ExxonMobil en Synthetic Genomics melden doorbraak in onderzoek naar algen als biobrandstof

• Door Synthetic Genomics ontwikkelde en gemodificeerde algenstam heeft olieproductie meer dan verdubbeld
• Aanvullend onderzoek en extra tests nodig vóór commerciële toepassing
• Resultaten gepubliceerd in vaktijdschrift Nature Biotechnology

Met behulp van geavanceerde celtechnologieën van Synthetic Genomics heeft het onderzoeksteam van ExxonMobil en Synthetic Genomics een algenstam gemodificeerd om het oliegehalte van de algen te vergroten van 20 tot meer dan 40 procent. De resultaten van het onderzoek zijn door hoofdauteurs Imad Ajjawi en Eric Moellering van Synthetic Genomics gepubliceerd in het vaktijdschrift Nature Biotechnology.

Onderzoekers in het laboratorium van Synthetic Genomics in La Jolla ontdekten een nieuw proces om de olieproductie te vergroten door een genetische schakel te identificeren die aangepast kon worden om de conversie van koolstof in olie in de algensoort Nannochloropsis gaditana te reguleren. Het team stelde een proof-of-concept-aanpak op die ertoe leidde dat de lipidenfractie van het cellulaire koolstof in de algen verdubbelde ten opzichte van de ouderstam, terwijl de groei doorging.

“Deze belangrijke mijlpaal in ons geavanceerde biobrandstoffenprogramma bevestigt ons vermoeden dat algen ontzettend productief kunnen zijn als duurzame energiebron zonder negatieve invloed op klimaat, land en water”, aldus Vijay Swarup, ExxonMobil Vice President Research & Development and Engineering Company. “Onze samenwerking met Synthetic Genomics blijft belangrijk binnen ons  bredere onderzoek naar energietechnologieën die minder uitstoot veroorzaken om het risico van klimaatverandering te verlagen.”

Oliver Fetzer, Ph.D., Chief Executive Officer bij Synthetic Genomics: “De belangrijkste grondstoffen voor fototropische algenproductie zijn zonlicht en koolstofdioxide, en die zijn in overvloed aanwezig, duurzaam en gratis. De ontdekkingen die we door onze samenwerking met ExxonMobil gedaan hebben tonen aan hoe we met geavanceerde celtechnologieën van Synthetic Genomics de  mogelijkheden die biologie ons biedt kunnen worden benut. Daardoor kunnen we oplossingen creëren voor veel van de hedendaagse duurzaamheidsproblemen – van hernieuwbare energie tot voeding en de menselijke gezondheid.”

Algen werden al langer gezien als potentiële duurzame brandstof, maar onderzoekers waren het afgelopen decennium nog niet in staat een stam te ontwikkelen met een hoog oliegehalte die ook snel groeit – twee essentiële kenmerken voor een rendabele olieproductie die opgeschaald kan worden. Een tragere groei was een negatieve bijwerking van eerdere pogingen om het olieproductievolume van algen te vergroten.

Een belangrijke doelstelling van de samenwerking tussen ExxonMobil en Synthetic Genomics was om   het lipidegehalte van algen te vergroten en tegelijkertijd het zetmeel- en eiwitgehalte te verlagen, zonder de groei van de algen te remmen. Het beperken van de beschikbaarheid van voedingsstoffen als stikstof is één manier om de olieproductie in algen te verhogen, maar dit kan de fotosynthese ook significant remmen of zelfs stoppen, waardoor de groei en uiteindelijk de hoeveelheid geproduceerde olie wordt beperkt.

Het verwezenlijken van groei en tegelijkertijd het oliegehalte verhogen, is een belangrijke voorwaarde. Algen hebben andere voordelen ten opzichte van traditionele biobrandstoffen, omdat ze in zout water kunnen groeien en het goed doen in moeilijke omstandigheden, waardoor de voedsel- en drinkwatervoorraad minder wordt belast.

Olie uit algen kan daarnaast mogelijk in conventionele raffinaderijen worden verwerkt tot brandstoffen die niet verschillen van conventionele diesel met grote energiedichtheid. Uit algen geproduceerde olie is tevens veelbelovend als potentiële grondstof voor chemische productie.

“De wetenschappelijke teams van SGI en ExxonMobil hebben de afgelopen paar jaar aanzienlijke vorderingen geboekt om de lipideproductie in algen te optimaliseren. Deze belangrijke publicatie is het bewijs en we blijven ervan overtuigd dat synthetische biologie cruciale antwoorden biedt om de potentie van algen als duurzame energiebron te kunnen benutten”, aldus J. Craig Venter, Ph.D., medeoprichter en voorzitter van SGI. “We willen graag met ExxonMobil blijven samenwerken, zodat we uiteindelijk een echt rendabele duurzame energiebron hebben.”

ExxonMobil en Synthetic Genomics werken sinds 2009 samen aan onderzoek en ontwikkeling van olie uit algen om deze te gebruiken als duurzaam alternatief voor traditionele transportbrandstoffen met een lagere uitstoot. Swarup verklaarde dat het nog jaren zal duren voor de technologie commercieel kan worden ingezet, hoewel de doorbraak een belangrijke stap is.

“Potentieel belangrijke ontwikkelingen als deze vereisen veel tijd en inspanning, zoals voor elk onderzoeks- en ontwikkelingsproject geldt”, verklaarde Swarup. “Elke fase van ons algenonderzoek en - elk soortgelijk project op het gebied van geavanceerde biobrandstoffen - vereist tests en analyse om te bevestigen dat we vooruitgang boeken richting de vereiste schaal en commerciële haalbaarheid.”

ExxonMobil werkt samen met universiteiten, overheidslaboratoria en andere bedrijven. De wereldwijde vraag naar energie voor transport zal tot en met 2040 naar verwachting met ongeveer 25 procent toenemen. Het versneld verlagen van de uitstoot van de transportsector zal een cruciale rol spelen bij het verlagen van de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen.

ExxonMobil doet tevens actief onderzoek naar andere uitstootverlagende technologieën, waaronder afvang en opslag. In 2016 kondigde ExxonMobil een samenwerking aan met het in Connecticut gevestigde FuelCell Energy, Inc. Dit onderzoek richt zich op het gebruik van carbonaatbrandstofcellen om CO₂ uitstoot van electriciteitscentrales goedkoop af te vangen en tegelijkertijd waterstof en extra elektriciteit te produceren. ExxonMobil heeft sinds 2000 ongeveer $8 miljard uitgegeven aan de ontwikkeling en toepassing van technologie om minder CO₂ uit te stoten binnen de eigen activiteiten.