Hoje, sob a luz dos projetores, as microalgas são apresentadas como uma alternativa energética ao petróleo, capaz de produzir energia de três formas: hidrogênio, biocombustível ou ainda biogás. Esses microorganismos suscitam um vivo interesse junto a gigantes como a Shell ou a Boeing.
O pico espetacular alcançado pelo preço do barril de petróleo em 2007 e 2008 acelerou os esforços de pesquisa na direção do desenvolvimento de novos biocombustíveis. Diferentes potencialidades como o óleo (palma, girassol,...), o álcool (beterraba, milho) e o biogás (lodos, excrementos animais) se desenvolvem atualmente. Entretanto, esses biocombustíveis chamados de "primeira geração" apresentam um inconveniente de escala, porque estão em competição direta com as culturas destinadas a alimentação e não são sem impacto à biodiversidade dos ecossistemas.
Um novo ramo de biocombustíveis chamados de "segunda geração" está em pleno desenvolvimento ao redor de novas fontes de biomassa à base de lignocelulose (palha, álamo), resíduos lignocelulósicos provenientes das agroindústrias, da silvicultura e da madeira). Esse ramo oferece perspectivas interessantes, com melhores rendimentos, respeitando o meio ambiente.
Entre os desenvolvimentos em curso, os industriais se voltam cada vez mais para o ramo de biocombustíveis de "terceira geração", à base de microalgas, e apresentada como a fonte de biomassa capaz de oferecer os melhores rendimentos.
Microalgas são organismos microscópicos, ricos em lipídios, e se desenvolvem por fotossíntese na água doce ou na água do mar, segundo as espécies. Apresentam, em escala de laboratório, vantagens muito atrativas que fizeram delas um verdadeiro "ouro verde":
"os rendimentos em lipídios seriam 30 vezes superiores às culturas oleaginosas como o girassol ou a colza,
sua cultura em fotobiorreatores não apresenta impacto sobre o ambiente (não utilização de pesticidas) e permite reciclar os nutrientes necessários a seu crescimento (fósforo e nitrogênio),
enfim, o problema das superfícies cultiváveis desaparece, pois esses organismos se desenvolvem na água.
As microalgas são consideradas como negócio do futuro por numerosas start-ups americanas em pleno crescimento. A mais conhecida entre elas é a GreenFuel Tech que desenvolve procedimentos para a produção de microalgas. O entusiasmo atingiu até mesmo petroleiras como a Chevron e a Shell. Recentemente, a Boeing iniciou colaboração com a Virgin Fuels e a General Electric para o desenvolvimento de um novo biocombustível à base de microalgas. A França participa igualmente dessa corrida para o verde com o projeto SHAMASH, dirigido por Olivier Bernard, pesquisador do INRIA (Instituto Nacional de Pesquisa em Informática e Automação).
Geração de hidrogênio a partir de microalgas.
Créditos: Alcimed.
As microalgas podem intervir na produção de três tipos de energia: o hidrogênio; os biocombustíveis ou os biogases. Mas, quais são as verdadeiras performances das microalgas e qual o grau de maturidade de cada uma dessas possibilidades?
- Sob certas condições de estresse (falta de enxofre ou oxigênio), as microalgas podem produzir hidrogênio. Atualmente, menos de 3% da energia luminosa total é transformada em hidrogênio. Para ser rentável, essa via necessita de um rendimento de 10%, e a produção de hidrogênio a partir de microalgas poderia então ser significativa. Os pesquisadores contam com mutações genéticas para criar microalgas mais eficientes. Por exemplo, na França, o laboratório de bioenergética e biotecnologia de bactérias e microalgas, do CEA, trabalha atualmente neste tema.
- A produção de biocombustíveis pelas microalgas é a via mais mediatizada, mas conta ainda com numerosos desafios a vencer. Um dos primeiros desafios consiste em identificar as microalgas mais ricas em lipídios, entre alguns milhões de espécies existentes. Em condições de estresse de nitrogênio, a produção lipídica pode atingir 75% para a Botryococcus braunii. Não obstante, estressar as algas retarda seu crescimento.
Um outro desafio a ser considerado é a otimização da extração dos lipídios, que permanece uma etapa ainda bastante negligenciada. As técnicas de prensagem são, de fato, ineficazes; a extração do óleo é realizada com hexano, o que não é competitivo nem em nível econômico nem em nível ambiental. Pesquisas sobre a extração estão atualmente em andamento: a empresa Valcobio - uma das parceiras do projeto SHAMASH -, trabalha sobre técnicas de extração sem a utilização de produtos químicos.
Enfim, os rendimentos de produção de algas são ainda bastante baixos em escala industrial. "Para se tornar competitiva, a produção de algas deveria ser de 100 g por m2, por dia, seja: três vezes superior aos rendimentos atuais", estima Nadia Boukhetaia, consultora da Business Unit Chemistry, Materials and Energy.
- O último tipo de energia que pode produzir as microalgas é o biogás. Elas se revelam particularmente adaptadas a essa aplicação. Após fermentação em uma autoclave, elas geram um biogás composto de 70 a 80% de metano, sendo os outros gases CO2 e N2. Datando dos anos 40, essa tecnologia foi desenvolvida pelo Professor William J. Oswald, da Universidade de Berkeley, Califórnia (EUA). Contudo, foi abandonada nos anos 80, em proveito dos biocombustíveis mais "na moda" e é reestudada há dez anos. De fato, essa via é atualmente a via de produção de energia a partir de microalgas mais simples e mais rentável em curto prazo. Ela pode ser particularmente eficiente, quando associada a outros procedimentos. Se essa tecnologia é associada a uma central térmica, as microalgas seqüestram o CO2 e utilizam o calor produzido para seu crescimento. O biogás produzido é, então, diretamente reinjetado nos queimadores da central. Essa tecnologia pode também ser associada a uma estação de depuração onde as microalgas utilizam os nutrientes como o nitrogênio e o fósforo para seu crescimento.
Quer se trate da produção de hidrogênio, de biocombustíveis ou de biogás a partir de microalgas restam desafios a vencer, que necessitam ainda de trabalhos de pesquisa e desenvolvimento importantes.
"A industrialização da energia a partir de microalgas não poderá se dar a não ser sob a condição de que numerosas competências colaborem para ultrapassar as barreiras existentes: engenharia genética; ficologia (ou algologia: ramo da biologia que estuda as algas); bioquímica e petroquímica. Os experts mundiais são pouco numerosos e os savoir-faire têm a tendência de se dispersar. São necessárias colaborações fortes entre industriais e pesquisadores dessas diferentes áreas para participarem da corrida para o verde", conclui Vincent Pessey, Responsável de Missões da Business Unit Chimie.