Como as transformações disruptivasem curso podem afetar a indústria química, em particular no Brasil?

Que oportunidades a indústria química brasileira teria nesse ambiente?

05/06/17

José Vitor Bomtempo

vitor@eq.ufrj.br

Grupo de Estudos em Bioeconomia – EQ/UFRJ

Grupo de Economia da Energia – IE/UFRJ

Megatendências e Tecnologias em evidência

Crescimento /

Envelhecimento

População

Mudanças

Climáticas

Energia

Novo Mix

Maior Eficiência

Armazenamento

Globalização

Urbanização

Mobilidade

Aceleração

das

Mudanças

Tecnológicas

Saúde

O uso crescente de recursos renováveis é uma transformação importante da indústria

química e pode ser a principal oportunidade da indústria brasileira:

dos biocombustíveis à bioeconomia

O QUE É BIOECONOMIA?

The bioeconomy … encompasses the productionof renewable biological resources and theconversion of these resources and waste streamsinto value added products, such as food, feed,biobased products and bioenergy.

Its sectors and industries have strong innovationpotential due to their use of a wide range ofsciences, 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 operationsrelated to the processing of biomass. VTTnonetheless views bioeconomy more widely: as afuture industrial sector created out of traditionalbiomass refining.

Characteristic for the operations of the sector areresource 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 threepillars of sustainability: financial profitability;consideration of the environment; and servingsociety.

(VTT Technical Research Center of Finland, 2012)

O que é bioeconomia?

O que é bioeconomia? Os biorrecursos – ou biomassas – constituem o centro da bioeconomia. Estão aí incluídos o conjunto de matériasde origem biológica. Os vegetais terrestres, as algas, os animais, os micro-organismos, os bio-resíduos produzem ou constituem biorrecursos. Os biorrecursos são direta ou indiretamente resultantes da fotossíntese e são renováveis.

A bioeconomia engloba o conjunto das atividades ligadas à produção, à utilização e à transformação dos biorrecursos. Essas atividades devem responder de modo sustentável às necessidades alimentares e a uma parte das necessidades materiais e de energia da sociedade e ainda prover à sociedade serviçosecossistêmicos.

République Française, 2017

The bioeconomy consists of the management of renewable biological resources and their conversion into food, livestock feed, bio-based products and bioenergy via innovative and efficient technologies.

It means utilizing biomass to its maximum sustainable potential in terms of both volume and value – in other words, using every part of the biomass and using it intelligently.

The bioeconomy covers all kinds of products: energy, biofuel, heat, construction, bioplastics, smart packaging materials, food, livestock feed, ingredients, textiles, health and pharmaceuticals, just to name few.

O que é bioeconomia?

Nordic Bioeconomy, Council of Ministers, 2017

� Diferentes definições;

� Delimitação varia;

� Termos complementares: economia circular, bio-based economyeconomia verde

O que é bioeconomia?

Bioeconomy starts herehttps://www.youtube.com/watch?v=2xvXkOMRTs4

Rethinking Progress: the circular economyhttps://www.youtube.com/watch?v=zCRKvDyyHmI

Vídeos - Bioeconomia

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)

Nexant, 2016

Premissa

Os setores da economia baseada em biomassa são ainda emergentes e sem estrutura industrial definida

Logo, apresentam dinâmica de concorrência com base em

inovação.

Por que a biobased economy é um setor emergente sem estrutura

industrial definida?•Centenas de projetos inovadores;•Surgimento de startups de base tecnológica;•Novas bases de conhecimento;•Participação de empresas estabelecidas de diversas indústrias•Políticas de inovação (USDA, DOE, EU) com diversos mecanismos de apoio•Recursos expressivos de venture capital;•Transição de matéria-prima. MP é fator estruturante das indústrias de energia e química.

Espaços de estruturação da bioeconomia/ biobased economy

Uma diversidade de soluções emdesenvolvimento para encontrar respostas aosmúltiplos problemas;

A estruturação depende da co-evolução de quatro dimensões:

�Matérias-primas;

�Tecnologias de tratamento e conversão dabiomassa;

�Produtos;

�Modelos de negócio.

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

Modelos de Negócio

Produtos

Tecnologias

Matérias

Primas

Paisagem sócio-técnica

Matérias-primas (recursos) renováveis

� Natureza e composição

�Sólidos X Fluidos (petróleo e gás);

�Hidrocarbonetos X Composição complexa e funcionalizada (C, H, O etc;)

� Forma de produção

� Competição com outros usos

� Cadeias de suprimento e logística

� Disponibilidade

�Escala de produção

�Sazonalidade e ociosidade das unidades industriais

Tecnologias de tratamento e conversão da biomassa

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

� Que processos de conversão?

� Processos fermentativos? Enzimáticos?

� Consolidação de processos via biologiasintética?

� Processos químicos?

� Termoquímicos? Gaseificação? Pirólise?

� Combinações entre eles?

Produtos: uma crescente diversificação

�Os produtos substitutos “imperfeitos”, ex: etanol;

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

�Os novos produtos e plataformas, ex: PHAs, ácidosuccínico, farneceno;

�Os produtos especialidades: especialidadesquímicas, nutracêuticos, cosmocêuticos, alimentos.

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

Alternativas para a busca de uma embalagemsustentável:

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 catálisequímica (bioforming)

Diversidade dos players na biobased industry

Nexant, 2016

Start ups de base tecnológica e novas empresas

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

Enerkem: resíduos urbanos como matériaprima;

GranBio: etanol celulósico e químicos

Ensyn pirólise e bio-óleo

Solazyme: algas, óleos, produtos nutricionais e cosmocêuticos; biocombustíveis , mudou de nome Terravia, produtos de consumo

Synthetic Genomics: algas, biologia sintética.

Renmatix: açúcar de segunda geração

LanzaTech: fermentação de gases de exaustão

Genomática

Bioamber: ácido succínico

Impossible Foods: “A delicious burger made entirely from plants for people who love meat”

Aqueous (sugar)

Organic (fuel)Diverse Diverse Diverse Diverse Renewable Renewable Renewable Renewable FeedstocksFeedstocksFeedstocksFeedstocksMicrorefinery™ Catalysts

Renewable PetroleumTM

Products- Fuels- Chemicals

Synthetic biology

SingleMicrobial transformation sugar to finished product

SingleMicrobial transformation sugar to finished product

Aqueous (sugar)

Organic (fuel)Diverse Diverse Diverse Diverse Renewable Renewable Renewable Renewable FeedstocksFeedstocksFeedstocksFeedstocksMicrorefinery™ Catalysts

Renewable PetroleumTM

Products- Fuels- Chemicals

Aqueous (sugar)

Organic (fuel)Diverse Diverse Diverse Diverse Renewable Renewable Renewable Renewable FeedstocksFeedstocksFeedstocksFeedstocksMicrorefinery™ Catalysts

Renewable PetroleumTM

Products- Fuels- Chemicals

Synthetic biology

SingleMicrobial transformation sugar to finished product

SingleMicrobial transformation sugar to finished product

•Química e petroquímica: DuPont, DSM, Dow, Braskem, BASF

•Biotecnologia: Novozymes (enzimas)

•Petróleo e Gás: BP, Shell, Total, Neste

•Agroindústria: ADM, Bunge, Cargill e outras

•Papel e celulose: Stora Enso, Borregaard, Fibria

•Alimentos: Corbion (ex-Purac), Roquette, Tate&Lily

•End users: Coca-cola, P&G, Unilever, IKEA

Empresas estabelecidas

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

Modelos de Negócio

Produtos

Tecnologias

Matérias

Primas

Paisagem sócio-técnica

•Tendências da sociedade

•Acordos e foruns internacionais (COP21 de Paris, por ex)

• Políticas

•Regulações

Paisagem socio-técnica

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.

“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 merelybrief moment in history where we in a period of justabout 250 years shifted our total economy to coal, oiland gas. (…) We are at a turning point towards anext green industrial revolution to secure our feedand fuel needs in the future.”

“The societal challenges posed by the environmentare not just for saving the plant…they are the bestroute for saving the economy! Green has to becomefashionable.”

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

Feike Sijbesma, CEO DSM, BIO World Congress on Industrial Biotechnology, May 11th, 2011

Carlota Perez, 2010