Biorrefinarias, biocombustíveis e química renovável

Biblioteca Digital

http://www.bndes.gov.br/bibliotecadigital

Biorrefinarias, biocombustíveis e química renovável:

revolução tecnológica e financiamento

Valéria Delgado Bastos

p. 85-138

Biorrefinarias, biocombustíveis e química renovável: revolução tecnológica e financiamento

Valéria Delgado Bastos*

Resumo

A inovação e o ritmo do progresso tecnológico têm sido condicio-

relacionados à crescente demanda por matérias-primas e energia.

-

* paper aprovado na 14a

-

86 Revista do BNDES 38, dezembro 2012

-

mente start-ups

Abstract

87Biorrefinarias, biocombustíveis e química renovável: revolução tecnológica e financiamento

Introdução

-

-

-

-

start-ups americanas.

venture capital

funding -

-

commodities

-

scaling-up


bio-based -

equity

funding


-

-

catching up

-

research-based

-

incerteza da inovação.

-

-


bio-based -

de geração avançada.

-

promissoras rotas tecnológicas em desenvolvimento e os mecanismos

Revoluções tecnológicas, paradigmas e financiamento

dinâmica das economias de mercado por meio do processo de

-

plantas de demonstração.


interações e feedbacks

-

de investir em inovação são similares às decisões de investir em

1

animal spirits -

-

mainstream economics -

lidades e o gap

1

-


mas ocorrem em clusters

breakthrough big bang

-

-

-

de incerteza da inovação.

-


“bold and risk-loving bankers” -

Tabela 1 Revoluções tecnológicas e períodos de difusão

Revolução tecnológica Difusão ocorre em dois períodos

Big bang

Período de instalação

Turning point

Período de operação

Primeira: a partir de 1771

A Revolução Industrial 1771 1770s-1790s 1793-1797 1798-1829

(Inglaterra)

Segunda: a partir de 1829

Era das ferrovias e do vapor 1829 1830s-1840s 1848-1850 1850-1873

(Inglaterra, espalhando-se para o continente e EUA)

Terceira: a partir de 1875

Era do aço, da eletricidade e da engenharia pesada

1875 1875-1893 1893-1895 1895-1918

(EUA e Alemanha, suplantando Inglaterra)

Quarta: a partir de 1908 1929-1933 Europa

Era do petróleo, dos automóveis e da produção em massa

1908 1908-1929 1929-1943 EUA

1943-1974

(EUA, espalhando-se para a Europa)

Quinta: a partir de 1971

Era da informação e das telecomunicações 1971 1971-2001 2001-?? 2001-...

(EUA, espalhando-se para Europa e Ásia)

Sexta: a partir de 2005

Era da economia verde 2005? 2005-... ? ?

(EUA? Emergentes?)

-

-


-

-

-

breakthroughs


-

-

-

Inovações environment-driven

-

-

a gaps de funding

-


funding

big bang

Tecnologias verdes e limpas, biorrefinarias, biocombustíveis e químicos renováveis

-

-

-

-


-

Gráfico 1 Financiamento de novo investimento em energia renovável, por tipo de tecnologia – 2004-2010 – (em US$ bilhões e percentagem)

2010200920082007200620052004

Marinha

Geotérmica

Pequenas hidrelétricas

Biomassa/resíduos

Biocombustíveis

Solar

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-

-

-


Gráfico 2 Investimentos em energia limpa como percentagem do PIB – principais países (2009)

Biorrefinarias, biocombustíveis e químicos bio-based

-

-


tróleo.4

-

-

-

o retorno do investimento.

-

-

feedstock e tecnologias de conver-

4

switchgrass -

-

apenas nos Estados Unidos.


breakthrough -

-

feedstock

whole crop

meio de parcerias estratégicas e joint ventures

-

-

cos bio-based

-

-

rentes para ideias praticamente idênticas.

-

-


-

-

-

start-ups

primeira empresa spin out

fast movers -

start-ups

-

-

brain bridge e começa a


joint ventures.

Tabela 2 Ranking de 2010 da revista Biofuels Digest das tecnologias mais “transformadoras” em biorrefinarias

Tipo de tecnologia transformativa Principais inovadores

Plataformas de microalgas, cianobactérias, “lemna” e plâncton

Algenol – OriginOil – PetroAlgae – Sapphire Energy – Solazyme

Combustíveis microbianos Amyris – Joule Unlimited – LS9

Química renovável BioEnergy International

Tecnologias de biobutanol Butamax – Cobalt Technologies – Gevo – Green Biologics

Tecnologias de matérias-primas avançadas Ceres

Tecnologias Fischer-Tropsch ClearFuels – Rentech

Etanol celulósico Coskata – Dupont Danisco Cellulosic Ethanol – Mascoma – POET – Qteros – Verenium

Marinha – tecnologias de macroalgas DuPont/BioArchitecture Lab – SES – Seaweed Energy Solutions

Matérias-primas tolerantes a sal Energy Allied International, The Seawater Foundation and Global Seawater – Masdar Institute of Science and Technology, Boeing, Etihad Airways and UOP Honeywell

Tecnologia de motores Ford Motor Company – Bobcat project

Tecnologias e plataformas enzimáticas Genencor – Novozymes

Sistemas de pequena escala e microfuelers KL Energy

Sistemas de biodiesel SBI Bioenergy

Biofuel Digest

-

cadeias de valor.

-


market

share 11

-

O longo, complexo e incerto caminho rumo às tecnologias comerciais

-

-

-

-

11


-

-

-

-

inovadoras e potenciais breakthroughs

-

-

start-ups

building blocks com propriedades semelhantes aos

-

-

bio-based -


-

start-ups

primeiras plantas comerciais devem estar operacionais antes de

coal-to-liquid e natural gas-to-liquid

Tabela 3 Indicadores de rendimentos de biocombustíveis por tonelada seca de matéria-prima, por meio de rotas de processamento bioquímico e termoquímico

Processos Rendimento biocombustível (litro/t seca)

Conteúdo de energia (MJ/litro)

Rendimento de energia (GJ/t)

Baixo Alto Low heat value Baixo Alto

Bioquímica

Etanol por hidrólise enzimática

110 300 21,1 2,3 6,3

Termoquímica

Syngas-to-Fischer-Tropsch diesel

78 200 34,4 2,6 6,9

Syngas-to-Ethanol 120 160 21,1 2,5 3,4

petróleo dão o breakeven point


-

desenvolvimento de tecnologia do shale gas

-

up-front costs

Tabela 4 Hipóteses do IEA de custos de etanol de 2a geração em 2010, 2030 e 2050

Tecnologia de conversão lignocelulósica

Hipóteses Custos de produção

2010 US$/lge 2030 US$/lge 2050 US$/lge

Etanol bioquímico Otimista 0,80 0,55 0,55

Pessimista 0,90 0,65 0,60

Etanol termoquímico Otimista 1,00 0,60 0,55

Pessimista 1,20 0,70 0,65

-


et al.

-

-

-

O financiamento das biorrefinarias nos Estados Unidos

por start-ups

-

boom

-


-

private equity em energia

-

Gráfico 3 Capital de risco nos EUA – investimento total e em tecnologias limpas – 2001-2011 (US$ bilhão)

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

38,1

20,818,6

22,4 22,9

26,6

30,8 30,5

19,7

23,3

28,4

0,3 0,3 0,2 0,4 0,5 1,83,0 4,1

2,53,8 4,3

Total Tecnologia limpa

-


Gráfico 4 Parcela dos investimentos do capital de risco em empresas de biocombustíveis que contemplam ou não químicos renováveis – 2006-2010 (em %)

0

20

40

60

80

100

2006 2007 2008 2009 2010

Com químicos renováveis Sem químicos renováveis

apud

promissoras start-ups detentoras de tecnologias para conversão da

14

14 -


-

-

-

valuation -

-

e dominada por grandes corporações. Novas rotas de processamento

-

talação de plantas de demonstração de larga escala.


-

start-ups

software

biotecs

-

-

players

-

funding

-

et al

-

-


turning

point -

Gráfico 5 Dispêndio federal com energia limpa nos EUA – 2009-2014 (US$ bilhões)

ARRA Não ARRA

201420132012201120102009

25,0

10,7 8,54,2 2,3

19,3

24,3

22,2

11,811,2

10,9

0,2

et al.

shale rock


-

gap entre

ao elevado montante de plantas de demonstração e pré-comercial das

et al

demand-oriented innovation

policy

-

grants

loan guarantees

start-ups players

grants

et al


defaults

risco de tecnologias não provadas.

-

-

vidades operacionais em tecnologias de energia limpa.


Tab

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Importante programa do USDA destinado a levar as inovações ao

bio-based

-

militares dos Estados Unidos por meio da ação do Departamento de

-

-

funding

Oportunidades e desafios em biorrefinarias no Brasil

O etanol combustível no Brasil

-


-

cross-subsidy scheme

-

-

-


-

-

-

-

feedstock


-

Gráfico 6Eficiência energética – BOE produto/BOE insumo

0 2 4 6 8 10 12

Cana Brasil – mínimo 6,7

Cana Brasil – média 9,3

Cana Brasil – máximo 11

Milho EUA – máximo 2,3

apud

-


Gráfico 7 Custos do etanol a partir das plantas atuais

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

Milho (EUA) 1,2

Cana-de-açúcar (Brasil) 0,8

Trigo (União Europeia) 1,6

Cana-de-açúcar (Índia) 0,9

Milho (China) 1,8

Cana-de-açúcar (Sudeste Asiático) 0,9

-

start-ups

spinoff spinoff da Universidade de

-

-


-

Gráfico 8 Custos do etanol celulósico a partir de diferentes resíduos

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4

Milho (EUA)

Cana-de-açúcar (Brasil)

Trigo (União Europeia)

Cana-de-açúcar (Índia)

Milho (China)

Cana-de-açúcar(Sudeste Asiático)

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0,6

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-


-

joint venture

joint venture -

Tabela 6 P&D em etanol lignocelulósico no Brasil

Instituições Pré-tratamento

Hidrólise Fermentação do C5

Planta-piloto

Enzimática Ácida Hidrólise enzimática

Hidrólise ácida

Gaseificação

CTC X X X

Dedini X X X

Novozymes X

CTBE X X X X

Petrobras X X X X

Fapesp-BIOEN X X X

Rede Hidrólise X X X X

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et al

-


Oportunidades em bio-based químicos

-


commodities -

-

-

-

-


players -

vantagens comparativas do etanol da cana e parecem ansiosos por

-

de breakthroughs começam a investir em plantas de demonstração e

-

-

start-ups de


feedstock

advantages

-

-

O funding das biorrefinarias brasileiras

-

-

funding

demand-side measures

supply-side measures


-

-

-

equity/venture capital

-

Biofuels Digest e todas

apoiadas pelo Programa de Biomassa do Departamento de Energia

-


Apesar do aparente relativo desinteresse de grandes empresas

start-ups

-

do Programa. Essas start-ups estão envolvidas ainda em intrincados

-

path dependent

-

equities/corporate bonds

-


venture capital

-

-

-

-


-

-

Conclusões

-

economias emergentes.

-

-


et al

da menor presença de start-ups vis-à-

-vis

funding para atividades

plantas de demonstração.

bio-based -

das amplas reservas de shale gas

-

para catching up

-


São esses os motivos de atração e do crescente interesse de parcei-

players

start-ups

-

-

funding

mecanismos demand-pull

bio-based

-


-

ainda limitados e necessidade de desenvolvimento de novos e mais

Referências

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Biorrefinarias, biocombustíveis e química renovável