Esta puesta en marcha de $ 1.5 mil millones prometió entregar combustibles limpios tan baratos como el gas. Los expertos son profundamente escépticos.

El verano pasado, los inversionistas se reunieron en el estacionamiento de un almacén reconvertido en Santa Cruz, California.

Rob McGinnis, el fundador y director ejecutivo de Prometheus Fuels, estaba listo para mostrar su "Maxwell Core". El dispositivo en forma de tubería está repleto de una membrana plagada de nanotubos de carbono, que forman poros que separan los alcoholes del agua.

Ese día, se conectó a un tanque lleno de ambos. Mientras McGinnis explicaba cómo funcionaba la tecnología, su personal la usó para llenar el tanque de una motocicleta Harley-Davidson. El alcohol se filtró a través de la membrana, concentrándolo lo suficiente como para hacer funcionar el vehículo, que se había convertido para funcionar con combustible, dice.

Luego se invitó a los asistentes a dar una vuelta en la Harley.

Fue una demostración teatral de la tecnología clave para el argumento seductor de McGinnis: Prometheus transformará el sector mundial de los combustibles extrayendo gases de efecto invernadero del aire y convirtiéndolos en combustibles neutros en carbono que son tan baratos como los sucios y convencionales.

Los inversores han arrojado dinero a la empresa. Prometheus dice que ha recaudado más de $ 50 millones del brazo de inversión de BMW, el gigante naviero Maersk, Y Combinator y otros. La startup ya ha llegado a acuerdos para vender millones de galones de sus combustibles a American Airlines y otras compañías de aviación. Obtuvo un reconocimiento en un anuncio de la administración Biden que detalla los esfuerzos de EE. UU. para cambiar hacia combustibles de aviación sostenibles. Y tras cerrar su ronda de riesgo en septiembre pasado, la compañía anunció que estaba valorada en más de 1.500 millones de dólares.

¿El único problema? Hay poca evidencia disponible de que realmente pueda estar a la altura de sus elevadas afirmaciones.

McGinnis y su personal han construido un prototipo que combina la membrana de nanotubos con un dispositivo que succiona el dióxido de carbono y una nueva celda electroquímica. El sistema convierte el carbono capturado en alcoholes y luego los concentra, evitando lo que de otro modo sería un paso de destilación costoso y que consume mucha energía, así como otros costos.

Una versión a escala comercial funcionaría con energía renovable y agregaría una etapa final: convertir esos alcoholes en formas sintéticas de gasolina, diésel y combustible para aviones. McGinnis ha afirmado que los combustibles resultantes serán "competitivos en precio" con los derivados de combustibles fósiles y no emitirán más gases de efecto invernadero que los que el proceso elimina del aire.

La tecnología no se parecería en nada a las enormes refinerías de las que depende el mundo para sus combustibles de transporte. Serían unidades modulares que podrían construirse en cualquier lugar, a un precio relativamente bajo. En abril pasado, Prometheus anunció que espera tener medio millón de estas plantas en funcionamiento para 2030. En conjunto, podrían producir alrededor de 50 mil millones de galones de combustible por año y absorber casi 7 mil millones de toneladas de dióxido de carbono para fines de la década.

Si estos combustibles pudieran producirse a los costos y en las escalas declaradas, Prometheus bien podría reformar el mercado energético mundial. Ofrecería una forma sencilla de neutralizar las emisiones de los automóviles y camiones que ya circulan por las carreteras, así como las flotas mundiales de barcos y aviones. Y reduciría la presión para seguir extrayendo combustibles fósiles y construyendo refinerías de petróleo, aliviando el control de los petroestados y la adicción mundial al petróleo.

Pero las afirmaciones de Prometheus han llamado la atención de investigadores, empresarios y capitalistas de riesgo. Varios expertos que han revisado una presentación para inversores obtenida por MIT Technology Review dudan de que la empresa pueda alcanzar los costos reclamados.

"Es ridículo", dice Eric McFarland, profesor de ingeniería química en la Universidad de California, Santa Bárbara. "Es la burbuja tecnológica otra vez", agregó más tarde. “La gente está invirtiendo dinero en muchas cosas que finalmente nunca funcionarán, y esta es una de ellas”.

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Otros son escépticos de que una pequeña empresa nueva haya integrado silenciosamente química de vanguardia, catalizadores novedosos y una membrana innovadora en un solo paquete rentable que escalará fácilmente a niveles comerciales. Señalan que la compañía no ha demostrado públicamente un sistema que funcione completamente, no ha presentado el proceso a una revisión por pares ni ha proporcionado información más detallada sobre cómo funciona, ni siquiera a algunos inversores potenciales.

El hecho de que la empresa no cumpliera con creces sus propios objetivos de suministro de combustibles sintéticos al mercado ha suscitado más dudas. McGinnis dijo originalmente que Prometheus vendería su gasolina alternativa a $3 el galón en algún momento de 2020, lo que reduciría el precio del combustible vendido en la bomba. En cambio, dos años más tarde, la compañía aún tiene que armar un dispositivo integrado que genere combustibles que podrían impulsar vehículos estándar en la actualidad.

Todo esto ha creado una percepción entre algunos de que McGinnis, un estudiante de teatro y dramaturgo antes de obtener un doctorado en ingeniería ambiental de Yale, es un poco un showman. Es probable que sus afirmaciones audaces hayan ayudado a la compañía a lograr acuerdos, dicen los observadores, pero ha hecho que sea más difícil descifrar la realidad de la exageración.

La mayoría de los observadores externos con los que habló MIT Technology Review todavía creen que podrían pasar décadas antes de que las fábricas de captura de carbono puedan escupir combustibles tan baratos como nosotros podemos desenterrarlos. Algunos piensan que nunca lo harán.

electrocombustibles

Prometheus, y algunas otras empresas emergentes que trabajan para producir combustibles a partir del carbono capturado, describen el producto final como "electrocombustibles", ya que el proceso transformaría efectivamente la energía en electricidad en combustibles líquidos. La promesa es que podrían proporcionar una pieza faltante en el rompecabezas climático: una fuente de energía neutral en carbono para todo el sector del transporte.

Las baterías funcionan bien para los vehículos de pasajeros eléctricos, pero aún llevará décadas reemplazar a todos los automóviles y camiones del mundo y construir la infraestructura de carga necesaria. Y nadie espera que las baterías alimenten grandes barcos y aviones en el corto plazo.

Es simplemente difícil superar la densidad de energía y la conveniencia de los combustibles de hidrocarburos líquidos. Son baratos y fáciles de enviar, almacenar y quemar, dice Merritt Dailey, investigadora del Centro de Emisiones de Carbono Negativo de la Universidad Estatal de Arizona.

Los electrocombustibles ofrecen una forma de continuar usando dichos combustibles, junto con nuestra infraestructura existente, sin agregar más gases de efecto invernadero de los que elimina el proceso. El camino más claro para producir estos combustibles es construir plantas de captura directa de aire que usen sorbentes o solventes para capturar el dióxido de carbono. Por separado, los dispositivos conocidos como electrolizadores pueden dividir el agua para producir una forma limpia de hidrógeno, que luego puede reaccionar con el carbono para producir hidrocarburos.

Concepto de embudo de combustibles de carbono neto cero

MAX-O-MATIC

Todo eso es química sencilla, y es el camino que sigue uno de los rivales de Prometheus, Carbon Engineering. En 2017, la empresa, con sede en la Columbia Británica, añadió la capacidad de producir combustibles a partir del carbono capturado en su planta piloto de Squamish. Además, anunció planes a fines del año pasado para comenzar el trabajo de diseño en una planta comercial cerca de Merritt, BC, que podría producir más de 25 millones de galones de gasolina, diesel y combustible para aviones con bajas emisiones de carbono por año.

Pero el problema es que los equipos de captura directa de aire y los electrolizadores son costosos de construir y operar. Se requiere una cantidad considerable de calor para separar el dióxido de carbono recolectado de los sorbentes y concentrar el gas; y se necesita mucha electricidad para alimentar los electrolizadores.

Un estudio sobre electrocombustibles del año pasado en Environmental Science & Technology encontró que con tecnologías estándar, incluso a escala comercial completa, un equivalente de gasolina costaría alrededor de $ 16.80 por galón. Estimó que los costos podrían caer a alrededor de $ 6,40 en la próxima década y $ 3,60 para 2050, pero solo si hay reducciones importantes de costos en el equipo y la electricidad necesarios.

Dados estos costos, la mayoría de los observadores creen que los electrocombustibles no se afianzarán en el mercado sin mandatos de emisiones, precios elevados del carbono u otras políticas de apoyo. Carbon Engineering, por ejemplo, dice que confía en los subsidios del gobierno para que la economía funcione.

Pero Prometheus promete que sus combustibles competirán directamente con los derivados del petróleo, en gran parte porque está evitando pasos clave que hacen que otros electrocombustibles sean tan caros. Además, la compañía afirma que no pasarán décadas antes de que esto suceda, sino solo unos pocos años.

Subcotización de gasolina

En 2012, McGinnis dejó una startup de desalinización que cofundó, Oasys Water, pero continuó trabajando en formas de mejorar una pieza central de la tecnología: las membranas.

Llegó a centrarse en el potencial de los nanotubos de carbono, que pueden diseñarse para absorber o rechazar ciertos compuestos. Pasó años descubriendo cómo incrustarlos en láminas de plástico, alineándolos perpendicularmente a la superficie para crear poros selectivos en los materiales.

Fue coautor de un artículo de 2018 en Science Advances que demostró que podía fabricar membranas de nanotubos de carbono que eran efectivas para rechazar la sal y el sulfato de magnesio. Refinamientos y experimentos adicionales produjeron nanotubos con aberturas lo suficientemente grandes como para permitir el paso de moléculas de alcohol complejas, mientras que el interior tendía a repeler el agua. McGinnis se convenció de que podía usar la tecnología para simplificar un paso costoso y complejo en un camino para producir combustibles sintéticos.

A fines de 2018, McGinnis respondió al llamado de Y Combinator para que las empresas emergentes de eliminación de carbono se aplicaran a su programa de aceleración y entraron, lo que, según él, marcó la formación de Prometheus Fuels.

Durante el Demo Day de YC en San Francisco en marzo siguiente, McGinnis se subió al escenario para dar su discurso a la multitud de inversionistas y mostrar un prototipo del tamaño de un refrigerador del dispositivo que había completado días antes del evento.

Tenía una fuga y no funcionaba, escribió Science en ese momento, pero eso no le impidió hacer una afirmación audaz: “Hoy, la gasolina se vende a $3.50 el galón en California. El próximo año, lo venderemos a $3 por galón”.

El proceso

El proceso se divide en cuatro etapas principales, según los materiales para inversores de Prometheus.

En el primer paso, los ventiladores industriales aspiran aire y lo soplan a través de una mezcla de agua y otros compuestos, que según McGinnis podría incluir carbonato de sodio. Eso luego reacciona fácilmente con las moléculas de dióxido de carbono en el aire, cambiando gran parte del carbonato a bicarbonato.

La solución resultante luego pasa a una celda similar a una batería con una membrana en el medio y electrodos en cada extremo, que usa electricidad para provocar una serie de reacciones químicas que producen alcoholes complejos. Está equipado con un catalizador basado en tecnología con licencia del Laboratorio Nacional de Oak Ridge. En una descripción anterior, ese laboratorio dijo que había desarrollado un catalizador hecho de pequeños picos de carbono incrustados con nanopartículas de cobre. Cuando se aplicó un voltaje, convirtió el dióxido de carbono disuelto en agua en etanol "con un rendimiento del 63%".

Las membranas de nanotubos de carbono de Prometheus entran en juego en el paso tres, separando los alcoholes del agua.

Y en un paso final, se utilizan diferentes catalizadores para combinar los alcoholes y convertirlos en gasolina sintética, diésel o combustible para aviones. En 2020, Prometheus obtuvo la licencia de una tecnología separada del laboratorio de Oak Ridge que se puede usar para producir combustible para aviones a partir de etanol, a través de un proceso de varios pasos que se basa en un catalizador novedoso aunque no especificado.

El proceso general es sustancialmente diferente del que están tomando otras compañías que convierten el carbono capturado en combustibles. Como explicó McGinnis en un comentario de Joule, los sistemas Prometheus pueden operar bajo una presión atmosférica estándar ya temperatura ambiente. La tecnología también evita la energía térmica necesaria para producir dióxido de carbono concentrado, así como los costos de capital de un electrolizador dedicado a producir hidrógeno. En cambio, afirma la compañía, puede sintetizar alcoholes directamente a partir de dióxido de carbono disuelto en agua y luego convertirlos en combustibles estándar.

Si realmente han averiguado cómo hacer esto, “podría conducir a ahorros significativos de energía y costos”, dice Evan David Sherwin, investigador postdoctoral en Stanford que produjo el estudio Environmental Science & Technology.

Una de las últimas diapositivas en los materiales para inversionistas muestra una estación de combustible con la marca Prometheus, con un letrero de neón rojo que dice "Cero carbono neto" que anuncia precios de gasolina de $ 3.50 por galón y diesel a $ 3.75, muy por debajo de los precios promedio actuales de EE. UU.

'Fuera sobre sus esquís'

Más tarde, McGinnis retrasó su fecha objetivo para la entrega de combustibles y dijo en ese artículo de Joule de marzo de 2020: “Proyectamos que al juntar todos estos avances, será posible ofrecer gasolina renovable a partir de [captura directa de aire] CO2-a- combustibles dentro de los próximos dos años cuyo precio sea competitivo con la gasolina fósil”.

Cuando se le preguntó acerca de esa línea, David Keith, profesor de Harvard y fundador de Carbon Engineering, se burló de ella en un correo electrónico: “Proyecto que al juntar de manera óptima todas mis ideas inteligentes, debería ser posible, dentro de los próximos dos años, para mí. para enviar un ascenso de 5.13b [un grado de escalada en roca muy difícil] mientras es elegido miembro de la Academia Nacional y también lanza una iniciativa que cataliza las interconexiones globales bajo el océano [línea de transmisión eléctrica de corriente continua y alto voltaje]”.

Ambos plazos autoimpuestos de Prometheus ya han pasado.

McGinnis culpa de los retrasos a la pandemia y a los problemas posteriores de la cadena de suministro, y se niega a especificar cuándo la empresa venderá gasolina en el surtidor. “Siento que me metí en problemas porque predije cosas y luego sucedió el covid”, dice.

Pero luego agrega que si "todo sale como queremos", podrían demostrar el combustible a finales de este año y "tal vez" comenzar a enviarlo comercialmente en 2023.

Otros temas también han llamado la atención de observadores externos.

El primero es el costo de la energía solar con el que cuenta Prometheus para sus estimaciones de costos: 2 centavos por kilovatio-hora, que, según McGinnis, se basó en la noticia de que la ciudad de Los Ángeles había negociado un contrato para comprar energía renovable por esa cantidad.

concepto de combustibles de carbono neto cero

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Pero las cifras de Los Ángeles reflejaron un contrato de 25 años con un cliente gigante que pudo asegurar tarifas que probablemente no se pagarían a una sola planta. Los costos no subsidiados si construye y extrae energía directamente de un gran proyecto solar en las partes más soleadas de los EE. UU. es de alrededor de 3 centavos por kilovatio-hora, dice Ramez Naam, un inversionista de energía limpia centrado en el sector solar, que es optimista sobre los electrocombustibles. . Y los costos aumentan a partir de ahí si una planta consume energía desde más lejos.

“Creo que están un poco perdidos”, dice, aunque agrega que los costos de la energía solar podrían alcanzar los niveles que la compañía está proyectando en algún momento de esta década.

Depender completamente de la electricidad limpia, que es crucial para que las matemáticas de carbono neutral funcionen, crea otras limitaciones. Para operar de manera rentable y depender únicamente de la energía solar o eólica, las plantas en sí deberán ser muy baratas, altamente automatizadas y capaces de aumentar y disminuir de manera flexible a medida que fluctúan los niveles de generación de electricidad. O necesitarán incorporar almacenamiento de energía, como grandes bancos de baterías, lo que aumentaría significativamente los costos. En algunas regiones, las plantas también podrían depender de fuentes constantes de energía libre de carbono, como la nuclear, la geotérmica o una combinación de recursos eólicos y solares que se equilibran en gran medida entre sí.

Cuando se le preguntó acerca de los problemas planteados por la energía renovable variable, McGinnis dijo en un correo electrónico que las fraguas de combustible están diseñadas para operar de manera flexible, encendiéndose y apagándose rápidamente según la disponibilidad y el precio de la electricidad. Las instalaciones también pueden depender del hidrógeno que generan como subproducto para ejecutar el proceso en ciertas circunstancias, agregó.

Quizás la pregunta más importante es qué tan bien funcionarán fuera del laboratorio las diversas partes experimentales del sistema de Prometheus, particularmente las celdas electroquímicas que producen alcoholes.

Sean McCoy, profesor asistente en el departamento de ingeniería química y petrolera de la Universidad de Calgary, dice que los grupos académicos también han explorado partes clave de este proceso. Pero agrega que es sobre todo la investigación en etapa inicial la que se ha topado con desafíos, y señala que otros que trabajan en un proceso electroquímico para convertir dióxido de carbono en alcohol han producido "rendimientos muy bajos".

¿Es técnicamente posible hacerlo de la manera que proponen? Sí”, escribió en un correo electrónico. “Pero, a menos que hayan resuelto algunos problemas importantes en la parte delantera, es probable que pasen muchos años antes de que esto sea una realidad comercial. ¿Pueden hacerlo a un precio que sea competitivo con el fósil (sin subsidios ni fijación de precios del carbono…)? Lo dudo.â€

McFarland agrega que sería muy costoso llevar a cabo la extensa serie de reacciones necesarias para generar alcoholes complejos, dado el alto costo de las celdas electroquímicas y la electricidad requerida.

“Incluso si les cuesta solo 2 centavos [por kilovatio-hora], no podrán competir con los combustibles fósiles”, dijo en un correo electrónico.

De hecho, algunos piensan que es poco probable que alguna empresa o proceso pueda producir combustibles sintéticos a partir de la captura directa de aire a costos equivalentes, dado el costoso hardware, los requisitos de electricidad y la capacidad de las principales naciones productoras de petróleo para reducir el costo. de los combustibles fósiles optando por producir más petróleo.

“Para empezar, no se puede vencer la energía gratuita del sol que entró en las plantas que formaron combustibles fósiles”, dice McCoy. "Ese es el desafío".

También es llamativo para algunos que Breakthrough Energy Ventures, Carbon Direct y Lowercarbon Capital, tres destacadas firmas de capital de riesgo con reputación de rigor científico y un enfoque en la eliminación de carbono, no han invertido en la empresa. Las fuentes de riesgo dicen que el costo final y las afirmaciones técnicas parecían muy poco probables, y que McGinnis no les permitiría examinar a fondo ciertas afirmaciones científicas, lo que se vio como una señal de alerta.

Sherwin de Stanford dice que el proceso "no parece una locura", pero señala que algunas de las suposiciones de costo y eficiencia de Prometheus parecen "muy agresivas".

Plantea otra cuestión, señalando que cualquier empresa que trabaje con electrocombustibles deberá operar abiertamente, o estar sujeta a supervisión, para asegurarse de que el producto final sea realmente neutro en carbono.

“Va a ser muy importante que los fabricantes de hidrocarburos sintéticos tengan una verificación muy transparente y clara de la fuente en cada paso”, dice. “Porque no serÃa nada difÃcil tener una caja mágica y vender gasolina†.

'Al doblar la esquina'

En una respuesta enviada por correo electrónico a estos problemas, McGinnis dijo que la compañía utilizará un medio imparcial de certificación de carbono neutral cuando esté disponible. Agregó que habrá formas adicionales de verificar cómo se produjeron los combustibles, incluso a través del análisis del carbono.

Hizo hincapié en que los materiales para inversores no se diseñaron como un documento independiente, y señaló que también proporcionaron a algunas empresas información adicional sobre su proceso a través de una presentación oral y otros materiales.

“Cualquiera que solo haya podido leer el pitch deck pero no lo recibió como parte de un pitch se perderá un contexto importante”, escribió, y agregó que los escépticos que no tenían otros conflictos se convencerían “si tenían acceso a nuestros datos, modelos y métodos”.

McGinnis dijo que la compañía ha limitado cuánto comparte sobre su proceso para proteger la propiedad intelectual, incluso a empresas de riesgo que habían invertido en empresas competidoras. Él dice que les pidió a tales firmas que confiaran en la debida diligencia técnica que la compañía había obtenido de consultores externos.

McGinnis también se negó previamente a discutir ciertas partes del proceso en detalle con MIT Technology Review, citando razones similares.

"Tenemos algunos trucos para los que solicitamos patentes y algunos secretos comerciales que me encantaría compartir con ustedes", dice McGinnis. “Pero todavía estamos en el proceso de finalizar algunas de las patentes”.

Pero sugiere que Prometheus no enfrenta desafíos científicos en este punto, diciendo que "no hay nada entre nosotros y el envío de combustible que no sea escalar". Ahora que la compañía ha aumentado su ronda de financiación de la Serie B, planea contrate rápidamente y avance mucho más rápido.

McGinnis agrega que ya comenzaron a hablar con los reguladores sobre los pasos que deberían tomar para vender el combustible directamente.

Los inversores de Prometheus también siguen siendo optimistas.

Marcus Behrendt, director ejecutivo de BMW i Ventures, el brazo de riesgo del gigante automotriz, dice que su grupo está "muy seguro" de que Prometheus va por buen camino y que sus combustibles neutrales en carbono están "a la vuelta de la esquina".

"Si tiene éxito, esto va a ser un gran cambio de juego, y las probabilidades no están en su contra", dice Behrendt.

McGinnis dice que siempre es seguro ser cínico y asumir que las nuevas empresas fracasarán, porque la gran mayoría lo hace. Pero, agrega, entonces también te perderás ese raro que ofrece un avance genuino.

“Entiendo que la gente diga: 'Lo creeré cuando lo vea'”, dice. “Es por eso que es tan hermoso que no necesitamos el permiso de nadie más para ir al mercado. Porque o enviamos combustible o no lo hacemos”.