Biocarburante Algale: La Prossima Rivoluzione Energetica?

Carburante a emissioni zero

Per ridurre le emissioni di carbonio, la strada preferita è stata sostituire i motori a combustione e le centrali termoelettriche con alternative come i veicoli elettrici e le energie rinnovabili. Ma non è sempre facile.

Ad esempio, gli aerei, per ora, non hanno una via realistica per funzionare con energia elettrica, poiché le batterie sono troppo pesanti per volare. E anche se finalmente raggiungessimo questo punto, ci vorrebbero decenni perché la flotta esistente venga rinnovata.

Altri vantaggi derivano dalla praticità dei carburanti liquidi. Sono facili da immagazzinare in grandi volumi per le emergenze. Possono rimanere stabili per mesi o addirittura anni. E sono facili da trasportare tramite petroliere o condotte. Questo li rende ideali per località remote, usi militari e trasporti marittimi.

Finché non emergerà una nuova tecnologia rivoluzionaria, la domanda di carburante liquido rimarrà costante. Quindi, la sfida è trovare carburanti liquidi che non dipendano dall’approvvigionamento di combustibili fossili.

Generazioni di biocarburanti

1^ª generazione di biocarburanti erano e sono ancora problematici, poiché si basavano sulla trasformazione di prodotti alimentari come il mais in etanolo. Questo esercita una pressione aggiuntiva sull’ambiente e si affida a enormi fattorie industriali a monocultura. Considerando i combustibili fossili usati per fertilizzanti e trattori, potrebbe non essere nemmeno molto migliore della benzina standard. Inoltre c’è il dilemma etico di utilizzare cibo per produrre carburante, con i consumatori di carburante che vivono nei paesi ricchi e i paesi più poveri che soffrono di carenze alimentari o inflazione.

2^ª generazione di biocarburanti sono progettati per utilizzare gli scarti agricoli o altre piante come l’erba per produrre carburanti. Questo è già migliore, poiché non compete direttamente con la produzione alimentare. Tuttavia richiede ancora molto terreno, e la conversione da pianta a carburante può essere piuttosto inefficiente. Inoltre, i semplici scarti agricoli non sono in quantità sufficienti per fare una reale differenza nel consumo totale di carburante.

Biocarburanti di terza generazione si basano sulle alghe e su un sistema chiuso indipendente dal terreno coltivabile. Teoricamente, questo dovrebbe essere il modo perfetto per produrre biocarburante, poiché non compete con le risorse agricole esistenti. Potrebbe anche utilizzare l’abbondante acqua di mare invece dell’acqua dolce.

Fonte: Exxon

In pratica, il biocarburante di alghe è stato testato ma non prodotto su scala industriale.

C’è anche discussione sulla 4^ª generazione di biocarburanti, o “carburanti solari fotobiologici”. Si baserebbero sull’imitare la fotosintesi delle alghe con nanotechologie artificiali. Ma sono ancora nei laboratori e non raggiungeranno la scala commerciale per alcuni decenni.

Ostacoli e vincoli per la produzione di massa

Il problema che affligge la terza generazione di biocarburanti è sempre stato il rendimento. La concentrazione delle alghe è troppo bassa, i costi di produzione sono troppo alti, e la conversione in carburante comporta sia spese in conto capitale sia la perdita di parte dell’energia contenuta nelle alghe.

Qualsiasi contaminazione da parte di altri organismi potrebbe anche distruggere un raccolto e ridurre i profitti. Un’alternativa era coltivarla in contenitori chiusi e sterili, ma ciò aumentava anche i costi.

Inoltre, il primo tentativo di produzione di biocarburante di alghe negli anni 2010 richiedeva la raccolta delle alghe, un processo complicato che interrompeva anche la produzione.

La conseguenza è un costo di produzione superiore a 5‑8 $ per gallone, rendendolo non competitivo rispetto ai combustibili fossili.

Seconda volta la soluzione?

A causa della redditività sfuggente, il primo boom del biocarburante algale nel 2009‑2010 non si è trasformato in una rivoluzione energetica. Puoi leggere di più su cosa è andato storto in questo articolo di 6 anni fa.

Da allora, sono stati fatti progressi che stanno “alimentando” un nuovo boom nel settore:

• Le tecniche avanzate di ingegneria genetica sono ora applicabili alle alghe.
• Migliore comprensione di come trasformare le alghe in carburante.
• Scoperta di specie rare che possono resistere alla contaminazione e crescere in stagni aperti.

Un altro fattore è la fine di fatto del petrolio a buon mercato.Il petrolio di scisto ha bisogno di almeno un barile a 50‑70 $ per ottenere profitto, le scoperte di petrolio sono al minimo dal 1946, e la guerra in Ucraina ha scatenato una crisi energetica globale.

Con il petrolio che diventa più raro e costoso, la produzione domestica di biocarburante algale è improvvisamente molto più attraente. Così, una nuova ondata di aziende algali sta ora aumentando la scala per produrre carburante a emissioni zero nel modo più ecologico possibile. (maggiori dettagli nella sezione “Investire nel biocarburante algale”)

Alimentare il nuovo boom delle alghe

Oltre alla tecnologia e al prezzo del carburante, ciò che è cambiato è il modo di investire nei biocarburanti algali. L’ultimo boom è stato guidato da un esercito di startup ambiziose con finanziamenti limitati. Questo era un problema in un settore che richiede non solo innovazione ma anche un massiccio investimento di capitale. Con ogni probabilità, il biocarburante di alghe diventerà una realtà solo attraverso un processo progressivo:

1. Scienze fondamentali per comprendere la biochimica e la genetica delle microalghe.
2. Selezione e ingegneria del ceppo di alghe giusto, ottimizzato per la produzione di lipidi.
3. Ottimizzazione del processo di produzione, includendo coltivazione, raccolta e conversione in carburante.
4. Aumento della scala di produzione per ridurre i costi

Nel 2010, i passi 1 e 2 non esistevano realmente, ad esempio non c’era un metodo affidabile per modificare la genetica delle alghe (incluso nessun genoma completo sequenziato per la maggior parte delle specie).

La chimica della conversione in carburante era al meglio confusa, soprattutto su scala industriale. E un focus errato sulla produzione di etanolo invece dei lipidi si è rivelato un vicolo cieco.

Il passo 3 si è dimostrato anch’esso difficile, con le startup guidate da scienziati che spesso fallivano nell’implementare un design industriale.

Infine, con bassi rendimenti di produzione, nessuna quantità di scala poteva risolvere il problema della redditività, e il capitale si è rapidamente esaurito.

Investire nel biocarburante di alghe

Nel 2023, le questioni scientifiche sono state in gran parte risolte. Per esempio, l’azienda Viridos ha scoperto come raddoppiare la concentrazione di lipidi nelle alghe modificando un solo gene. Inoltre, gli strumenti sviluppati negli ultimi 5 anni, come NGS (sequenziamento di nuova generazione) e CRISPR, hanno reso l’editing genetico molto più facile ed economico. Allo stesso modo, ora esistono molti metodi ben compresi per trasformare i lipidi algali in carburanti.

L’ultima cosa è che mentre la ricerca fondamentale è spesso svolta da startup specializzate, i soldi e la scala industriale ora provengono da grandi aziende. Spesso compagnie petrolifere tradizionali.

Di conseguenza, investire nel biocarburante algale significa investire nelle poche grandi aziende che stanno costruendo un futuro in cui producono olio a emissioni zero invece di trivellare per i combustibili fossili. Questo potrebbe non essere ideale per chi sogna guadagni di 100 volte. Tuttavia dovrebbero comunque essere buoni investimenti, poiché queste poche grandi corporation saranno le uniche compagnie energetiche con la proprietà intellettuale unica per gestire la transizione energetica senza competere con tutte le altre energie rinnovabili. Sono anche già aziende redditizie che distribuiscono dividendi generosi o crescono aggressivamente.

1. Exxon Mobil

Questo è forse il nome più sorprendente nella lista dei possibili investimenti in biocarburanti. Exxon è una sorta di nemesi per gli attivisti ambientali, regolarmente accusata di essere un importante contributore al riscaldamento globale. Ma è anche il leader mondiale nel biocarburante algale grazie alla sua collaborazione con Viridos.

XOM Grafico dei prezzi

Viridos è un’azienda fondata da Craig Venter, il padre della biologia sintetica e tra i primi a sequenziare il genoma umano. È stata anche la prima a creare un genoma sintetico e una cellula artificiale/sintetica.  E hanno compiuto molta strada da quando hanno iniziato a ricercare il biocarburante algale più di un decennio fa:

Abbiamo già dimostrato un miglioramento di 5‑10 volte nella produttività di bio-olio rispetto ai ceppi naturali in un contesto reale all’aperto. E prevediamo di migliorare molto oltre questo.

Exxon prevede di produrre 10.000 barili di biocarburante algale al giorno entro 2 anni. È ancora una piccola quantità rispetto al totale di 3,7 milioni di barili al giorno prodotti dall’azienda, ma se avrà successo, potrebbe essere rapidamente aumentata per rappresentare una larga parte della produzione dell’azienda entro il 2030.

2. Reliance Industry

Reliance Industry è un enorme conglomerato indiano, la più grande azienda privata del paese, attiva nelle telecomunicazioni, nei tessuti e nell’energia. Nel 2022, è stata la prima azienda indiana a raggiungere 100 miliardi di dollari di fatturato.

Reliance ha pubblicato un video che annuncia il suo ingresso nel mercato del biocarburante algale, vantandosi di “uno dei più grandi sistemi di coltivazione di alghe al mondo”. Fino ad ora, il suo portafoglio energetico era per lo più costituito da raffinerie e impianti petrolchimici. Con questo progetto algale, potrebbe avviare la produzione e utilizzare l’abbondante sole in India (nonché i deserti non coltivati) per ridurre l’estrema dipendenza del paese dalle importazioni di combustibili fossili stranieri.

Finanziamento collettivo & VC

Non siamo riusciti a trovare una campagna in corso al momento di questo articolo. Ma è qualcosa a cui gli investitori con maggiore propensione al rischio vorranno prestare attenzione, come la campagna di crowdfunding di successo del 2021 per Manta Biofuel. Stanno usando stagni aperti e nanoparticelle magnetiche per raccogliere le alghe.

Gli investitori accreditati e i VC avranno anche accesso a una gamma molto più diversificata di opzioni di investimento. Per esempio, Primary Ocean, che coltiva alghe marine per cibo, bioplastiche e biocarburanti. Oppure Algenol (cosmetici chimici e biocarburanti) o Gevo (diversi biocarburanti).

Conclusione

I biocarburanti algali hanno vissuto una rinascita silenziosa dietro le porte chiuse delle megacorporazioni con tasche abbastanza profonde e la pazienza per risolvere i problemi di costi e scalabilità. L’emergere di progetti su larga scala come i 10.000 barili al giorno di Exxon è un segno che il biocarburante algale sta ora diventando una tecnologia matura.

Ciò significa anche che nuove startup probabilmente emergeranno nel settore, come ha fatto Manta Biofuel nel 2021. Quindi, gli investitori dovrebbero avere una gamma crescente di opzioni di investimento nei prossimi anni. Altre compagnie petrolifere potrebbero anche cercare di recuperare il ritardo e fare offerte per qualsiasi azienda con la tecnologia necessaria. Molto probabilmente, saranno aziende già produttrici di composti ad alto valore dalle alghe e con esperienza nella produzione su larga scala. Così, le aziende algali, in generale, potrebbero diventare la nuova grande tendenza entro il 2025‑2026.

Gli investitori in aziende come Reliance o Exxon potrebbero non voler investire in queste società esclusivamente sulla base della tesi del biocarburante algale, poiché per ancora alcuni anni dipenderanno principalmente da altre fonti di reddito. Tuttavia, questa tecnologia migliorerà le prospettive a lungo termine di queste aziende, poiché un gigante del petrolio come Exxon potrà passare agevolmente dai combustibili fossili ai carburanti algali semplicemente reindirizzando il suo CAPEX dalla trivellazione alla costruzione di stagni di coltivazione di alghe.

Nel caso di un aumento delle tasse sul carbonio, ciò fornirà anche un’alternativa valida per mantenere i carburanti liquidi a un prezzo ragionevole, rendendo i biocarburanti algali molto più redditizi in quello scenario. E, a differenza dei combustibili fossili, i costi dovrebbero diminuire grazie ai continui miglioramenti nell’ingegneria genetica delle alghe.