Biotechnologie en klimaatoplossingen: bedrijfsverkenning uit april 2023

Biotechnologie en klimaatverandering

Deze verkenning uit april 2023 bespreekt biotechnologische toepassingen en bedrijven die toen werden genoemd. Klimaatverandering omvat de opwarming van de aarde en de daarmee samenhangende veranderingen. Veel voorgestelde maatregelen richten zich op twee sporen:

1. De CO₂-uitstoot verminderen door fossiele brandstoffen in onze energiesystemen te vervangen.
2. CO₂ uit de atmosfeer verwijderen of via andere ingrepen de opwarming beperken.

Veel van deze oplossingen zijn technisch van aard: elektrische voertuigen, brandstofcellen, hernieuwbare energie, grootschalige batterijen, koolstofafvang en geo-engineering.

Klimaatverandering bedreigt ook ecosystemen en de voedselvoorziening. Daarnaast hebben bijvoorbeeld zeespiegelstijging en veranderende weerpatronen brede maatschappelijke gevolgen.

Het beperken van deze schade kan ontwrichting en menselijke kosten verminderen. Het kan samenlevingen helpen maatregelen beter uit te voeren en middelen vrijmaken om andere gevolgen aan te pakken.

Biotechnologie kan bijdragen aan veerkrachtigere voedselsystemen en ecosystemen.

Sommige toepassingen kunnen ook uitstoot beperken, koolstofopslag ondersteunen of bepaalde landbouwproducten vervangen door productie in fermentoren.

Alternatieve brandstoffen

Elektrische voertuigen winnen terrein, maar voertuigen op brandstof blijven nog lang in gebruik. Vooral in scheepvaart, luchtvaart en bepaalde vormen van zwaar vervoer zijn alternatieven voor olie nodig.

Biobrandstoffen bieden daarvoor mogelijkheden. Planten en algen nemen tijdens hun groei CO₂ op, waarna hun biomassa tot brandstof kan worden verwerkt. Dit bootst niet letterlijk de geologische vorming van olie en gas na. De klimaatwinst hangt af van de hele productieketen, inclusief energiegebruik en veranderingen in landgebruik.

Algen zijn een mogelijke grondstof omdat zij ook buiten vruchtbare landbouwgrond kunnen worden gekweekt. Opschaling, kosten en energiegebruik blijven belangrijke voorwaarden voor de haalbaarheid.

We bespreken deze technologie in «Biobrandstof uit algen: de volgende energierevolutie?». Daarin komen onder meer historische onderzoeksinitiatieven van Reliance Industries (RELIANCE.NS) en ExxonMobil (XOM ) (XOM) aan bod; dat zijn geen garanties voor actuele commerciële productie.

Biogas uit organisch materiaal en landbouwafval is een andere mogelijkheid. Het kan uitstoot verminderen, afhankelijk van de grondstof, verwerking en methaanverliezen. Historische bedrijfsvoorbeelden waren Scandinavian Biogas Fuels International AB (BIOGAS.ST), OPAL Fuels (OPAL ) (OPAL) en EnviTec Biogas AG (ETG.DE ) (ETG.DE). Scandinavian Biogas werd in juni 2023 omgedoopt tot Biokraft. Biogas is niet automatisch klimaatneutraal of klimaatnegatief.

Koolstofafvang en opslag

Bodems vormen een belangrijk koolstofreservoir. Afbraak van organisch materiaal en veranderingen in landgebruik kunnen CO₂ vrijmaken; goed beheer kan koolstofopslag helpen behouden.

Ginkgo Bioworks (DNA) ontwikkelt biologische toepassingen, waaronder microbiële oplossingen voor de landbouw die ook bodemkoolstofopslag kunnen ondersteunen. Het effect op langdurige opslag moet in de praktijk worden vastgesteld.

Bloom Energy (BE ) Corp (BE) ontwikkelt brandstofcellen die met biogas kunnen werken en met CO₂-afvang kunnen worden gecombineerd. Wanneer de biogene CO₂ duurzaam wordt opgeslagen en de totale keten gunstig uitvalt, kan dit netto koolstofverwijdering opleveren. Het is geen directe afvang van lucht door de brandstofcel zelf.

Landbouwuitstoot verminderen

Landbouw draagt bij aan de uitstoot van CO₂, methaan en lachgas. Verschillende maatregelen kunnen deze emissies verminderen.

Een mogelijkheid is minder fossiele brandstof te gebruiken voor landbouwmachines, bijvoorbeeld met elektrische tractoren of kleinere, efficiënte robots. We bespreken dit in «Beleggers opgelet: robots nemen landbouwtaken over».

Ook efficiënter gebruik van meststoffen kan helpen. Winning en verwerking van kalium- en fosfaatgrondstoffen hebben milieueffecten; stikstofmeststoffen worden vaak geproduceerd met aardgas als grondstof en energiebron.

Micro-organismen die stikstof uit de lucht vastleggen, kunnen de behoefte aan synthetische stikstofmeststoffen aanvullen of verminderen. Bayer (BAYRY) werkt hiervoor samen met Ginkgo Bioworks (DNA). Het in oktober 2022 aangekondigde programma beoogde synthetische meststoffen aan te vullen, niet onmiddellijk volledig te vervangen.

Methaan is een krachtig broeikasgas. Herkauwers zoals koeien en schapen produceren het tijdens hun vertering; grote veestapels maken deze uitstoot relevant.

Andere fokstrategieën, aanpassing van het microbioom van herkauwers en specifieke voeradditieven kunnen helpen deze emissies te verminderen.

Gewassen en dieren kunnen ook worden ontwikkeld die minder land, meststoffen of voer nodig hebben, of minder broeikasgassen uitstoten. CRISPR is een van de mogelijke hulpmiddelen voor genbewerking. De programmeerbare CRISPR-Cas-techniek werd in 2012 beschreven en was bij deze verkenning ongeveer tien jaar oud.

We behandelen dit in «CRISPR buiten de menselijke gezondheid: nieuwe beleggingsmogelijkheden voor genbewerking». Gewassen met meer weerstand tegen droogte, extreem weer of ziekteverwekkers kunnen de voedselvoorziening ondersteunen in een veranderend klimaat.

Sommige landbouwproducten anders produceren

Sommige planten worden geteeld voor een specifieke stof: een olie voor cosmetica, een geur- of smaakstof, een specerij of een werkzame stof zoals een cannabinoïde.

Bij bepaalde hoogwaardige stoffen vormt het gewenste eindproduct slechts een klein deel van de biomassa, soms minder dan 1%. Dit geldt niet voor alle gewassen of producten.

Alternatieve productiemethoden kunnen in zulke gevallen de benodigde landbouwgrond en milieubelasting verminderen. Ook fermentatie heeft echter voedingsstoffen, grondstoffen en energie nodig.

Onze toenmalige bespreking «Vijf beursgenoteerde bedrijven in synthetische biologie — april 2023» noemde Amyris (AMRS), dat geurstoffen en andere hoogwaardige moleculen met industriële fermentatie produceerde. Calyxt (CLXT) ontwikkelde productie met plantencellen in bioreactoren en technologie voor genbewerking, waaronder TALEN. Amyris begon in augustus 2023 een Chapter 11-herstructurering; Calyxt fuseerde in mei 2023 met Cibus, waarna het gecombineerde bedrijf onder CBUS werd genoteerd.

Ginkgo Bioworks (DNA ) (DNA) werkte met Cronos aan de productie van cannabinoïden door micro-organismen. De partners hadden vóór 2023 al productiviteitsmijlpalen en producten met gekweekte cannabinoïden gemeld.

Voedselproductie in gecontroleerde omgevingen is een ander spoor.

Verticale landbouw kan voor bepaalde gewassen water en grond besparen, afhankelijk van de inrichting. Vrijgekomen grond kan vervolgens worden hersteld of bebost. Het elektriciteitsgebruik speelt mee in de klimaatbalans. De historische voorbeelden hieronder hebben verschillende activiteiten:

1. Kalera — verticale landbouw; in april 2023 werd een Chapter 11-procedure aangekondigd. KALRQ was een latere OTC-code, geen Nasdaq-notering.

2. AppHarvest — grootschalige kassen; het bedrijf vroeg in juli 2023 Chapter 11-bescherming aan. APPHQ was een latere OTC-code, geen Nasdaq-notering.

3. Hydrofarm Holdings (HYFM) — producent en distributeur van apparatuur voor teelt in gecontroleerde omgevingen, niet zelf hetzelfde type teler als de andere voorbeelden.

Kweekvlees is een afzonderlijke technologie, gebaseerd op dierlijke celcultuur. We bespreken dit in «Vijf aandelen rond kweekvlees — april 2023», met historische voorbeelden van uiteenlopende blootstelling aan deze technologie: Tyson Foods (TSN), JBS (JBSAY), Agronomics Limited (AGNMF), Cult Food Science (CULT.CN) en Steakholder Foods Ltd (STKH )  (STKH). Grote vleesproducenten, investeringsmaatschappijen en gespecialiseerde ontwikkelaars hebben daarbij verschillende bedrijfsmodellen.

Conclusie

Biotechnologie kan op verschillende manieren bijdragen aan het beperken van klimaatverandering en de schade ervan. De genoemde bedrijven en beurscodes vormen een historische verkenning uit 2023.

Andere onderzochte mogelijkheden zijn genetisch aangepaste bomen, biochar, waarbij koolstof in verkoold materiaal en de bodem wordt vastgelegd, kelpteelt, ijzerbemesting om de groei van microalgen in de oceaan te stimuleren. Vooral bij oceaantoepassingen zijn de ecologische effecten en de duur van de koolstofopslag nog belangrijke onderzoeksvragen.

Naast energietechnologie kunnen biologische processen — van micro-organismen tot bomen — dus bijdragen aan klimaatmaatregelen. Hun bruikbaarheid hangt af van aantoonbare effecten, uitvoerbaarheid en zorgvuldig beheer.