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Como será a indústria química no mundo pós-fóssil? Que papel o Brasil poderá ter nessa indústria?

07/11/16 José Vitor Bomtempo

Grupo de Estudos em Bioeconomia – EQ/UFRJ Grupo de Economia da Energia – IE/UFRJ

Dos biocombustíveis à

BIOECONOMIA:

a dinâmica de inovação que está

construindo a nova indústria baseada

em biomassa



The bioeconomy … encompasses the production of renewable biological resources and the conversion of these resources and waste streams into value added products, such as food, feed, biobased products and bioenergy. Its

sectors and industries have strong innovation potential due to their use of a wide range of sciences, enabling and industrial technologies, along with local and tacit knowledge. (Innovating for sustainable growth: a bioeconomy for Europe), European Commission, 2012

O QUE É BIOECONOMIA?

Bioeconomy can be perceived solely as operations related to the processing of biomass. VTT nonetheless views bioeconomy more

widely: as a future industrial sector created out of traditional biomass refining. Characteristic for the

operations of the sector are resource efficiency, maximization of value added, recycling, tight integration into energy production,

and a capacity for cross-sector innovation. The

bioeconomy framework is formed of the three pillars of sustainability: financial profitability; consideration of the environment; and serving society. (VTT Technical Research Center of Finland, 2012)


O QUE É BIOECONOMIA? For the purpose of this report, the bioeconomy is defined as: “The global industrial transition of sustainably utilizing renewable aquatic and terrestrial biomass resources in energy, intermediate, and final products for economic, environmental, social, and national security benefits.”

Federal Activities Report on the Bioeconomy, Bioeconomy Vision, Feb 2016

A Bioeconomia surge como resultado de uma revolução de

inovações na área das ciências biológicas. Está relacionada à invenção, desenvolvimento e uso de produtos e processos biológicos nas áreas da biotecnologia industrial, da saúde humana e da produtividade agrícola e pecuária. ...permite maior longevidade e qualidade de vida, diminuir a dependência do petróleo, dispor de opções tecnológicas com menor impacto ambiental, transformar processos industriais, bem como aumentar a produtividade agrícola. (CNI, 2014)


• Diferentes definições • Delimitação varia •Termos complementares: economia circular, bio-based economy economia verde


Links para os vídeos Bioeconomy starts here (animação EU) 1’57” https://www.youtube.com/watch?v=2xvXkOMRTs4 Rethinking Progress: the circular economy (animação EllenMcarthur Foundation) 3’48” https://www.youtube.com/watch?v=zCRKvDyyHmI

Bioeconomy X Bio-based economy (IEEP, 2015)

Reddy et al., 2012

Oportunidades em biobased products

Biocombustíveis 1ª geração: 150 bi l/a;

crescimento 3% aa (2020/2015) (FAO,2015)

Bioprodutos: 9% da ind química (2012);

crescimento 8% aa(2020/2012) (McKinsey, 2016)

Bioplásticos: 1,7 M ton (<1% do mercado) , mas taxas de crescimento são altas. Projeção de 7,9 M ton em 2019 (WEF, Ellen

MacArthur F, Mckinsey, 2016)

Potencial de substituição: 2/3 dos químicos, sendo 60% especialidades (Golden and

Handfield, 2014

Premissa

Os setores da bioeconomia/biobased economy são ainda emergentes e sem

estrutura industrial definida

Logo, apresentam dinâmica de concorrência

com base em inovação.

Espaços de estruturação da bioeconomia/ biobased economy

• Uma diversidade de soluções em desenvolvimento para encontrar respostas aos múltiplos problemas;

• A estruturação depende da co-evolução de quatro dimensões:

– Matérias-primas; – Tecnologias de tratamento e conversão da

biomassa; – Produtos; – Modelos de negócio.

Essas dimensões estão circunscritas pela Paisagem Socio-técnica (instituições, regulação, tendêncas da sociedade, etc)

Uma indústria em construção com 4 dimensões chave em co-evolução

1

Modelos de Negócio

Produtos Tecnologias

De Conversão

Matérias Primas

Paisagem sócio-técnica

Matérias-primas renováveis

• Natureza e composição. Dificuldades em relação ao petróleo e gás.

• Forma de produção

• Competição com outros usos. Sustentabilidade

• Cadeia de suprimento e logística

• Escala de produção

• Sazonalidade e ociosidade das unidades industriais

O driver da mudança de matéria-prima não é, como nas transições anteriores, a disponibilidade.

No caso das MPR, a disponibilidade tem que ser construída!

Qual é a matéria-prima ideal?

Matérias-primas renováveis

• Qual a matéria-prima “ideal”? Cana de açúcar?

• Como viabilizar a produção e disponibilidade dos açúcares de segunda geração?

• Qual o potencial e dificuldades de outras matérias-primas, tais como:

– Resíduos florestais e agrícolas?

– Resíduos urbanos?

– Florestas energéticas?

– Algas?

– Outras?

Tecnologias de tratamento e conversão da biomassa

Que processos de pré-tratamento e tratamento para obtenção dos açúcares simples ou outros produtos de partida?

Que processos de conversão?

Biotecnologia?

Processos fermentativos? Enzimáticos?

Consolidação de processos via biologia sintética?

Processos químicos?

Termoquímicos? Gaseificação? Pirólise?

Combinações entre eles?

Produtos: uma crescente diversificação

• Os produtos substitutos “imperfeitos”, ex: etanol

• Os produtos substitutos “perfeitos” (os produtos drop in), ex: biohidrocarbonetos, PE verde (Braskem), combustíveis de aviação

• Os novos produtos e plataformas ex: PHAs, ácido succínico, butanol, farneceno

Que produtos podem se tornar efetivamente competitivos nas biorrefinarias? Que produtos fazem um uso eficiente da biomassa?

Coca-cola e o dilema “drop-in or no drop-in”

As Alternativas para a busca de uma embalagem sustentável:

1. Um novo produto, PEF, polyethylene-furanoate, (projeto Avantium)

2. PET renovável a partir de p-xileno renovável

– Projeto Gevo a partir de bioisobutanol – Projeto Virent a partir de açúcar por catálise química

(bioforming)

Uma notável diversidade de estratégias de inovação e de iniciativas empreendedoras:

•Start-ups de base tecnológica •Investidores de risco •Empresas estabelecidas de diferentes indústrias (energia, petróleo e gás, química, biotecnologia, agroindústria, alimentos, papel e celulose). Como as empresas estão construindo suas trajetórias? As estratégias são divergentes ou convergentes?

Estratégias e modelos de negócios

Start ups de base tecnológica e novas empresas

Amyris e LS9: combustíveis e chemicals drop in, biologia sintética;

Enerkem: resíduos urbanos como matéria prima;

Gevo: biobutanol

GranBio: etanol celulósico e químicos

Ensyn pirólise e bio-óleo

Solazyme: algas “grow in the dark”, óleos, produtos nutricionais e cosmocêuticos; biocombustíveis

Synthetic Genomics: algas, biologia sintética.

Renmatix: açúcar de segunda geração utilizando vapor d’água supercrítico

LanzaTech: fermentação de gases de exaustão

Genomática

Bioamber: ácido succínico

Aqueous

(sugar)

Organic

(fuel)

Diverse

Renewable

Feedstocks

Microrefinery™ Catalysts

Renewable PetroleumTM

Products

- Fuels

- ChemicalsSynthetic biology

Single

Microbial transformation

sugar to finished product

Single



Aqueous

(sugar)

Organic

(fuel)

Diverse

Renewable

Feedstocks



Products

- Fuels

- Chemicals

Aqueous

(sugar)

Organic

(fuel)

Diverse

Renewable

Feedstocks



Products

- Fuels

- ChemicalsSynthetic biology

Single



Single



•Química e petroquímica: DuPont, DSM, Dow, Braskem, BASF •Biotecnologia: Novozymes (enzimas) •Petróleo e Gás: BP, Shell, Petrobras, Total, Neste •Agroindústria: ADM, Bunge, Cargill e outras •Papel e celulose: Stora Enso, Borregaard, Fibria •Alimentos: Corbion (ex-Purac), Roquette, Tate&Lily

Empresas estabelecidas

Síntese

•Empresas de diferentes setores e diferentes bases de conhecimento estão em competição para construir a bioeconomia/ biobased

economy ; •A nova indústria representa uma oportunidade para novos competidores, empresas e países; •Mas a estrutura da indústria ainda não está definida e a competição é baseada em inovação; •Novas matérias-primas, novas tecnologias de conversão, novos produtos e novos modelos de negócio estão sendo testados e aprimorados.

Como será a indústria química no mundo pós-fóssil? Que papel o Brasil poderá ter nessa indústria?



“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

“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

O debate continua no blog Infopetro: www.infopetro.wordpress.com.br Canal GEE no youtube: https://www.youtube.com/user/CanalGEE

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