Biotechnologie et solutions climatiques : panorama des entreprises d’avril 2023

Biotechnologie et changement climatique

Cette présentation d’avril 2023 décrit des applications biotechnologiques et les entreprises citées à cette époque. Le changement climatique comprend le réchauffement mondial et les transformations qui l’accompagnent. De nombreuses solutions proposées suivent deux axes principaux :

1. Réduire les émissions de CO₂ en remplaçant les combustibles fossiles dans les systèmes énergétiques.
2. Retirer du CO₂ de l’atmosphère ou limiter le réchauffement par d’autres interventions.

Beaucoup de ces solutions sont technologiques : véhicules électriques, piles à combustible, énergies renouvelables, batteries à grande échelle, capture du carbone et géo-ingénierie.

Le changement climatique menace aussi les écosystèmes et l’approvisionnement alimentaire. La montée des eaux et les modifications météorologiques ont également de vastes conséquences sociales.

Limiter ces dommages peut réduire les perturbations et les coûts humains, faciliter la mise en œuvre des mesures et libérer des ressources pour faire face à d’autres effets.

La biotechnologie peut aider à rendre les systèmes alimentaires et les écosystèmes plus résilients.

Certaines applications peuvent également réduire les émissions, favoriser le stockage du carbone ou remplacer la production de certains produits agricoles par la fermentation.

Carburants alternatifs

Les véhicules électriques se développent, mais les véhicules à carburant resteront longtemps en circulation. La navigation, l’aviation et une partie du transport lourd ont particulièrement besoin de solutions de remplacement du pétrole.

Les biocarburants offrent des possibilités. Les plantes et les algues absorbent du CO₂ pendant leur croissance et leur biomasse peut être transformée en carburant. Cela ne reproduit pas directement la formation géologique du pétrole et du gaz. Le bénéfice climatique dépend de toute la chaîne de production, de l’énergie utilisée et des changements d’affectation des sols.

Les algues constituent une matière première possible, car elles peuvent aussi être cultivées en dehors des terres agricoles fertiles. Le passage à grande échelle, les coûts et les besoins énergétiques déterminent leur viabilité.

Nous examinons cette technologie dans notre article « Biocarburants à base d’algues : la prochaine révolution énergétique ? », qui présente notamment les recherches historiques de Reliance Industries (RELIANCE.NS) et d’ExxonMobil (XOM ) (XOM). Ces travaux ne garantissent pas une production commerciale actuelle.

Le biogaz issu de matières organiques et de déchets agricoles est une autre possibilité. Il peut réduire les émissions selon les matières premières, leur traitement et les fuites de méthane. Les exemples historiques comprenaient Scandinavian Biogas Fuels International AB (BIOGAS.ST), OPAL Fuels (OPAL ) (OPAL), ou EnviTec Biogas AG (ETG.DE ) (ETG.DE). Scandinavian Biogas a été renommée Biokraft en juin 2023. Le biogaz n’est pas automatiquement neutre en carbone ou à émissions nettes négatives.

Capture et stockage du carbone

Les sols constituent un important réservoir de carbone. La décomposition de la matière organique et les changements d’usage des terres peuvent libérer du CO₂ ; une bonne gestion peut contribuer à préserver les stocks de carbone.

Ginkgo Bioworks (DNA) développe des applications biologiques, dont des solutions microbiennes pour l’agriculture susceptibles aussi de favoriser le stockage du carbone dans les sols. Leurs effets sur le stockage durable doivent être démontrés en pratique.

Bloom Energy (BE ) Corp (BE) développe des piles à combustible pouvant utiliser du biogaz et être associées à la capture du CO₂. Si le CO₂ biogénique est stocké durablement et que le bilan de toute la chaîne est favorable, le procédé peut retirer du carbone en termes nets. La pile à combustible ne capture pas directement le CO₂ dans l’air.

Réduire les émissions agricoles

L’agriculture contribue aux émissions de CO₂, de méthane et de protoxyde d’azote. Plusieurs mesures peuvent les réduire.

Une possibilité consiste à diminuer l’usage des combustibles fossiles dans les machines, par exemple grâce à des tracteurs électriques ou à de petits robots plus efficaces. Nous en parlons dans « Les investisseurs devraient y prêter attention : les robots prennent en charge des tâches agricoles ».

Une utilisation plus efficace des engrais peut également aider. L’extraction et la transformation des matières premières potassiques et phosphatées affectent l’environnement. Les engrais azotés sont généralement fabriqués avec du gaz naturel comme matière première et source d’énergie.

Les microorganismes fixant l’azote atmosphérique peuvent compléter les engrais azotés de synthèse et réduire les besoins. Bayer (BAYRY) collabore dans ce domaine avec Ginkgo Bioworks (DNA). Le programme annoncé en octobre 2022 visait à compléter les engrais de synthèse, sans les remplacer entièrement dans l’immédiat.

Le méthane est un puissant gaz à effet de serre. Les ruminants, comme les bovins et les ovins, en émettent pendant leur digestion ; la taille des cheptels rend ces émissions importantes.

Différentes stratégies de sélection animale, la modification du microbiome des ruminants ou des compléments alimentaires spécifiques peuvent contribuer à réduire ces émissions.

Il est aussi possible de développer des cultures et des animaux nécessitant moins de terres, d’engrais ou d’aliments, ou émettant moins de gaz à effet de serre. CRISPR est l’un des outils d’édition génétique. La technique CRISPR-Cas programmable a été décrite en 2012 : elle avait donc une dizaine d’années lors de cette présentation.

Nous explorons ce sujet dans « CRISPR au-delà de la santé humaine : nouvelles perspectives d’investissement dans l’édition génétique ». Des cultures plus résistantes à la sécheresse, aux événements météorologiques extrêmes et aux agents pathogènes peuvent soutenir l’approvisionnement alimentaire dans un climat changeant.

Produire autrement certains produits agricoles

Certaines plantes sont cultivées pour une substance particulière : huile cosmétique, parfum, arôme, épice ou composé actif tel qu’un cannabinoïde.

Pour certains composés à forte valeur, le produit recherché représente une faible part de la biomasse, parfois moins de 1 %. Cela ne s’applique pas à toutes les cultures et à tous les produits.

Dans ces cas, d’autres méthodes peuvent réduire les besoins en terres agricoles et l’impact environnemental. La fermentation nécessite elle aussi des nutriments, des matières premières et de l’énergie.

Notre présentation de l’époque, « Cinq sociétés cotées de biologie de synthèse — avril 2023 », mentionnait Amyris (AMRS), qui produisait des parfums et d’autres molécules à forte valeur par fermentation industrielle. Calyxt (CLXT) développait une production par cellules végétales en bioréacteurs et des techniques d’édition génétique comme TALEN. Amyris a engagé une restructuration sous le régime du Chapter 11 en août 2023. Calyxt a fusionné avec Cibus en mai 2023 et l’entreprise combinée a adopté le symbole boursier CBUS.

Ginkgo Bioworks (DNA ) (DNA) travaillait avec Cronos à produire des cannabinoïdes à l’aide de microorganismes. Avant 2023, les entreprises avaient déjà annoncé des étapes de productivité et des produits contenant des cannabinoïdes issus de cultures.

La production alimentaire en milieu contrôlé constitue une autre voie.

L’agriculture verticale peut économiser de l’eau et des terres pour certaines cultures, selon la conception du système. Les terres libérées peuvent être restaurées ou reboisées. La consommation électrique intervient dans le bilan climatique. Les exemples historiques suivants exercent des activités différentes :

1. Kalera — agriculture verticale ; une procédure Chapter 11 a été annoncée en avril 2023. KALRQ était un symbole OTC ultérieur, et non une cotation au Nasdaq.

2. AppHarvest — grandes serres ; l’entreprise a demandé la protection du Chapter 11 en juillet 2023. APPHQ était un symbole OTC ultérieur, et non une cotation au Nasdaq.

3. Hydrofarm Holdings (HYFM) — fabricant et distributeur d’équipements de culture en milieu contrôlé, plutôt qu’un exploitant comparable aux deux exemples précédents.

La viande cultivée est une technologie distincte fondée sur la culture de cellules animales. Nous l’abordons dans « Cinq actions liées à la viande cultivée — avril 2023 », avec des exemples historiques de liens différents avec cette technologie : Tyson Foods (TSN), JBS (JBSAY), Agronomics Limited (AGNMF), Cult Food Science (CULT.CN), et Steakholder Foods Ltd (STKH ) (STKH). Les grands producteurs de viande, les sociétés d’investissement et les développeurs spécialisés ont des modèles économiques différents.

Conclusion

La biotechnologie peut contribuer de plusieurs façons à limiter le changement climatique et ses dommages. Les entreprises et les symboles cités ici appartiennent à une présentation historique de 2023.

Les autres possibilités étudiées comprennent des arbres génétiquement modifiés, le biochar, qui stocke du carbone dans la matière carbonisée et les sols, la culture de grandes algues marines, la fertilisation au fer pour stimuler les microalgues océaniques. En particulier pour les applications marines, les effets écologiques et la durée du stockage du carbone demeurent des questions de recherche importantes.

Outre les technologies énergétiques, les processus biologiques, des microorganismes aux arbres, peuvent contribuer aux mesures climatiques. Leur utilité dépend d’effets démontrés, de leur viabilité et d’une gestion attentive.