Biodrivstoff fra alger: muligheter og hindringer i 2023

Drivstoff med lavere klimapåvirkning

En vei til lavere karbonutslipp er å erstatte forbrenningsmotorer og fossil kraftproduksjon med blant annet elbiler og fornybare energikilder. Det er likevel ikke like enkelt i alle bruksområder. Denne oversikten beskriver algebasert drivstoff og forventningene tidlig i 2023.

Små batterielektriske fly fantes allerede i 2023. For større fly og lange ruter er batterienes vekt og energitetthet derimot viktige begrensninger. Selv med teknologisk fremgang tar det lang tid å skifte ut en eksisterende flyflåte.

Flytende drivstoff er praktisk å lagre i store mengder og transportere med tankskip eller rørledninger. Lagringsstabiliteten avhenger av drivstofftype og forhold. Dette er nyttig for beredskap, avsidesliggende områder, forsvar og skipsfart.

Etterspørselen etter flytende drivstoff kan derfor bestå. Utfordringen er alternativer med lavere livsløpsutslipp og mindre avhengighet av fossile råvarer.

Generasjoner av biodrivstoff

Første generasjons biodrivstoff bruker blant annet matvekster som mais til etanol. Det kan skape konkurranse om mat og areal. Klimanytten avhenger av dyrking, gjødsel, energibruk og endret arealbruk. Å bruke mat som drivstoff reiser også spørsmål om tilgang og priser.

Andre generasjons biodrivstoff bruker blant annet jordbruksrester og andre lignocelluloserike råvarer. Det kan redusere direkte konkurranse med mat, men innsamling, areal og omdanning påvirker økonomi og miljø. Restene kan bidra uten alene å erstatte all fossil energibruk.

Tredje generasjons biodrivstoff omfatter algebaserte drivstoff. Alger kan dyrkes i åpne dammer eller lukkede fotobioreaktorer; et lukket system er ikke et krav. Noen arter kan bruke saltvann og arealer som ikke egner seg for jordbruk. Vann, næring, energi og plass trengs likevel.

Kilde: Exxon

På tidspunktet for denne oversikten var algebaserte drivstoff demonstrert, men stor produksjon til konkurransedyktige kostnader var fortsatt en utfordring.

Begrepet fjerde generasjons biodrivstoff brukes på flere måter. Et beslektet forskningsfelt er fotobiologiske solenergi‑drivstoff, der sollys brukes til å danne drivstoff gjennom biologiske eller kunstige prosesser. Dette er ikke én fast teknologiklasse med en sikker dato for kommersialisering.

Hindringer og begrensninger for masseproduksjon

En sentral utfordring er produktiviteten. Fortynnet algebiomasse må dyrkes, samles inn og omdannes til drivstoff, noe som krever investeringer og energi. Noe av biomassens energi går med i prosessen. Her betyr avling eller produksjonsutbytte noe annet enn finansiell avkastning.

Forurensning med konkurrerende organismer kan svekke dyrkingen. Lukkede systemer kan gi bedre kontroll, men koster ofte mer og er ikke automatisk sterile.

Innhøsting er også teknisk krevende. Avhengig av systemet kan den skje kontinuerlig eller i partier; hele produksjonen må ikke nødvendigvis stanses.

Den opprinnelige oversikten oppga kostnadsanslag på rundt 5–8 dollar per amerikansk gallon eller mer. Tallene avhenger av teknologi, skala og forutsetninger og er ikke en generell eller aktuell markedspris.

Vil et nytt forsøk lykkes?

Den første store investeringsbølgen rundt 2009–2010 ga ikke det raske energigjennombruddet mange hadde håpet på, fordi lønnsomheten var vanskelig. Les mer om utfordringene i denne eldre gjennomgangen.

Senere forskningsfremskritt har forbedret flere forutsetninger:

• Genteknologi kan brukes til å endre algenes egenskaper.
• Kunnskapen om å omdanne alger til drivstoff har økt.
• Enkelte algestammer tåler konkurrerende organismer bedre og kan dyrkes i åpne dammer.

Energiprisene påvirker mulighetene, men billig olje kan ikke erklæres permanent borte.Noen anslag for lønnsom amerikansk skiferolje har ligget rundt 50–70 dollar per fat, og lave nivåer av nye olje- og gassfunn har vært diskutert. I tillegg utløste krigen i Ukraina en global energikrise

. Slike historiske forhold kan øke interessen for innenlandske alternativer, men beviser ikke at algedrivstoff allerede er konkurransedyktig eller karbonnøytralt. Hele livsløpet må vurderes. Investeringsalternativene omtales nedenfor.

Hva skal til for videre utvikling?

Finansiering er viktig ved siden av teknologien og drivstoffprisen. Tidlige satsinger ble ofte drevet av små selskaper, mens industriell produksjon krever store investeringer. Utviklingen kan beskrives i flere trinn:

1. Grunnforskning på mikroalgenes biokjemi og genetikk.
2. Utvalg og genetisk tilpasning av algestammer for høyere lipidproduksjon.
3. Forbedring av dyrking, innhøsting og omdanning til drivstoff.
4. Oppskalering som faktisk senker kostnaden per enhet.

Rundt 2010 var kunnskap og verktøy mer begrenset for mange arter. Det betyr ikke at all algegenetikk var ukjent, men metodene var mindre tilgjengelige og industrielt utviklet.

Omdanning til drivstoff og valg av produkter, som etanol eller oljer, måtte også tilpasses systemet og økonomien. Ingen produktvei er automatisk best i alle tilfeller.

Flere forskningsdrevne selskaper strevde med å omsette laboratorieresultater til stabil industriell drift.

Lav produktivitet kan ikke alltid løses ved bare å bygge større anlegg. Når lønnsomheten uteble, ble kapitalen mindre tilgjengelig.

Investering i algebasert drivstoff

Forskningsfremskritt var nådd innen 2023, men alle vitenskapelige og kommersielle spørsmål var ikke løst. Et eksempel var forskning som viste mer enn doblet lipidproduksjon ved å redusere uttrykket av én transkripsjonsregulator i en bestemt algeart . Studien ble publisert i 2017. Sekvensering og genredigering, blant annet NGS og CRISPR, har gjort forskningen enklere, men teknologiene oppstod ikke bare i de fem årene før 2023.

Grunnforskning kan utføres av spesialiserte selskaper, mens industriell oppskalering kan kreve støtte fra svært store investorer eller industripartnere, blant annet energiselskaper.

En investering i et stort energiselskap gir vanligvis begrenset eksponering mot algedrivstoff og påvirkes mest av annen virksomhet. Patenter og forskningssamarbeid garanterer ikke lønnsomhet, utbytte eller en vellykket energiomstilling.

1. Exxon Mobil

ExxonMobil er et eksempel på et oljeselskap som historisk finansierte algeforskning sammen med Viridos, tidligere Synthetic Genomics. Forskningssamarbeid må skilles fra en bekreftet kommersiell produksjonsfabrikk.

XOM Prisdiagram

Viridos har forbindelser til genomikkpioneren Craig Venter og forskning på algedrivstoff. Venter bidro også til kartleggingen av menneskets genom. Forskere ved J. Craig Venter Institute og samarbeidspartnere utviklet celler kontrollert av syntetiske genom ved å sette et slikt genom inn i en eksisterende mottakercelle; hele cellen ble ikke bygd fra grunnen.

Viridos oppga at forbedrede stammer i utendørsforsøk ga 5–10 ganger høyere biooljeproduktivitet enn naturlige stammer. Dette var en selskapsopplysning om forsøksresultater, ikke et mål på ferdig kommersiell produksjon.

ExxonMobil og Synthetic Genomics kunngjorde i 2018 et mål om teknisk kapasitet til 10 000 fat algedrivstoff per dag innen 2025. Det var et betinget forskningsmål, ikke garantert produksjon to år etter denne artikkelen. Den opprinnelige sammenligningen med rundt 3,7 millioner fat per dag gjaldt selskapets øvrige olje- og gassproduksjon.

2. Reliance Industries

Reliance Industries er et stort børsnotert indisk konsern i privat sektor, med virksomhet innen blant annet telekom, handel, tekstiler og energi. Privat sektor betyr ikke at selskapet er unotert. For regnskapsåret 2021–2022 rapporterte konsernet 104,6 milliarder dollar i omsetning, over grensen på 100 milliarder. Dette er konsernomsetning, ikke overskudd eller bare morselskapets inntekter.

Reliance presenterte algedyrkingen i en video og beskrev den som et av verdens største systemer for algedyrking. Dette var selskapets egen beskrivelse. Energiporteføljen bestod i stor grad av raffinering og petrokjemi. Algeprosjekter kunne bruke Indias solressurser og arealer uten jordbruk, men betydningen for importavhengigheten ville avhenge av reell skala og økonomi.

Folkefinansiering og risikokapital

Den opprinnelige oversikten fant ingen pågående kampanje ved publisering. Et historisk eksempel var Manta Biofuels folkefinansiering, som ble avsluttet i 2021. Selskapets modell brukte åpne dammer og magnetiske nanopartikler til innhøsting.

Private investeringer og risikokapital kan gi andre muligheter med egne krav og risikoer. Eksemplene i teksten omfattet Primary Ocean, med dyrking av tang til mat, bioplast og mulige drivstoff, samt Algenol innen algebaserte kjemikalier, kosmetikk og drivstoff. Et annet eksempel var Gevo , som utvikler flere typer biodrivstoff og er børsnotert. Alle disse alternativene krever altså ikke status som kvalifisert privat investor.

Konklusjon

Algedrivstoff er et forskningsfelt med potensial, men fremtidige kapasitetsmål beviser ikke at industrien er moden eller lønnsom. ExxonMobils historiske mål på 10 000 fat per dag må ikke omtales som allerede oppnådd produksjon.

Nye selskaper og finansieringsformer kan gi muligheter. Forventningen i originalteksten om et stort gjennombrudd i 2025–2026 var likevel en prognose fra 2023, ikke et fastslått resultat.

Reliance og ExxonMobil bør vurderes ut fra hele virksomheten, ikke bare algedrivstoff. Overgangen fra oljeboring til algedyrking krever mer enn å flytte investeringsbudsjettet: teknologi, ressurser, anlegg og etterspørsel må fungere sammen.

Høyere karbonkostnader kan påvirke konkurransekraften til drivstoff med lavere livsløpsutslipp. Forskning kan redusere kostnader, men verken prisutvikling, karbonnøytralitet eller lønnsomhet er garantert.