O combustível de algas é um combustível à base de lípidos extraídos de microalgas. Os algofuels são biocombustíveis de “terceira geração” potencialmente capazes de substituir os controversos biodiesels de “primeira geração”, obtidos a partir do óleo vegetal de plantas terrestres. O combustível de algas, biocombustível de algas ou óleo de algas marinhas é uma alternativa aos combustíveis fósseis líquidos que usam algas como fonte de óleos de alta energia. Como o combustível fóssil, o combustível de alga libera CO2 quando queimado, mas ao contrário do combustível fóssil, o combustível baseado em algas e outros biocombustíveis libera apenas CO2 recentemente removido da atmosfera pela fotossíntese, à medida que algas ou plantas crescem.

A crise energética e a crise alimentar global despertaram o interesse em cultivar algas para a produção de biodiesel e outros biocombustíveis em terras impróprias para a agricultura convencional. Algumas das características atraentes dos combustíveis à base de algas são que elas podem ser cultivadas com um impacto mínimo nos recursos de água doce, podem ser produzidas com solução salina e águas residuais e são biodegradáveis ​​e relativamente inofensivas. em caso de derrame no ambiente natural.

O biocombustível produzido inteiramente a partir de algas é considerado uma energia de 3ª geração, mas sua produção ainda não está no ponto.

Principais características
As algas são o primeiro componente do querogênio, do qual o óleo é derivado.

Fotossíntese de microalgas
As diatomáceas e as clorofitos têm um processo fotossintético semelhante ao das plantas superiores. Eles são capazes de fixar, como fazem as plantas terrestres, o CO2 graças à enzima Rubisco (Ribulose bifosfato carboxilase). Os produtos do ciclo de Calvin servem como ponto de partida para a biossíntese de açúcares ou lipídios. A enzima acetilcoenzima A carboxilase (ACCase) desempenha um papel fundamental, especialmente em diatomáceas, na síntese de triglicerídeos ou triacilgliceróis (TAG), moléculas procuradas para obtenção de combustíveis. A deficiência de sílica induzida em diatomáceas aumentou a síntese lipídica, em conexão com a atividade do gene ACCase. Este gene foi isolado e clonado com o objetivo de aumentar sua expressão e, assim, a produção de óleo. O estresse de nitrogênio nas algas verdes é acompanhado pelos mesmos efeitos.

Retorna
Existem diferentes tipos de retornos.

O rendimento da biomassa caracteriza a produção de matéria viva, este rendimento é uma base de comparação para fontes de biocombustíveis (cereais, algas, árvores, etc.). Este rendimento é particularmente utilizado na análise de substituição de óleo por energia renovável equivalente (líquido, com pouca modificação de sistemas existentes, como motores).
A eficiência energética caracteriza a produção final de energia, independentemente de sua forma (combustível ou eletricidade). É um indicador de comparação global.

Rendimento de biomassa
Segundo o programa de pesquisa Shamash, coordenado pelo INRIA, algumas microalgas “podem acumular até 50% de seu peso seco em ácidos graxos”. As microalgas testadas são diatomáceas e clorofíceas.

Segundo IFREMER, “estima-se que existam entre 200.000 e um milhão de espécies de algas no mundo. Esta diversidade biológica, respondendo a uma adaptabilidade excepcional, permite prejulgar uma riqueza proporcional em moléculas e lípidos originais (algo-combustíveis). Em comparação com espécies de petróleo terrestre, as microalgas têm muitas características favoráveis ​​para a produção de ácidos graxos que poderiam ser usados ​​para produzir algo como combustíveis.Os principais ativos são cerca de 10 vezes maior de biomassa e nenhum conflito com água doce e terra agrícola. 20000 a 60000 litros de óleo por hectare por ano, contra 6.000 litros de óleo de palma, um dos melhores rendimentos em terra.

De acordo com Yusuf Chisti, da Universidade Massey, na Nova Zelândia (Instituto de Tecnologia e Engenharia), o rendimento de diatomáceas e clorofíceas é muito maior do que o das plantas terrestres, como o estupro, porque são organismos unicelulares; seu crescimento em suspensão em meio aquoso lhes permite um melhor acesso aos recursos: água, CO2 ou minerais. De acordo com cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL), as algas microscópicas são capazes de “sintetizar 10 vezes mais 100 por hectare que as plantas de óleo terrestres usadas para produzir agrocombustíveis”.

Os combustíveis necessários para o transporte rodoviário nos Estados Unidos poderiam ser cobertos pela produção de algofuels em uma área de 90 000 km 2, aproximadamente a área total da Hungria. Um desempenho para comparar com o óleo de palma, que para o mesmo uso exigiria a área total de um país como o Paquistão. Um pesquisador que conduziu um estudo para o Departamento de Energia dos Estados Unidos acredita, entretanto, que o combustível usado hoje nos Estados Unidos poderia ser produzido em uma área de superfície menor equivalente à do Estado de Maryland, que 27 091 km2, ou um quadrado de 165 km ao lado. Em comparação, o Saara representa 9.400.000 km2.

Eficiência energética
O relatório “Agrocombustíveis e Meio Ambiente”, publicado no final de 2008 na França pelo Ministério da Ecologia, afirma que a eficiência de conversão da energia solar por microalgas é da ordem de W m2, duas a dez vezes menos que a energia eólica. (entre 5 e 20 W m2), ou hidrelétrica de montanha (entre 10 e 50 W m2). A conclusão tirada por este relatório é que “Os agrocombustíveis estão na zona de menor rendimento, eles são realmente limitados pelo rendimento da fotossíntese que é muito baixo (& lt; 1%). A terceira geração, usando algas, permanecerá em grande parte menos eficaz do que qualquer solução “elétrica”, incluindo o uso de energia solar, “de modo que os agrocombustíveis não têm outra justificativa a não ser fornecer combustível utilizável para alternativas de transporte de combustíveis fósseis”.

Custo
As estimativas do custo da produção industrial diferem.

A equipe científica francesa Shamash avalia em janeiro de 2009 a 10 euros por litro o custo da produção industrial do algocarburante.
Uma empresa canadense, a Seed Science Ltd estima o custo da produção industrial em países desenvolvidos em um valor entre 3,5 e 6,9 ​​euros por litro (entre US $ 4,5 e US $ 9).
O programa Biomassa, do Departamento de Energia dos EUA, estima o custo da produção industrial em mais de 8 dólares por galão, ou 1,80 euros por litro, dados dados conhecidos de novembro de 2008.
A Algenol anuncia uma distribuição de baixo custo de US $ 1,30 por galão em 2015 18, ou € 0,30 por litro.

Impacto ambiental
Em comparação com as culturas de biocombustíveis terrestres, como milho ou soja, a produção de microalgas resulta em uma pegada de terra muito menos significativa devido à maior produtividade de óleo das microalgas do que todas as outras culturas oleaginosas. As algas também podem ser cultivadas em terras marginais, inúteis para cultivos comuns e com baixo valor de conservação, e podem usar água de aqüíferos salinos que não são úteis para a agricultura ou a bebida. As algas também podem crescer na superfície do oceano em sacos ou telas flutuantes. Assim, as microalgas poderiam fornecer uma fonte de energia limpa com pouco impacto no fornecimento de alimentos e água adequados ou na conservação da biodiversidade. O cultivo de algas também não requer subsídios externos de inseticidas ou herbicidas, eliminando qualquer risco de geração de fluxos de resíduos de pesticidas associados. Além disso, os biocombustíveis de algas são muito menos tóxicos e degradam-se muito mais prontamente do que os combustíveis derivados do petróleo. No entanto, devido à natureza inflamável de qualquer combustível, há potencial para alguns riscos ambientais se forem inflamados ou derramados, como pode ocorrer em um descarrilamento de trem ou vazamento de um duto. Este perigo é reduzido em comparação com os combustíveis fósseis, devido à capacidade de os biocombustíveis de algas serem produzidos de uma forma muito mais localizada e devido à menor toxicidade global, mas o risco ainda está presente. Portanto, os biocombustíveis de algas devem ser tratados de maneira semelhante aos combustíveis de petróleo no transporte e uso, com medidas de segurança suficientes em todos os momentos.

Estudos determinaram que a substituição de combustíveis fósseis por fontes de energia renováveis, como os biocombustíveis, tem a capacidade de reduzir as emissões de CO2 em até 80%. Um sistema baseado em algas poderia capturar aproximadamente 80% do CO2 emitido por uma usina de energia quando a luz solar estiver disponível. Embora este CO2 seja liberado mais tarde na atmosfera quando o combustível é queimado, este CO2 teria entrado na atmosfera independentemente. A possibilidade de reduzir as emissões totais de CO2 está, portanto, na prevenção da liberação de CO2 dos combustíveis fósseis. Além disso, comparado a combustíveis como diesel e petróleo, e mesmo comparado a outras fontes de biocombustíveis, a produção e combustão de biocombustível de algas não produz óxidos de enxofre ou óxidos nitrosos e produz uma quantidade reduzida de monóxido de carbono, hidrocarbonetos não queimados e emissão de outros poluentes nocivos. Como as fontes vegetais terrestres de produção de biocombustível simplesmente não têm capacidade de produção para atender às necessidades atuais de energia, as microalgas podem ser uma das únicas opções para a substituição completa de combustíveis fósseis.

A produção de microalgas também inclui a capacidade de usar resíduos salinos ou fluxos de resíduos de CO2 como fonte de energia. Isso abre uma nova estratégia para produzir biocombustível em conjunto com o tratamento de águas residuais, enquanto é capaz de produzir água limpa como subproduto. Quando usadas em um biorreator de microalgas, as microalgas colhidas capturarão quantidades significativas de compostos orgânicos, bem como contaminantes de metais pesados, absorvidos de fluxos de águas residuárias que, de outra forma, seriam diretamente descarregados em águas superficiais e subterrâneas. Além disso, este processo também permite a recuperação do fósforo dos resíduos, que é um elemento essencial, mas escasso na natureza – cujas reservas se esgotam nos últimos 50 anos. Outra possibilidade é o uso de sistemas de produção de algas para limpar a poluição proveniente de fontes não pontuais, em um sistema conhecido como depurador de grama de algas (ATS). Isso tem demonstrado reduzir os níveis de nitrogênio e fósforo em rios e outras grandes massas de água afetadas pela eutrofização, e estão sendo construídos sistemas capazes de processar até 110 milhões de litros de água por dia. O ATS também pode ser usado para o tratamento de poluição proveniente de fontes pontuais, como as águas residuais mencionadas acima, ou no tratamento de efluentes de animais.

Policulturas
Quase todas as pesquisas em biocombustíveis de algas concentraram-se no cultivo de espécies únicas, ou monoculturas, de microalgas. No entanto, a teoria ecológica e os estudos empíricos demonstraram que as policulturas de plantas e algas, isto é, grupos de múltiplas espécies, tendem a produzir rendimentos maiores do que as monoculturas. Experiências também mostraram que comunidades microbianas aquáticas mais diversas tendem a ser mais estáveis ​​ao longo do tempo do que comunidades menos diversificadas. Estudos recentes descobriram que policulturas de microalgas produziam rendimentos lipídicos significativamente mais elevados do que as monoculturas. As policulturas também tendem a ser mais resistentes a surtos de pragas e doenças, bem como à invasão de outras plantas ou algas. Assim, cultivar microalgas em policultura pode não apenas aumentar os rendimentos e a estabilidade dos rendimentos de biocombustível, mas também reduzir o impacto ambiental de uma indústria de biocombustível de algas.

Viabilidade econômica
Há claramente uma demanda por produção sustentável de biocombustível, mas se um biocombustível em particular será usado, em última análise, não depende da sustentabilidade, mas da eficiência de custos. Portanto, a pesquisa está se concentrando em cortar o custo da produção de biocombustível de algas até o ponto em que ele pode competir com o petróleo convencional. A produção de vários produtos de algas tem sido mencionada como o fator mais importante para tornar a produção de algas economicamente viável. Outros fatores são a melhoria da energia solar para a eficiência de conversão de biomassa (atualmente 3%, mas 5 a 7% é teoricamente atingível) e facilitando a extração de óleo das algas.

Em um relatório de 2007, uma fórmula foi obtida estimando o custo do óleo de algas para que fosse um substituto viável para o diesel de petróleo:

Com a tecnologia atual disponível, estima-se que o custo de produção de biomassa de microalgas seja de US $ 2,95 / kg para fotobiorreatores e de US $ 3,80 / kg para lagos abertos. Essas estimativas pressupõem que o dióxido de carbono está disponível sem custo. Se a capacidade anual de produção de biomassa for aumentada para 10.000 toneladas, o custo de produção por quilograma reduz-se para aproximadamente US $ 0,47 e US $ 0,60, respectivamente. Assumindo que a biomassa contém 30% de óleo por peso, o custo da biomassa para fornecer um litro de óleo seria de aproximadamente US $ 1,40 (US $ 5,30 / gal) e US $ 1,81 (US $ 6,85 / gal) para fotobiorreatores e pistas, respectivamente. Estima-se que o óleo recuperado da biomassa de menor custo produzida em fotobiorreatores custa US $ 2,80 / L, presumindo que o processo de recuperação contribua com 50% do custo do óleo recuperado final. Se os projetos de algas existentes puderem atingir metas de preço de produção de biodiesel inferiores a US $ 1 por galão, os Estados Unidos podem atingir sua meta de substituir até 20% dos combustíveis de transporte até 2020 usando combustíveis ambientalmente e economicamente sustentáveis ​​da produção de algas.

Considerando que problemas técnicos, como a colheita, estão sendo tratados com sucesso pela indústria, o alto investimento inicial de instalações de algas para biocombustíveis é visto por muitos como um grande obstáculo para o sucesso desta tecnologia. Apenas poucos estudos sobre a viabilidade econômica estão disponíveis publicamente e, muitas vezes, dependem dos poucos dados (geralmente apenas estimativas de engenharia) disponíveis no domínio público. Dmitrov examinou o fotobiorreactor da GreenFuel e estimou que o óleo de algas só seria competitivo a um preço do petróleo de US $ 800 por barril. Um estudo de Alabi et al. examinou pistas, fotobiorreatores e fermentadores anaeróbicos para produzir biocombustíveis a partir de algas e descobriu que os fotobiorreatores são muito caros para produzir biocombustíveis. As pistas podem ser econômicas em climas quentes, com custos de mão-de-obra muito baixos, e os fermentadores podem se tornar econômicos depois de melhorias significativas no processo. O grupo descobriu que o custo de capital, o custo de mão de obra e os custos operacionais (fertilizantes, eletricidade, etc.) são altos demais para que os biocombustíveis de algas sejam competitivos em custo com os combustíveis convencionais. Resultados semelhantes foram encontrados por outros, sugerindo que, a menos que formas novas e mais baratas de aproveitar as algas para a produção de biocombustíveis sejam encontradas, seu grande potencial técnico pode nunca se tornar economicamente acessível. Recentemente, Rodrigo E. Teixeira demonstrou uma nova reação e propôs um processo de colheita e extração de matérias-primas para a produção de biocombustíveis e produtos químicos que requer uma fração da energia dos métodos atuais, ao mesmo tempo em que extrai todos os constituintes das células.

Uso de subprodutos
Muitos dos subprodutos produzidos no processamento de microalgas podem ser usados ​​em várias aplicações, muitas das quais têm uma história de produção mais longa do que o biocombustível de algas. Alguns dos produtos não utilizados na produção de biocombustível incluem corantes e pigmentos naturais, antioxidantes e outros compostos bioativos de alto valor. Esses produtos químicos e excesso de biomassa têm encontrado numerosos usos em outras indústrias. Por exemplo, os corantes e óleos encontraram um lugar nos cosméticos, comumente como espessantes e agentes ligantes de água. As descobertas dentro da indústria farmacêutica incluem antibióticos e antifúngicos derivados de microalgas, bem como produtos de saúde naturais, que vêm crescendo em popularidade nas últimas décadas. Por exemplo, Spirulina contém numerosas gorduras poliinsaturadas (ômega 3 e 6), aminoácidos e vitaminas, bem como pigmentos que podem ser benéficos, como beta-caroteno e clorofila.

Vantagens

Facilidade de crescimento
Uma das principais vantagens do uso de microalgas como matéria-prima, quando comparada a culturas mais tradicionais, é que ela pode ser cultivada com muito mais facilidade. As algas podem ser cultivadas em terras que não seriam consideradas adequadas para o crescimento das culturas usadas regularmente. Além disso, as águas residuais que normalmente impedem o crescimento das plantas demonstraram ser muito eficazes no cultivo de algas. Por causa disso, as algas podem ser cultivadas sem ocupar terras aráveis ​​que seriam usadas para a produção de culturas alimentares, e os melhores recursos podem ser reservados para a produção normal das culturas. As microalgas também requerem menos recursos para crescer e pouca atenção é necessária, permitindo que o crescimento e o cultivo de algas seja um processo muito passivo.

Impacto na comida
Muitas matérias-primas tradicionais para o biodiesel, como o milho e a palma, também são usadas como ração para o gado em fazendas, bem como uma valiosa fonte de alimento para os seres humanos. Por causa disso, usá-los como biocombustível reduz a quantidade de alimentos disponíveis para ambos, resultando em um aumento do custo tanto da comida quanto do combustível produzido. O uso de algas como fonte de biodiesel pode aliviar esse problema de várias maneiras. Primeiro, as algas não são usadas como fonte primária de alimento para os seres humanos, o que significa que elas podem ser usadas apenas como combustível e haveria pouco impacto na indústria de alimentos. Em segundo lugar, muitos dos extractos de produtos residuais produzidos durante o processamento de algas para biocombustível podem ser utilizados como alimentos para animais suficientes. Esta é uma maneira eficaz de minimizar o desperdício e uma alternativa muito mais barata aos alimentos mais tradicionais à base de milho ou grãos.

Minimalização de resíduos
O cultivo de algas como fonte de biocombustível também demonstrou ter inúmeros benefícios ambientais e se apresentou como uma alternativa muito mais ecológica aos biocombustíveis atuais. Por um lado, é capaz de utilizar o escoamento superficial, água contaminada com fertilizantes e outros nutrientes que são um subproduto da agricultura, como sua principal fonte de água e nutrientes. Por isso, impede que essa água contaminada se misture com os lagos e rios que atualmente abastecem nossa água potável. Além disso, a amônia, os nitratos e os fosfatos que normalmente tornariam a água insegura, na verdade, servem como excelentes nutrientes para as algas, o que significa que menos recursos são necessários para cultivar as algas. Muitas espécies de algas usadas na produção de biodiesel são excelentes fixadores biológicos, o que significa que são capazes de remover o dióxido de carbono da atmosfera para usar como uma forma de energia para si próprios. Devido a isso, eles encontraram uso na indústria como uma forma de tratar gases de combustão e reduzir as emissões de gases de efeito estufa.

Desvantagens

Viabilidade comercial
O biodiesel de algas ainda é uma tecnologia relativamente nova. Apesar do fato de que a pesquisa começou há mais de 30 anos, ela foi suspensa em meados da década de 90, principalmente devido à falta de financiamento e a um custo relativamente baixo do petróleo. Nos próximos anos, os biocombustíveis de algas receberam pouca atenção; Não foi até o pico do gás no início dos anos 2000 que eventualmente houve uma revitalização na busca de fontes alternativas de combustível. Enquanto a tecnologia existe para colher e converter algas em uma fonte utilizável de biodiesel, ainda não foi implementada em uma escala grande o suficiente para suportar as necessidades energéticas atuais. Mais pesquisas serão necessárias para tornar a produção de biocombustíveis de algas mais eficiente, e neste momento ela está sendo retida pelos lobistas em apoio a biocombustíveis alternativos, como aqueles produzidos a partir de milho e grãos. Em 2013, Rex Tillerson, presidente e diretor executivo da Exxon Mobil, disse que, depois de se comprometer a gastar US $ 600 milhões em desenvolvimento em uma joint venture com a Synthetic Genomics de J. Craig Venter, as algas estão “provavelmente” a mais de “25 anos” , embora a Solazyme e a Sapphire Energy já tenham iniciado vendas comerciais em pequena escala em 2012 e 2013, respectivamente. Em 2017, a maioria dos esforços havia sido abandonada ou alterada para outros aplicativos, com apenas alguns remanescentes.

Estabilidade
O biodiesel produzido a partir do processamento de microalgas difere de outras formas de biodiesel no conteúdo de gorduras poliinsaturadas. As gorduras poliinsaturadas são conhecidas por sua capacidade de reter a fluidez em temperaturas mais baixas. Embora isso possa parecer uma vantagem na produção durante as temperaturas mais frias do inverno, as gorduras poliinsaturadas resultam em menor estabilidade durante as temperaturas sazonais regulares.

Pesquisa

Projetos atuais

Estados Unidos
O Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) é o principal laboratório nacional do Departamento de Energia dos EUA para pesquisa e desenvolvimento de energia renovável e eficiência energética. Este programa está envolvido na produção de energias renováveis ​​e eficiência energética. Uma de suas divisões mais atuais é o programa de biomassa, que está envolvido na caracterização de biomassa, tecnologias de conversão bioquímica e termoquímica, em conjunto com a engenharia e análise de processos de biomassa. O programa visa produzir tecnologias eficientes em termos energéticos, rentáveis ​​e amigas do ambiente, que apoiem as economias rurais, reduzam a dependência das nações em relação ao petróleo e melhorem a qualidade do ar.

Na Instituição Oceanográfica Woods Hole e na Instituição Oceanográfica da Filial Harbor, os efluentes de fontes domésticas e industriais contêm compostos orgânicos ricos que estão sendo usados ​​para acelerar o crescimento de algas. O Departamento de Engenharia Biológica e Agrícola da Universidade da Geórgia está explorando a produção de biomassa de microalgas usando efluentes industriais. Algaewheel, com sede em Indianapolis, Indiana, apresentou uma proposta para construir uma instalação em Cedar Lake, Indiana, que usa algas para tratar águas residuais municipais, usando o subproduto de lodo para produzir biocombustível. Uma abordagem semelhante está sendo seguida pela Algae Systems, uma empresa sediada em Daphne, Alabama.

A Sapphire Energy (San Diego) produziu petróleo bruto a partir de algas.

Solazyme (South San Francisco, Califórnia) produziu um combustível adequado para alimentar aeronaves a jato de algas.

A estação de Pesquisa Marinha em Ketch Harbor, Nova Escócia, está envolvida no cultivo de algas há 50 anos. O National Research Council (Canadá) (NRC) e o Programa Nacional de Subprodutos forneceram US $ 5 milhões para financiar este projeto. O objetivo do programa foi construir uma planta-piloto de cultivo de 50 mil litros nas instalações do porto de Ketch. A estação tem estado envolvida na avaliação da melhor forma de cultivar algas para biocombustível e está envolvida na investigação da utilização de numerosas espécies de algas nas regiões da América do Norte. O NRC uniu forças com o Departamento de Energia dos Estados Unidos, o Laboratório Nacional de Energia Renovável no Colorado e o Sandia National Laboratories no Novo México.

Europa
As universidades do Reino Unido que trabalham na produção de óleo de algas incluem: Universidade de Manchester, Universidade de Sheffield, Universidade de Glasgow, Universidade de Brighton, Universidade de Cambridge, University College de Londres, Imperial College London, Cranfield University e Newcastle University. Na Espanha, também é relevante a pesquisa realizada pelo Instituto de Bioquímica Vegetal e Fotosíntesis do CSIC (Grupo de Biotecnologia de Microalgas, Sevilha).

A European Algae Biomass Association (EABA) é a associação europeia que representa tanto a pesquisa quanto a indústria no campo das tecnologias de algas, atualmente com 79 membros. A associação está sediada em Florença, na Itália. O objetivo geral da EABA é promover intercâmbio e cooperação mútua no campo da produção e uso de biomassa, incluindo usos de biocombustíveis e todas as outras utilidades. Visa criar, desenvolver e manter a solidariedade e os laços entre os seus membros e defender os seus interesses a nível europeu e internacional. Seu principal objetivo é atuar como um catalisador para fomentar sinergias entre cientistas, industriais e tomadores de decisão para promover o desenvolvimento de pesquisa, tecnologia e capacidades industriais no campo das algas.

As inovações do CMCL e a Universidade de Cambridge estão realizando um estudo detalhado do projeto de uma usina de C-FAST (Combustíveis negativos de carbono derivados de Algal e Solar Technologies). O objetivo principal é projetar uma planta piloto que possa demonstrar a produção de combustíveis de hidrocarboneto (incluindo diesel e gasolina) como portadores sustentáveis ​​de energia de carbono negativo e matérias-primas para a indústria de commodities químicas. Este projeto apresentará relatório em junho de 2013.

A Ucrânia planeja produzir biocombustível usando um tipo especial de alga.

O Projeto de Cluster de Algas da Comissão Européia, financiado pelo Sétimo Programa-Quadro, é composto por três projetos de biocombustível de algas, cada um buscando projetar e construir uma instalação de biocombustível de algas que cubra 10 ha de terra. Os projetos são BIOFAT, All-Gas e InteSusAl.

Como vários combustíveis e produtos químicos podem ser produzidos a partir de algas, sugeriu-se investigar a viabilidade de vários processos de produção (extração / separação convencional, liquefação hidrotérmica, gaseificação e pirólise) para aplicação em uma biorrefinaria de algas integrada.

Índia
Indústrias de dependência em colaboração com Algenol, EUA encomendou um projeto piloto para produzir bio-óleo de algas no ano de 2014. Spirulina que é uma alga rica em proteínas é comercialmente cultivada na Índia. As algas são usadas na Índia para tratar o esgoto em tanques de oxidação abertos / naturais. Isso reduz a demanda biológica de oxigênio (DBO) do esgoto e também fornece biomassa de algas que pode ser convertida em combustível.

De outros
A Algae Biomass Organisation (ABO) é uma organização sem fins lucrativos cuja missão é “promover o desenvolvimento de mercados comerciais viáveis ​​para produtos renováveis ​​e sustentáveis ​​derivados de algas”.

A National Algae Association (NAA) é uma organização sem fins lucrativos de pesquisadores de algas, empresas de produção de algas e a comunidade de investimentos que compartilham o objetivo de comercializar o óleo de algas como matéria-prima alternativa para os mercados de biocombustíveis. O NAA oferece aos seus membros um fórum para avaliar eficientemente várias tecnologias de algas para possíveis oportunidades iniciais de empresas.

A Pond Biofuels Inc., em Ontário, Canadá, possui uma planta piloto em funcionamento, na qual as algas são cultivadas diretamente das emissões da chaminé de uma fábrica de cimento e secadas usando calor residual. Em maio de 2013, a Pond Biofuels anunciou uma parceria com o Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá e a Canadian Natural Resources Limited para construir uma biorrefinaria de algas em escala de demonstração em um local de areias petrolíferas perto de Bonnyville, Alberta.

A Ocean Nutrition Canada, em Halifax, Nova Escócia, Canadá, encontrou uma nova cepa de algas que parece capaz de produzir petróleo a uma taxa 60 vezes maior do que outros tipos de algas sendo usados ​​para a geração de biocombustíveis.

A VG Energy, uma subsidiária da Viral Genetics Incorporated, afirma ter descoberto um novo método para aumentar a produção de lipídeos de algas ao interromper as vias metabólicas que, de outra forma, desviariam a energia fotossintética para a produção de carboidratos. Usando essas técnicas, a empresa afirma que a produção de lipídios poderia ser aumentada várias vezes, potencialmente tornando os biocombustíveis de algas competitivos em termos de custo com os combustíveis fósseis existentes.

A produção de algas a partir da descarga de água quente de uma usina nuclear foi testada por Patrick C. Kangas na Peach Bottom Nuclear Power Station, de propriedade da Exelon Corporation. Este processo aproveita a água de temperatura relativamente alta para sustentar o crescimento de algas, mesmo durante os meses de inverno.

Empresas como a Sapphire Energy e a Bio Solar Cells estão usando engenharia genética para tornar a produção de combustível de algas mais eficiente. De acordo com Klein Lankhorst da Bio Solar Cells, a engenharia genética poderia melhorar muito a eficiência do combustível, já que as algas podem ser modificadas para construir apenas cadeias curtas de carbono, em vez de longas cadeias de carboidratos. A Sapphire Energy também usa mutações induzidas quimicamente para produzir algas adequadas para uso como cultura.

Alguns interesses comerciais em sistemas de cultivo de algas em larga escala estão procurando se ligar a infra-estruturas existentes, como fábricas de cimento, usinas elétricas a carvão ou instalações de tratamento de esgoto. Essa abordagem altera os resíduos em recursos para fornecer as matérias-primas, CO2 e nutrientes para o sistema.

Um estudo de viabilidade usando microalgas marinhas em um fotobiorreator está sendo feito pelo Consórcio Internacional de Pesquisa sobre Margens Continentais da Universidade Jacobs de Bremen.

O Departamento de Ciências Ambientais da Universidade Ateneo de Manila, nas Filipinas, está trabalhando na produção de biocombustível a partir de uma espécie local de algas.

Engenharia genética
Algas de engenharia genética têm sido usadas para aumentar a produção de lipídios ou taxas de crescimento. A pesquisa atual em engenharia genética inclui a introdução ou remoção de enzimas. Em 2007, Oswald et al. introduziu uma monoterpeno sintase do manjerico em Saccharomyces cerevisiae, uma estirpe de levedura. Esta sintase de monoterpeno particular provoca a síntese de novo de grandes quantidades de geraniol, enquanto também o secreta no meio. O geraniol é um componente primário no óleo de rosas, no óleo de palmarosa e no óleo de citronela, além de óleos essenciais, tornando-o uma fonte viável de triacilglicerídeos para a produção de biodiesel.

A enzima ADP-glicose pirofosforilase é vital na produção de amido, mas não tem ligação com a síntese lipídica. A remoção desta enzima resultou no sta6 mutante, que apresentou aumento do conteúdo lipídico. Após 18 horas de crescimento em meio deficiente em azoto, os mutantes sta6 tinham em média 17 ng de triacilglicerídeos / 1000 células, em comparação com 10 ng / 1000 células em células WT. Este aumento na produção de lipídios foi atribuído à realocação de recursos intracelulares, uma vez que as algas desviaram energia da produção de amido.

Em 2013, os pesquisadores usaram um “knock-down” de enzimas redutoras de gordura (lipase / fosfolipase multifuncional / aciltransferase) para aumentar os lipídios (óleos) sem comprometer o crescimento. O estudo também introduziu um processo eficiente de triagem. As estirpes silenciadoras 1A6 e 1B1 que expressam anti-sentido continham um teor lipídico superior a 2,4 e 3,3 vezes durante o crescimento exponencial e um teor lipídico superior a 4,1 e 3,2 vezes após 40 horas de privação de silício.

Programas de financiamento
Numerosos programas de financiamento foram criados com o objetivo de promover o uso de energias renováveis. No Canadá, a iniciativa de capital para biocombustíveis eco-agricultura (ecoABC) oferece US $ 25 milhões por projeto para ajudar os agricultores na construção e expansão de uma instalação de produção de combustível renovável. O programa tem US $ 186 milhões reservados para esses projetos. O programa de desenvolvimento sustentável (SDTC) também aplicou US $ 500 milhões ao longo de 8 anos para auxiliar na construção de combustíveis renováveis ​​de última geração. Além disso, nos últimos dois anos, US $ 10 milhões foram disponibilizados para pesquisa e análise de combustíveis renováveis.

Na Europa, o Sétimo Programa-Quadro (FP7) é o principal instrumento de financiamento da pesquisa. Da mesma forma, o NER 300 é um portal independente, não oficial, dedicado a projetos de integração de energia renovável e redes. Outro programa inclui o programa Horizonte 2020, que terá início em 1 de janeiro, e reunirá o programa-quadro e outros financiamentos comunitários em matéria de inovação e investigação num novo sistema de financiamento integrado.

O programa de desenvolvimento de matéria-prima da American NBB está abordando a produção de algas no horizonte para expandir o material disponível para o biodiesel de maneira sustentável.