藻類バイオ燃料：次のエネルギー革命？

カーボンニュートラル燃料

炭素排出を削減するために、主流となっている道は、内燃エンジンや火力発電所を再生可能エネルギーなどの代替手段に置き換えることです。しかし、これは常に容易ではありません。

例えば、現在のところ航空機はバッテリーが重すぎて飛行できないため、電力で運航する現実的な道はありません。そして、たとえこの段階に到達したとしても、既存の機体が更新されるまでには数十年かかります。

液体燃料の実用性からくる他の利点もあります。大量に緊急時用として保管しやすく、数か月から数年にわたって安定したまま保存できます。また、タンカーやパイプでの輸送が容易です。これにより、遠隔地や軍事利用、海運に最適です。

画期的な新技術が登場するまで、液体燃料への需要は続くでしょう。したがって、課題は化石燃料の供給に依存しない液体燃料を見つけることです。

バイオ燃料の世代

第1世代バイオ燃料は、トウモロコシなどの食料作物をエタノールに変換することに依存しており、問題がありました。これにより環境への圧力が増し、単一作物栽培を行う大規模農場に依存します。肥料やトラクターに使用される化石燃料を考慮すると、標準的なガソリンとほぼ同等かもしれません。また、食料を燃料に使うという倫理的ジレンマがあります。燃料消費者は裕福な国に住み、貧しい国は食料不足やインフレに苦しむという状況です。

第2世代バイオ燃料は、農業の残渣や草などの植物を利用して燃料を生産するよう設計されています。これは食料生産と直接競合しないため、すでに改善されています。しかし、依然として多くの土地が必要で、植物から燃料への変換効率は低いです。また、農業廃棄物だけでは総燃料消費に対して十分な量を供給できません。

第3世代バイオ燃料は藻類と、耕作地に依存しない閉鎖系に依存しています。理論的には、既存の農業資源と競合しないため、バイオ燃料を生産する完璧な方法であるはずです。また、淡水の代わりに豊富な海水を使用できる可能性があります。

出典: Exxon

実際には、藻類バイオ燃料はテストされてきましたが、産業規模での生産は行われていません。

第4世代バイオ燃料、すなわち「光生物学的太陽燃料」についての議論さえあります。これは藻類の光合成を人工ナノテクノロジーで模倣することに依存します。しかし、これらはまだ実験室段階であり、商業規模に達するまでには数十年かかるでしょう。

大量生産における課題と制約

第3世代バイオ燃料が抱える最大の問題は収率です。藻類の濃度が低く、生産コストが高く、燃料への変換は資本支出であると同時に藻類に含まれるエネルギーの一部が失われます。

他の生物による汚染は収穫を破壊し、利益を減少させる可能性があります。代替案として閉鎖型無菌容器で育成する方法がありましたが、これもコストを上げました。

さらに、2010年代の最初の藻類バイオ燃料生産は藻類の収穫を必要とし、これは生産を中断させる複雑なプロセスでした。

その結果、生産コストはガロンあたり5〜8ドル以上となり、化石燃料と競争できません。

二度目の成功？

2009-2010年の最初の藻類バイオ燃料ブームは、利益が不確実だったためエネルギー革命には至りませんでした。6年前の記事で何が間違っていたかを読むことができます。

それ以来、進展があり、セクターで新たなブームを「牽引」しています：

• 高度な遺伝子工学技術が藻類に適用可能になっています。
• 藻類を燃料に変換する方法に関する理解が深まりました。
• 汚染に耐え、オープンポンドで育成できる希少種の発見。

もう一つの要因は、実質的に安価な石油が終焉したことです。シェールオイルは利益を得るために1バレルあたり50〜70ドルが必要です、石油探査は1946年以来最低水準です、そしてウクライナ戦争が世界的なエネルギー危機を引き起こしました。

石油がますます希少で高価になるにつれ、国内の藻類バイオ燃料生産は突然非常に魅力的になります。そのため、新たな藻類企業の波が、最も環境に優しい方法でカーボンニュートラル燃料を生産するために規模拡大しています。（「藻類バイオ燃料への投資」セクションで詳しく説明します）

新たな藻類ブームを牽引する

技術や燃料価格を超えて、変化したのは藻類バイオ燃料への投資方法です。前回のブームは、資金が限られた野心的なスタートアップの軍勢によって牽引されました。これは、イノベーションだけでなく大規模な資本投資が必要な事業にとって問題でした。おそらく、藻類バイオ燃料が実現するのは、次のような段階的プロセスを経てのみです：

1. 微細藻類の生化学と遺伝学を理解する基礎科学。
2. 脂質生産に最適化された適切な藻株の選択と遺伝子工学。
3. 培養、収穫、燃料への変換を含む生産プロセスの最適化。
4. コスト削減のための生産規模拡大

2010年時点では、ステップ1と2は実質的に存在せず、例えば藻類の遺伝子改変の信頼できる方法がなく（多くの種の全ゲノムもまだ配列決定されていません）。

燃料への変換化学は最良でも曖昧で、特に産業規模では困難でした。また、脂質ではなくエタノール生産に誤った焦点を当てたことは行き止まりでした。

ステップ3も困難で、科学者主導のスタートアップは産業設計の実装にしばしば失敗しました。

最終的に、生産収率が低いため、規模拡大だけでは収益性の問題を解決できず、資本は急速に枯渇しました。

藻類バイオ燃料への投資

2023年には、科学的課題の大部分が解決されました。例えば、Viridos社はたった1つの遺伝子を変えるだけで藻類の脂質濃度を2倍以上にする方法を発見しました。また、過去5年間に開発されたNGS（次世代シーケンシング）やCRISPRなどのツールにより、遺伝子編集が格段に容易かつ低コストになっています。同様に、藻類脂質を燃料に変換する多くの確立された方法も現在存在します。

最後に、基礎研究はしばしば特化したスタートアップが行いますが、資金と産業規模の拡大は現在、非常に大手企業から来ています。多くは従来型の石油会社です。

その結果、藻類バイオ燃料への投資は、化石燃料の掘削ではなくカーボンニュートラル油を育成する未来を構築している数少ない大企業への投資を意味します。これは100倍のリターンを期待する夢には適さないかもしれませんが、依然として良い投資と言えるでしょう。これら数社の大企業は、他の再生可能エネルギーと競合せずにエネルギー転換を管理できる独自の知的財産を持つ唯一のエネルギー企業になるからです。また、すでに利益を上げており、寛大な配当を提供したり積極的に成長しています。

1. Exxon Mobil

これは、バイオ燃料投資の候補リストで最も驚くべき名前かもしれません。Exxonは環境活動家にとっては宿敵であり、しばしば地球温暖化の主要因として非難されています。しかし、同社はViridosとの協業を通じて藻類バイオ燃料の世界的リーダーでもあります。

XOM 価格チャート

Viridosは、合成生物学の父であり、ヒトゲノム配列決定の先駆者の一人であるCraig Venterによって設立された企業です。また、合成ゲノムと人工/合成細胞を作成した最初の企業でもあります。さらに、10年以上前に藻類バイオ燃料の研究を開始してから大きく前進しています:

私たちはすでに、屋外の実環境で自然株に比べてバイオオイルの生産性を5〜10倍向上させたことを実証しています。そして、さらにそれ以上の改善を計画しています。

Exxonは、2年以内に1日あたり10,000バレルの藻類バイオ燃料を生産する計画です。これは同社が1日あたり370万バレル生産している総量に比べればまだ小規模ですが、成功すれば2030年までに同社の生産の大部分を占めるまで急速に拡大できる可能性があります。

2. Reliance Industry

Reliance Industryはインド最大の民間企業で、通信、繊維、エネルギー分野で活動する巨大コングロマリットです。2022年に、同社はインド企業として初めて収益が1,000億ドルに達しました。

Relianceは藻類バイオ燃料市場への参入を発表する動画を公開し、「世界最大級の藻類培養システムの一つ」を誇っています。これまで同社のエネルギーポートフォリオは主に製油所と石油化学プラントでしたが、この藻類プロジェクトにより、インドの豊富な太陽光（未開発の砂漠も含む）を利用して生産を開始し、同国の外国化石燃料輸入への極度の依存を減らすことが可能になります。

クラウドファンディング & VC

この記事執筆時点では進行中のキャンペーンは見つかりませんでした。しかし、リスク許容度の高い投資家は、2021年に成功したManta Biofuelのクラウドファンディングキャンペーンのように注目すべきでしょう。彼らはオープンポンドと磁性ナノ粒子を使用して藻類を収穫しています。

認定投資家やVCは、はるかに多様な投資オプションにもアクセスできます。例えば、Primary Oceanは食用、バイオプラスチック、バイオ燃料用の海藻を育成しています。またはAlgenol（化粧品用化学品とバイオ燃料）やGevo（多様なバイオ燃料）です。

結論

藻類バイオ燃料は、十分な資金とコスト・スケールアップの課題を解決する忍耐力を持つ大企業の裏で静かな復興を遂げています。Exxonの1日1万バレルといった大規模プロジェクトの出現は、藻類バイオ燃料が成熟した技術になりつつあることを示すサインです。

これは、Manta Biofuelが2021年に行ったように、今後数年でこの分野に新たなスタートアップが出現する可能性が高いことも意味します。したがって、投資家は増加する投資オプションを期待できるでしょう。他の石油会社も追随し、支援技術を持つ企業に入札を行う可能性があります。おそらく、既に藻類から高付加価値化合物を生産し、大規模生産に熟練した企業が対象になるでしょう。したがって、藻類企業は一般的に2025〜2026年までに新たな大きなトレンドになる可能性があります。

RelianceやExxonのような企業への投資家は、これらの企業がまだ数年間は主に他の収益源に依存するため、藻類バイオ燃料の論点だけで投資したくないかもしれません。しかし、この技術はこれら企業の長期的見通しを改善します。Exxonのような石油大手は、掘削への資本支出を藻類育成施設の建設へ転換するだけで、化石燃料から藻類燃料へのスムーズな移行が可能になるからです。

炭素税が上昇する場合、これは液体燃料を適正価格に保つ実行可能な代替手段となり、そのシナリオでは藻類バイオ燃料ははるかに収益性が高くなります。また、化石燃料とは異なり、藻類の遺伝子工学の継続的な改善によりコストは低減すると期待されています。