Biocombustível de Algas: A Próxima Revolução Energética?

Combustível Neutro em Carbono

Para reduzir as emissões de carbono, o caminho preferido tem sido substituir motores de combustão e usinas termoelétricas por alternativas como veículos elétricos e energias renováveis. Mas isso nem sempre é fácil.

Por exemplo, os aviões ainda não têm um caminho realista para operar com energia elétrica, pois as baterias são pesadas demais para voar. E mesmo que finalmente alcancemos esse ponto, levará décadas para que a frota existente seja renovada.

Outras vantagens decorrem da praticidade dos combustíveis líquidos. Eles são fáceis de armazenar em grandes volumes para emergências. Podem permanecer estáveis por meses ou até anos. E são fáceis de transportar por navios‑tanque ou dutos. Isso os torna ideais para locais remotos, usos militares e transporte marítimo.

Até que alguma tecnologia revolucionária surja, haverá uma demanda persistente por combustíveis líquidos. Portanto, o desafio é encontrar combustíveis líquidos que não dependam do fornecimento de combustíveis fósseis.

Gerações de Biocombustíveis

Essa foi a razão para o impulso em direção ao uso de biocombustíveis.

1^ª geração de biocombustíveis foram e ainda são problemáticos, pois dependiam da transformação de produtos alimentares como milho em etanol. Isso coloca pressão extra sobre o meio ambiente e depende de enormes fazendas industriais de monocultura. Quando se considera os combustíveis fósseis usados para fertilizantes e tratores, pode não ser muito melhor que a gasolina padrão. E há o dilema ético de usar alimentos para produzir combustível, com consumidores de combustível vivendo em países ricos e países mais pobres sofrendo escassez de alimentos ou inflação.

2^ª geração de biocombustíveis são projetados para usar resíduos da agricultura ou outras plantas como gramíneas para produzir combustíveis. Isso já é melhor, pois não compete diretamente com a produção de alimentos. Mas ainda requer muita terra, e a conversão de planta para combustível pode ser bastante ineficiente. E apenas resíduos agrícolas não estão em volume suficiente para fazer uma diferença real no consumo total de combustível.

Biocombustíveis de 3ª geração dependem de algas e de um sistema fechado independente de terras aráveis. Teoricamente, isso deveria ser a maneira perfeita de produzir biocombustível, pois não compete com recursos agrícolas existentes. Também poderia usar água do mar abundante em vez de água doce.

Fonte: Exxon

Na prática, o biocombustível de algas foi testado, mas não produzido em escala industrial.

Há até discussão sobre a 4^ª geração de biocombustíveis, ou “combustíveis solares fotobiológicos”. Eles dependeriam de imitar a fotossíntese das algas com nanotecnologias artificiais. Mas ainda estão em laboratórios e não alcançarão escala comercial por algumas décadas.

Obstáculos e Restrições para Produção em Massa

O problema que assola a 3ª geração de biocombustíveis sempre foi o rendimento. A concentração de algas é muito baixa, os custos de produção são muito altos, e a conversão em combustível representa tanto despesa de capital quanto perda de parte da energia contida nas algas.

Qualquer contaminação por outros organismos também poderia destruir uma colheita e reduzir os lucros. Uma alternativa era cultivá‑las em recipientes fechados e estéreis, mas isso também aumentava os custos.

Além disso, a primeira tentativa de produção de biocombustível de algas na década de 2010 exigiu a colheita de algas, um processo complicado que também interrompia a produção.

A consequência foi um custo de produção permanecendo acima de US$ 5 a US$ 8 por galão, tornando‑o não competitivo em relação aos combustíveis fósseis.

Segunda Vez, o Encanto?

Devido à rentabilidade evasiva, o primeiro boom do biocombustível de algas em 2009‑2010 não se transformou em uma revolução energética. Você pode ler mais sobre o que deu errado neste artigo de 6 anos atrás.

Desde então, foram feitos progressos que estão “impulsionando” um novo boom no setor:

• Técnicas avançadas de engenharia genética agora são aplicáveis às algas.
• Melhor compreensão de como transformar algas em combustível.
• Descoberta de espécies raras que podem resistir à contaminação e ser cultivadas em lagoas abertas.

Outro fator é o fim de fato do petróleo barato. O petróleo de xisto precisa de pelo menos um barril a $50-70$ para ter lucro, as descobertas de petróleo estão em seu nível mais baixo desde 1946, e a guerra na Ucrânia desencadeou uma crise energética global.

Com o petróleo se tornando mais escasso e caro, a produção doméstica de biocombustível de algas torna‑se de repente muito mais atraente. Assim, uma nova onda de empresas de algas está agora escalando para produzir combustível neutro em carbono da maneira mais ecologicamente amigável. (mais sobre isso na seção “Investindo em biocombustível de algas”)

Impulsionando o Novo Boom das Algas

Além da tecnologia e do preço do combustível, o que mudou é a forma de investir em biocombustíveis de algas. O último boom foi impulsionado por um exército de startups ambiciosas com financiamento limitado. Isso foi um problema em um negócio que requer não apenas inovação, mas também um investimento de capital massivo. Muito provavelmente, o biocombustível de algas só se tornará algo real através de um processo sucessivo:

1. Ciências fundamentais para entender a bioquímica e a genética das microalgas.
2. Seleção e engenharia da cepa correta de algas otimizada para produção de lipídios.
3. Otimização do processo de produção, incluindo cultivo, colheita e conversão em combustível.
4. Escalonamento da produção para reduzir custos

Em 2010, os passos 1 e 2 ainda não existiam de fato, sem um método confiável para modificar a genética das algas, por exemplo (incluindo a ausência de genoma completo sequenciado para a maioria das espécies).

A química da conversão em combustível era, na melhor das hipóteses, nebulosa, especialmente em escala industrial. E um foco equivocado na produção de etanol em vez de lipídios mostrou‑se um beco sem saída.

O passo 3 também se mostrou difícil, com startups lideradas por cientistas frequentemente falhando em implementar o design industrial.

Finalmente, com baixos rendimentos de produção, nenhuma quantidade de escalonamento poderia resolver o problema de rentabilidade, e o capital secou rapidamente.

Investindo em Biocombustível de Algas

Em 2023, as questões científicas foram amplamente resolvidas. Por exemplo, a empresa Viridos descobriu como mais que dobrar a concentração de lipídios nas algas alterando apenas um gene. Nesse sentido, ferramentas desenvolvidas nos últimos 5 anos, como NGS (Sequenciamento de Nova Geração) e CRISPR, também tornaram a edição genética muito mais fácil e barata. Da mesma forma, agora existem muitos métodos bem compreendidos para transformar lipídios de algas em combustíveis.

A última coisa é que, embora a pesquisa fundamental seja frequentemente feita por startups focadas, o dinheiro e o escalonamento industrial agora vêm de empresas muito grandes. Frequentemente companhias de petróleo tradicionais.

Como resultado, investir em biocombustível de algas significa investir nas poucas grandes empresas que estão construindo um futuro onde produzem óleo neutro em carbono em vez de perfurar por combustíveis fósseis. Isso pode não ser bom para sonhos de ganhos de 100x. Mas ainda assim devem ser bons investimentos, pois essas poucas grandes corporações serão as únicas empresas de energia com a propriedade intelectual única para gerir a transição energética sem competir com todas as outras energias renováveis. Elas já são empresas lucrativas que distribuem dividendos generosos ou crescem agressivamente.

1. Exxon Mobil

Este pode ser o nome mais surpreendente na lista de possíveis investimentos em biocombustível. A Exxon é algo como um nêmesis para ativistas ambientais, regularmente acusada de ser uma grande contribuinte para o aquecimento global. Mas também é a líder mundial em biocombustível de algas por meio de sua colaboração com a Viridos.

XOM Gráfico de preços

Viridos é uma empresa fundada por Craig Venter, o pai da biologia sintética e um dos primeiros a sequenciar o genoma humano. Foi também a primeira a criar um genoma sintético e uma célula artificial/sintética.  E eles percorreram um longo caminho desde que começaram a pesquisar biocombustível de algas há mais de uma década:

Já demonstramos uma melhoria de 5‑10× na produtividade de bio‑óleo em relação a cepas naturais em um ambiente externo real. E planejamos melhorar muito além disso.

A Exxon planeja produzir 10.000 barris de biocombustível de algas por dia em 2 anos. Isso ainda é pequeno comparado ao total de 3,7 milhões de barris por dia produzidos pela empresa, mas se for bem‑sucedido, pode ser ampliado rapidamente para representar uma grande parte da produção da empresa até 2030.

2. Reliance Industry

Reliance Industry é um enorme conglomerado indiano, a maior empresa privada do país, atuante em telecomunicações, têxteis e energia. Em 2022, foi a primeira empresa indiana a alcançar US$ 100 bilhões em receitas.

A Reliance lançou um vídeo anunciando sua entrada no mercado de biocombustível de algas, orgulhando‑se de “um dos maiores sistemas de cultivo de algas do mundo”. Até agora, seu portfólio de energia era principalmente refinarias e plantas petroquímicas. Com este projeto de algas, poderia iniciar a produção e usar o sol abundante na Índia (bem como desertos não cultivados) para reduzir a extrema dependência do país de importações de combustíveis fósseis estrangeiros.

Crowdfunding & VC

Não conseguimos encontrar uma campanha em andamento no momento deste artigo. Mas é algo que investidores com maior apetite ao risco vão querer observar, como a bem‑sucedida campanha de crowdfunding de 2021 para a Manta Biofuel. Eles estão usando lagoas abertas e nanopartículas magnéticas para colher as algas.

Investidores credenciados e VCs também terão acesso a uma gama muito mais diversa de opções de investimento. Por exemplo, Primary Ocean, que cultiva algas marinhas para alimentação, bioplásticos e biocombustíveis. Ou Algenol (cosméticos químicos e biocombustíveis) ou Gevo (biocombustíveis diversos).

Conclusão

Os biocombustíveis de algas têm passado por uma renascença silenciosa por trás das portas fechadas de megacorporações com bolsos profundos e paciência para resolver os problemas de custos e escalabilidade. O surgimento de projetos em larga escala como os 10.000 barris/dia da Exxon é um sinal de que o biocombustível de algas está se tornando uma tecnologia madura.

Isso também significa que novas startups provavelmente surgirão no campo, como a Manta Biofuel fez em 2021. Portanto, os investidores deverão ter um leque crescente de opções de investimento nos próximos anos. Outras companhias de petróleo também podem tentar alcançar e licitar por qualquer empresa com a tecnologia necessária. Muito provavelmente, serão empresas que já produzem compostos de alto valor a partir de algas e têm experiência em produção em larga escala. Assim, empresas de algas, em geral, podem se tornar a nova grande tendência até 2025‑2026.

Investidores em empresas como a Reliance ou a Exxon podem não querer investir nessas companhias apenas com base na tese do biocombustível de algas, pois elas continuarão, por alguns anos, dependentes principalmente de outras fontes de receita. No entanto, essa tecnologia melhorará a perspectiva de longo prazo dessas empresas, já que um gigante do petróleo como a Exxon poderá transitar suavemente dos combustíveis fósseis para os combustíveis de algas simplesmente redirecionando seu CAPEX da perfuração para a construção de lagoas de cultivo de algas.

No caso de aumento dos impostos sobre carbono, isso também fornecerá uma alternativa viável para manter os combustíveis líquidos a um preço razoável, tornando os biocombustíveis de algas muito mais lucrativos nesse cenário. E, ao contrário dos combustíveis fósseis, espera‑se que os custos diminuam com melhorias constantes na engenharia genética das algas.