• Les techniques avancées d’ingénierie génétique sont désormais applicables aux algues.
• Une meilleure compréhension de la façon de transformer les algues en carburant.
• La découverte d’espèces rares capables de résister à la contamination et d’être cultivées dans des étangs ouverts.

Un autre facteur est la fin de facto du pétrole bon marché.Le pétrole de schiste a besoin d’au moins un baril à 50‑70 $ pour être rentable, les découvertes de pétrole sont à leur plus bas 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 domestique de biocarburant d’algues devient soudainement beaucoup plus attrayante. Ainsi, une nouvelle vague d’entreprises d’algues se met maintenant à l’échelle pour produire un carburant neutre en carbone de la manière la plus respectueuse de l’environnement. (plus d’informations dans la section « Investir dans le biocarburant d’algues »).

Alimenter le nouveau boom des algues

Au‑delà de la technologie et du prix du carburant, ce qui a changé, c’est la manière d’investir dans les biocarburants d’algues. Le dernier boom était alimenté par une armée de startups ambitieuses avec des financements limités. Cela posait problème dans un secteur nécessitant non seulement de l’innovation mais aussi un investissement en capital massif. Il est très probable que le biocarburant d’algues devienne une réalité uniquement à travers un processus successif :

1. Sciences fondamentales pour comprendre la biochimie et la génétique des microalgues.
2. Sélection et ingénierie de la souche d’algues appropriée optimisée pour la production de lipides.
3. Optimisation du processus de production, incluant la culture, la récolte et la conversion en carburant.
4. Mise à l’échelle de la production afin de réduire les coûts

En 2010, les étapes 1 et 2 n’étaient pas réellement présentes, il n’existait par exemple aucune méthode fiable pour modifier la génétique des algues (y compris aucun génome complet séquencé pour la plupart des espèces).

La chimie de la conversion en carburant était au mieux vague, surtout à l’échelle industrielle. Et une focalisation erronée sur la production d’éthanol au lieu des lipides s’est avérée une impasse.

L’étape 3 s’est également avérée difficile, les startups dirigées par des scientifiques échouant souvent à mettre en œuvre une conception industrielle.

Enfin, avec de faibles rendements de production, aucune mise à l’échelle ne pouvait résoudre le problème de rentabilité, et le capital s’est rapidement tarri.

Investir dans le biocarburant d’algues

En 2023, les questions scientifiques ont été largement résolues. Par exemple, la société Viridos a découvert comment plus que doubler la concentration de lipides dans les algues en ne modifiant qu’un seul gène. De plus, les outils développés au cours des cinq dernières années, comme le NGS (séquençage de nouvelle génération) et CRISPR, ont également rendu l’édition génétique beaucoup plus facile et moins coûteuse. De même, il existe désormais de nombreuses méthodes bien comprises pour transformer les lipides d’algues en carburants.

La dernière chose est que, bien que la recherche fondamentale soit souvent réalisée par des startups spécialisées, l’argent et la mise à l’échelle industrielle proviennent désormais de très grandes entreprises. Souvent des compagnies pétrolières traditionnelles.

En conséquence, investir dans le biocarburant d’algues signifie investir dans les quelques grandes entreprises qui construisent un avenir où elles produisent du pétrole neutre en carbone au lieu de forer pour des combustibles fossiles. Cela ne correspond peut‑être pas aux rêves de gains de 100 fois. Mais elles restent de bons investissements, car ces quelques grandes sociétés seront les seules entreprises énergétiques disposant de la propriété intellectuelle unique pour gérer la transition énergétique sans concurrencer toutes les autres énergies renouvelables. Elles sont également déjà rentables, versant des dividendes généreux ou connaissant une croissance agressive.

1. Exxon Mobil

C’est peut‑être le nom le plus surprenant de la liste des investissements potentiels dans les biocarburants. Exxon est en quelque sorte un ennemi juré des militants écologistes, régulièrement accusé d’être un contributeur majeur au réchauffement climatique. Mais c’est également le leader mondial du biocarburant d’algues grâce à sa collaboration avec Viridos.

XOM Graphique du prix

Viridos est une entreprise fondée par Craig Venter, le père de la biologie synthétique et parmi les premiers à séquencer le génome humain. Elle a également été la première à créer un génome synthétique et une cellule artificielle/synthétique. Et ils ont parcouru un long chemin depuis qu’ils ont commencé à rechercher le biocarburant d’algues il y a plus d’une décennie :

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

Exxon prévoit de produire 10 000 barils de biocarburant d’algues par jour d’ici deux ans. C’est encore peu comparé au total de 3,7 millions de barils par jour produits par l’entreprise, mais si cela réussit, la production pourrait être rapidement augmentée pour représenter une grande partie de la production de la société d’ici 2030.

2. Reliance Industry

Reliance Industry est un conglomérat indien massif, la plus grande entreprise privée du pays, active dans les télécommunications, le textile et l’énergie. En 2022, elle a été 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 biocarburant d’algues, vantant « 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, elle pourrait démarrer la production et exploiter le soleil abondant en Inde (ainsi que les déserts non cultivés) afin de réduire la dépendance extrême du pays aux importations de combustibles fossiles étrangers.

Financement participatif & capital‑risque

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 au profil de risque plus élevé voudront surveiller, comme la campagne de financement participatif réussie en 2021 pour Manta Biofuel. Ils utilisent des étangs ouverts et des nanoparticules magnétiques pour récolter les algues.

Les investisseurs accrédités et les fonds de capital‑risque auront également accès à un éventail beaucoup plus diversifié d’options d’investissement. Par exemple, Primary Ocean, qui cultive des algues marines pour l’alimentation, les bioplastiques et les biocarburants. Ou Algenol (cosmétiques chimiques et biocarburants) ou Gevo (biocarburants divers).

Conclusion

Les biocarburants d’algues connaissent une renaissance silencieuse derrière les portes closes des mégacorporations disposant de poches suffisamment profondes et de la patience nécessaire pour résoudre les problèmes de coûts et d’évolutivité. L’émergence de projets à grande échelle comme les 10 000 barils/jour d’Exxon est le signe que le biocarburant d’algues devient désormais une technologie mature.

Cela signifie également que de nouvelles startups émergeront probablement dans le domaine, comme Manta Biofuel l’a fait en 2021. Ainsi, les investisseurs disposeront d’une gamme croissante d’options d’investissement dans les prochaines années. D’autres compagnies pétrolières pourraient également chercher à rattraper leur retard et à surenchérir sur toute entreprise possédant la technologie nécessaire. Le plus probable est que ce seront des sociétés déjà productrices de composés à haute valeur ajoutée à partir d’algues et expérimentées dans la production à grande échelle. Ainsi, les entreprises d’algues, en général, pourraient devenir la nouvelle grande tendance d’ici 2025‑2026.

Les investisseurs dans des entreprises comme Reliance ou Exxon pourraient ne pas vouloir investir dans ces sociétés uniquement sur la base du biocarburant d’algues, car elles resteront, pendant encore quelques années, principalement dépendantes d’autres sources de revenus. Cependant, cette technologie améliorera les perspectives à long terme de ces entreprises, car un géant pétrolier comme Exxon pourra passer en douceur des combustibles fossiles aux carburants d’algues en redirigeant simplement ses dépenses d’investissement du forage vers la construction d’étangs de culture d’algues.

En cas de hausse des taxes carbone, cela offrira également une alternative viable pour maintenir les carburants liquides à un prix raisonnable, rendant les biocarburants d’algues beaucoup plus rentables dans ce scénario. Et contrairement aux combustibles fossiles, les coûts devraient diminuer grâce aux améliorations constantes de l’ingénierie génétique des algues.