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Betting on Blue Crude
At Sunfire, German engineers have created a climate-neutral fuel to replace crude oil. The next challenge: Making it economically viable.
Franz Hubik, Handelsblatt (Germany)
Read more on Les Affaires (in French) and Il Sole (in Italian).
Nils Aldag likes to use colored markers to give his arguments greater weight. On one recent afternoon, the young entrepreneur stepped up to a whiteboard and drew a chart with black, red and green bars. Each stood for a different energy source. He wrote “Oil” in big letters underneath the largest bar, “Gas” beneath the second-largest and “Electricity” below the smallest. “The world we live in goes around thanks to fossil fuels,” explained Aldag. “Our entire infrastructure is geared toward oil and gas.”
In Germany today, more than a third of all electricity is generated by solar, wind and water energy. But renewables account for less than 14 percent of the energy used in the heat, chemical and transportation industries. “Not all products made using these fuels can be made using green energy,” explained the 31-year-old Aldag. “Everyday items from sports shoes to cosmetics would be unthinkable without crude.” The result is that oil and gas still account for more than 60 percent of energy use.
Aldag has a solution: Blue Crude, a climate-neutral oil replacement. Thousands of products that typically depend on oil can be manufactured using this synthetic “miracle fluid.” It may sound like some sort of futuristic alchemy, but it is already a reality at the Sunfire plant in south Dresden. Founded in 2010 by Aldag and his colleagues, Carl Berninghausen and Christian von Olshausen, the company has some 100 employees and is a specialist in reversible electrolysis and fuel cell technology.
Sunfire has to date produced three tons of Blue Crude using its patented process, which harnesses green energy to efficiently make hydrocarbon molecules. This is how it works: Wind or solar energy is used to power electrolyzers, which use high pressure to split steam into hydrogen and oxygen. Carbon dioxide is then added to the green hydrogen and reduced to carbon monoxide. The process culminates in the formation of Blue Crude, which can be processed in refineries to create waxes, lubricants or fuel for cars and planes.
Synthetic fuels differ from their natural counterparts in that they are “crystal-clear instead of jet-black,” explained Aldag. They do not contain sulphur or other impurities; when burned, they produce nitrogen oxide, but according to Aldag, it is “easily filtered out.” The oil substitute’s major advantage is its ability to be integrated perfectly into existing infrastructure—from refineries to gas stations to combustion engines.
The Blue Crude concept has been well received by industry. The Bavarian car firm Audi and the world’s largest aircraft manufacturer, Boeing, are both project partners. Prominent investors include the French oil company Total, the Czech energy company ČEZ and the investment fund Electranova Capital; insurance giant Allianz and automobile maker PSA are also sponsors.
There is, however, a fundamental problem with Sunfire’s business model: Oil and gas are so cheap that producing Blue Crude doesn’t currently make financial sense. “When it comes to fossil fuels, nature has done all the work during thousands of years. Imitating this process artificially is expensive,” said Michael Starner, professor for Energy Sources and Energy Networks at Regensburg Technical University. “Oil and gas will remain more affordable than Blue Crude until the price of carbon dioxide climbs to well over €100 per ton.” At present, European industries are required to pay less than €7 for each ton of carbon dioxide they emit.
Aldag has asked the government to do something about this. If the entire economy is to be decarbonized, synthetic fuels will be needed in the chemicals industry and for heavy-duty transport, sectors where green energy and batteries often come up against physical limits.
There are other cost issues as well. Much like the case of photovoltaics 20 years ago, electrolyzers will have to come down in price drastically to make Blue Crude competitive. And currently, none of Sunfire’s production is automated; everything is manufactured by hand. “With mass production, we would be able to achieve enormous economies of scale,” said Aldag. Sunfire, together with partners in Norway, has plans to move in that direction: By 2020, they intend to be producing 8,000 tons of Blue Crude annually in a large-volume facility.
Sunfire currently generates turnover of as much as €10 million per year through its demonstration projects. In the long term, Aldag hopes to take in billions. His goal? “I would like Sunfire to be tomorrow’s Linde or Air Liquide,” he said. “But dependent on renewable energies.”
Pour donner davantage de poids à ses arguments, Nils Aldag, 31 ans, se plaît à utiliser des marqueurs de couleur. Un après-midi récent, le jeune chef d’entreprise s’est approché d’un tableau blanc pour y dessiner un diagramme aux barres noires, rouges et vertes. Chacune représentait une source d’énergie. Sous la plus longue barre, il a inscrit le mot « pétrole » en lettres majuscules, puis le mot « gaz », sous la seconde, et enfin, « électricité », sous la plus courte. « Le monde dans lequel nous vivons tourne grâce aux combustibles fossiles », explique-t-il alors. « L’intégralité de notre infrastructure dépend du pétrole et du gaz. »
Aujourd’hui, en Allemagne, les énergies solaire, éolienne et hydraulique fournissent plus d’un tiers de toute l’électricité. Mais les énergies renouvelables comptent pour moins de 14 % de l’énergie utilisée par les secteurs du chauffage, de la chimie et des transports. « Tous les produits conçus à partir de ces carburants ne peuvent pas être fabriqués avec de l’énergie verte », poursuit le trentenaire. « Certains articles de la vie de tous les jours – des chaussures de sport aux produits de beauté n’existeraient pas sans pétrole brut. ». Résultat : le pétrole et le gaz représentent toujours plus de 60 % de la consommation d’énergie.
Nils Aldag possède une solution : Blue Crude, un carburant de substitution neutre pour le climat. Ce « fluide miraculeux » artificiel permet de fabriquer des milliers de produits d’habitude conçus à base de pétrole. Dans l’usine de Sunfire, au sud de Dresde, cette alchimie aux accents futuristes sonne déjà comme une réalité. Créée en 2010 par Nils Aldag et ses associés − Carl Berninghausen et Christian von Olshausen −, l’entreprise réunit près de cent collaborateurs et se spécialise dans l’électrolyse et la technologie des piles à combustible.
À ce jour, Sunfire a produit trois tonnes de Blue Crude. Son processus breveté consiste à tirer le meilleur parti de l’énergie verte pour fabriquer des molécules d’hydrocarbone. Comment ? L’énergie éolienne ou solaire alimente des électrolyseurs qui utilisent les hautes pressions pour séparer l’hydrogène et l’oxygène contenus dans la vapeur d’eau. Puis on ajoute du dioxyde de carbone à l’hydrogène vert, que l’on réduit en monoxyde de carbone. À la fin du processus, on obtient du Blue Crude. Les raffineries pourront l’utiliser pour créer des cires, des lubrifiants ou du carburant automobile ou aéronautique.
Les carburants de synthèse se distinguent de leurs équivalents naturels par leur couleur « cristalline au lieu de noir de jais », décrit Nils Aldag. Ils ne contiennent ni soufre, ni autres impuretés ; lorsqu’ils sont brûlés, ils dégagent de l’oxyde d’azote, « simple à éliminer par filtrage », selon le chef d’entreprise. Le principal atout de ce substitut du pétrole est sa capacité à s’intégrer parfaitement aux infrastructures existantes – des raffineries aux dépôts d’essence en passant par les moteurs à combustion.
Blue Crude a reçu un accueil favorable de la part du secteur industriel. Le constructeur automobile bavarois Audi et le principal constructeur aéronautique au monde, Boeing, sont partenaires du projet. La compagnie pétrolière Total, l’entreprise du secteur de l’énergie tchèque ČEZ et le fonds d’investissement Electranova Capital figurent parmi les investisseurs de poids ; le géant de l’assurance Allianz et le constructeur automobile PSA soutiennent également Sunfire.
Or, le modèle économique de l’entreprise pose un problème de taille : le pétrole et le gaz sont si bon marché que le Blue Crude ne présente actuellement aucun intérêt au plan financier. « Dans le cas des combustibles fossiles, la nature a œuvré seule durant des milliers d’années. Recréer ce processus de manière artificielle a un coût », déclare Michael Starner, spécialiste des sources et des réseaux d’énergie à l’université technique de Ratisbonne. « Le pétrole et le gaz resteront plus abordables que le Blue Crude jusqu’à ce que le prix du dioxyde de carbone dépasse largement 100 euros par tonne. » À ce jour, les industries européennes doivent reverser moins de 7 euros pour chaque tonne de dioxyde de carbone émise.
Nils Aldag a demandé aux pouvoirs publics d’intervenir. S’ils décident de décarboner l’ensemble de l’économie, les secteurs de l’industrie chimique et des transports à usage industriel auront besoin de carburant synthétique, là même où l’énergie verte et les piles se heurtent souvent à leurs limites physiques.
D’autres problématiques de coût entrent également en jeu. À l’instar des panneaux photovoltaïques il y a 20 ans, le prix des électrolyseurs devra baisser drastiquement pour assurer la compétitivité du Blue Crude. De plus, à l’heure actuelle, Sunfire n’automatise aucune des étapes de son cycle de production ; tout est réalisé à la main. « Avec une production industrielle, nous pourrions réaliser d’énormes économies d’échelle », plaide Nils Aldag. C’est la direction qu’envisage de prendre Sunfire avec ses partenaires norvégiens : d’ici 2020, l’entreprise entend produire 8 000 tonnes de Blue Crude chaque année au sein d’un équipement de grande ampleur.
Avec ses projets expérimentaux, Sunfire réalise aujourd’hui un chiffre d’affaires de plus de 10 millions d’euros chaque année. À long terme, Nils Aldag espère amasser des milliards. Son objectif ? « Faire de Sunfire le Linde ou l’Air Liquide de demain », affirme-t-il. « Mais tributaire des énergies renouvelables. »
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