Biocombustíveis, bioprodutos e biorrefino: o processo de inovação que está

construindo a bioindústria do futuro

José Vitor Bomtempo vitor@eq.ufrj.br Gestão e Inovação Tecnológica- EQ/UFRJ Grupo de Economia da Energia - IE/UFRJ

IV WORKSHOP DO INFOSUCRO/IE-UFRJ 28/11/2011

A bioindústria do futuro: uma nova indústria em construção

Centenas de projetos inovadores (excluindo etanol e biodiesel de 1a geração);

USA (2010) investimentos de capital de risco de cerca de US$ 650 mi;

Maioria dos projetos ainda em estagio piloto ou demo.

Uma diversidade de soluções tecnológicas:

Diferentes matérias primas;

diferentes tecnologias de conversão;

diferentes produtos

Diferentes modelos de negócio

Projetos em destaque

Amyris e LS9: combustíveis drop in, biotecnologia;

Enerkem: lixo como matéria prima

Coskata: termo + fermentação; flexibilidade mp, rendimento etanol/biomassa

Envergent (UOP/Ensys) e os projetos de pirólise e bio-óleo

Verenium/BP e DuPontDanisco; destaques em etanol lignocelulósico por via bioquímica

Solazyme: algas “grow in the dark”, materiais celulósicos, jet fuel e produtos farmacêuticos e cosmocêuticos

Synthetic Genomics: algas, biologia sintética, drop in, a maior aplicação de recursos de um investidor (Exxon) num único projeto.

Aqueous

(sugar)

Organic

(fuel)

Diverse

Renewable

Feedstocks

Microrefinery™ Catalysts

Renewable PetroleumTM

Products

- Fuels

- ChemicalsSynthetic biology

Single

Microbial transformation

sugar to finished product

Single

Microbial transformation

sugar to finished product

Aqueous

(sugar)

Organic

(fuel)

Diverse

Renewable

Feedstocks

Microrefinery™ Catalysts

Renewable PetroleumTM

Products

- Fuels

- Chemicals

Aqueous

(sugar)

Organic

(fuel)

Diverse

Renewable

Feedstocks

Microrefinery™ Catalysts

Renewable PetroleumTM

Products

- Fuels

- ChemicalsSynthetic biology

Single

Microbial transformation

sugar to finished product

Single

Microbial transformation

sugar to finished product

•Novos combustíveis drop in •Diversificação de produtos; •Interesse por biobased chemicals: substitutos diretos de petroquímicos, novos produtos, novas plataformas; •Aproveitamento integrado da biomassa

Tendências fortes dos projetos inovadores

Dinâmica tecnológica e de inovação na bioindústria

Múltiplas alternativas em desenvolvimento: Novas matérias primas (novas culturas, resíduos agrícolas e

florestais, algas, lixo…), Novos processos (enzimáticos, novas rotas fermantativas,

rotas químicas e termoquímicas, gaseificação, etc.) novos produtos (combustíveis drop, químicos biobased,

bioplásticos e biopolímeros).

Nova base de conhecimento (biotecnologia, biologia sintética, engenharia metabólica)

Variedade de players (empresas de biotech, química, O&G, agroindústria, investidores de risco)

Novos modelos de negócio: biorrefinaria com produção de combustíveis, químicos e materiais; novas plataformas químicas.

A bioindústria do futuro: uma nova indústria em construção

Uma notável diversidade de estratégias de inovação e de

iniciativas empreendedoras:

Start-ups de base tecnológica

Mas também empresas estabelecidas de diferentes indústrias (energia, petróleo e gás, química, biotecnologia, agroindústria).

Diferenças podem ainda ser identificadas nas dinâmicas regionais e de paises

Três empresas que têm ligações com o Brasil - Braskem, Amyris e Shell

Como estão construindo suas trajetorias na bioindústria? Suas estratégias são divergentes ou convergentes?

Shell: uma big oil no mundo dos bioprodutos

Plano estratégico em 2005:

Não aos biocombustiveis de 1a geração;

Foco em novas tecnologias e biocombustiveis avançados;

Gaseificação (XTL) e etanol celulósico como tecnologias chave.

5 projetos inovadores selecionados pela Shell:

Iogen (2002): etanol celulósico

Choren (2005): rota termoquímica (BTL) para diesel

Codexis (2006): novos produtos por processos enzimáticos

Virent (2007) açúcar em combustiveis e produtos químicos por conversão química

Cellana ( jv Shell/HR Petroleum, 2007): algas

5 “experimentos” à procura de um design dominante?

Shell: uma big oil no mundo dos bioprodutos

Movimentos recentes redefinem a estratégia da Shell:

2010 saiu da Choren

2010 JV US$ 12 bi com Cosan, líder brasileiro em etanol. Iogen e Codexis incluídas.

2011 saiu da Cellana

« It’s very hard at the moment to say which technologies will win », (Shell Strategy Portfolio and Alternative EnergyVP, June 2011)

Mas, etanol de 1a geração e cana de açúcar são centrais para o desenvolvimento de biocombustiveis avançados e para o futuro do mercado de combustíveis líquidos.

Braskem: uma petroquímica almejando uma posição de líder em bioplásticos

Petroquímica brasileira (vendas US$ 15 bi em 2010) ;

Lançou em 2010 o biopolietileno a partir de etanol;

Uma inovação de processo baseada numa velha tecnologia ; experiencia com a rota etanol/eteno nos anos 1980;

BioPE é exatamente o mesmo PE derivado de petróleo ou gás natural.

Todos os ativos complementares são preservados. Nenhuma adaptação é necessaria na cadeia produtiva;

Gasto de P&D: ~ US$ 5 mi.

Braskem: uma petroquímica almejando uma posição de líder em bioplásticos

Grande repercussão; muito acima do esperado. Projeto inicial de 100.000 t/a passou a 200.000 t/a;

Parcerias bem sucedidas com utilizadores finais de ponta (P&G, Natura, Shizeido, Danone, Johnson&Johnson, Toyota);

Como resultado, Braskem estabeleceu uma meta: ser líder

mundial em química sustentável em 2020;

Um novo produto por rota semelhante – o biopolipropileno – está sendo desenvolvido. Uma planta de 50.000 t/a está

sendo construída.

Orçamento de P&D da Braskem é ~ US$ 50 mi dos quais cerca de 30/40% em bioprodutos.

Amyris: uma start up de biotecnologia buscando uma posição pioneira na nova indústria

Inicio em 2003 com inovação farmacêutica: artemisinina, uma droga para tratamento da malaria,

Com a mesma base de conhecimento em biologia sintética - fermentação de açúcares por levedura engenheirada – entrou na white biotech

Levedura pode produzir hidrocarbonetos (isoprenóides; cadeias 5, 10 ou 15 carbonos),

Com uma finalização química, é possível produzir: diesel, jet fuel, lubrificantes, produtos para cosméticos, fragrâncias e polímeros.

Amyris: uma start up de biotecnologia buscando uma posição pioneira na nova indústria

Investimento de risco (Khosla Ventures), grants do DOE;

IPO 2010: US$ 85 mi; Total adquiriu 22% do capital (US$ 135 mi);

Veio para o Brasil onde montou laboratorio de P&D, construiu plantas piloto e demo e está passando para a produção em escala;

Iniciou produção semi-comercial para mercados de alto valor (cosméticos) e vai fornecer diesel em utilização experimental para o transporte público em São Paulo;

Diversos modelos de negócios na produção e nas relações com os utilizadores finais para ter acesso a ativos complementares e novas competências;

Ambição de estabelecer uma posição competitiva como pioneiro na nova bioindústria.

Discussão comparativa Shell Braskem Amyris

•Base de conhecimento •Matéria prima •Ambições •Parcerias e associações •Modelos de negócio •Desafios •Limitações •Modelos de negócio similares

Considerações finais

•Empresas de diferentes setores e diferentes bases de conhecimento estão em competição para construir a bioindústria do futuro; •A nova indústria representa uma oportunidade para novos competidores, empresas e países; •Mas é importante notar que as vantagens competitivas nessa nova indústria tendem a ser construídas internamente e/ou por meio de alianças e associações, e não pela aquisição externa direta de tecnologia como na indústria de primeira geração. •Qual o papel do Brasil na a bioindústria do futuro?

“The so-called fossil-age will make a shift to the bio-based-economy. In two or three centuries from now, people will look back on our civilization as a merely brief moment in history where we in a period of just about 250 years shifted our total economy to coal, oil and gas. (…) We are at a turning point towards a next green industrial revolution to secure our feed and fuel needs in the future.” Feike Sijbesma, CEO DSM, BIO World Congress on Industrial Biotechnology, May 11th, 2011 Para continuar o debate, visitem o blog www.infopetro.wordpress.com Série: O futuro dos biocombustiveis

“The societal challenges posed by the environment are not just for saving the plant…they are the best route for saving the economy! Green has to become fashionable. Carlota Perez, 2010