Combustíveis avançados de base celulósica

José Ataíde Grupo Portucel

Conferência APE 2014 CCB, Lisboa, 9 julho

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José Ataíde

Diretor de Inovação e Investigação Industrial

http://pt.linkedin.com/in/joseataide/

Jose.Ataide@portucelsoporcel.com

Tel. 915 450 182

Alexandre Gaspar

Gestão projetos I&D Biorrefinaria

Alexandre.Gaspar@portucelsoporcel.com

Tel. 967 713 386

3

Percentagem das

exportações totais

686836

2.314 604 4.441

1,8% 1,3% 9,4%4,9%1,4%

Exportações de Portugal, 2013: 47,3 mil M€

52%

Madeira Cortiça Pasta e papel TotalMobiliário (Flor.)

Peso da Portucel:

53% Pasta e Papel

27% Fileira Florestal

( Milhões EUR)

1.215

% exportações Pasta e Papel na fileira florestal:

Em 2013, as indústrias de base florestal foram responsáveis por

9,4% das exportações nacionais

Posição de liderança

nos mercados, assente

no desenvolvimento de

marcas próprias

Enfoque em produtos

de alto valor

acrescentado

Investimento em ativos

de qualidade superior

Modelo de negócio

integrado com acesso

a matérias primas

Opções de

crescimento atractivas

Equipa de gestão

experiente e envolvida

/ estabilidade da

estrutura acionista

Base de clientes

diversificada e em

crescimento

Desempenho de topo

face aos pares, com

boa capacidade de

geração de cash

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Modelo de negócio sustentado

(Pasta = 560.000 t / Papel = 790.000 t)

Figueira da Foz

Setúbal

(Pasta = 530.000 t / Papel= 795.000 t)

Cacia (Pasta =285.000 t )

1º produtor europeu de papel UWF: 1.6 M t/ano (6º mundial)

1º produtor europeu de pasta BEKP : 1.4 M t/ano (5º mundial )

2º maior exportador nacional em 2013: € 1.2 mil milhões (3% do

total de exportações)

1º exportador de Valor Acrescentado Nacional

Volume de negócios em 2013: € 1.5 mil milhões

51% da produção doméstica de energia a partir de biomassa

Responsável pela gestão de 120,000 ha de área florestada, com

certificação FSC e PEFC

(Produtos core: UWF = papéis de escritório e offset; BEKP = Pasta Branqueada de Eucalipto)

Empresa líder no mercado internacional de Pasta e Papel

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120 mil ha sob gestão (74% de Eucalyptus Globulus)

Silvicultura sustentável baseada nas melhores práticas e know-how

Produção de cortiça e de vinho, bem como de outras produções agro-florestais,

para suporte da biodiversidade

FSC-Forest Stewardship Council

O Grupo gere uma grande parte da Floresta Portuguesa Certificada

(52% PEFC e 36% FSC)

Floresta

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Produção de energia eléctrica a partir de

energias renováveis GWh/ano, 2013

Fonte: DGEG, REN, GPS

Produzimos cerca de 51% da energia proveniente de biomassa, em Portugal

2011 = 1224 GWh (Total 1886)

2012 = 1214 GWh (Total 1879)

2013 = 1242 GWh (Total 2359) *

* - inclui Soporgen

2476

14.892

2.476

12.026

1.190

28.108

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

Hidrica Biomassa Eólica Outras

renováveis

Total

Produção de energia eléctrica corresponde a 4,9%

da produção total de energia eléctrica em Portugal.

Outros49%

Grupo Portucel

51%

7

8

Diversos desenvolvimentos no inicio século XX

www.autoclassic.com.br/autoclassic2/?p=5588

Gás de madeira (gasogénio) – 2ª guerra mundial

www.autoclassic.com.br/autoclassic2/?p=5588

Testes do etanol em veículos em 1920

Choque petrolífero – Brasil 1975 – bioetanol

ANFAVEA - Basil

Evolução na produção e uso de bio combustíveis

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Evolução na produção e uso de bio combustíveis

Mais de 160 modelos

Misturas gasolina-etanol disponíveis em vários países:

EUA – E15 e E85; Brasil E20 – E22; UE – até E15

Atualmente existem milhões de veículos movidos com bioetanol

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A bio economia é uma realidade emergente

Fonte: Borregaard

A gestão da cadeia de biomassa florestal e agrícola permite obter de forma

mais sustentável, diversos produtos com elevado valor acrescentado

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Desafios da bio economia

Motivações

As alterações climáticas motivam a procura de soluções mais sustentáveis de abastecimento de

matérias primas e o desenvolvimento de processos tecnológicos

Foram definidas metas para redução emissão de CO2

Novas oportunidades de negócios

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Desafios da bio economia

Fatores críticos

A infraestrutura do setor industrial e transportes é baseada nos combustíveis fosseis e os novos

processos obrigam a alterações tecnológicas e comerciais da cadeia de valor … com elevados custos

de modificação e adaptação

O rendimento dos novos processos tecnológicos pode tornar inviável o modelo de negócio (custo de

pré-tratamento, catalisadores, enzimas, fermentação, equipamentos, matérias primas)

Elevado custo e duração das etapas de demonstração de novos processos … exemplo Choren, DE

Custo, disponibilidade e qualidade da biomassa vs. petróleo e gás natural convencional e shale

Competição pela terra para produção de produtos alimentares ; possibilidade de utilização de matos e

incultos mas com elevado custo de recolha e transporte

Incentivos e limitações introduzidos através de legislação de regulação de mercado e incentivos à

produção … e incerteza introduzida por alterações de políticas

Rentabilidade e risco dos investimentos no curto e médio prazo

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Exemplos de biocombustíveis de base celulósica

Etanol celulósico de biomassa e resíduos industriais

Bio metano de resíduos industriais

Bio óleo de pirólise de biomassa

Gás de síntese (H2 e CO) por gaseificação de biomassa

Gás de síntese (H2 e CO) por gaseificação de licor negro (específico da industria de pasta

celulósica)

Combustíveis Fischer-Tropsch (gasóleo, gasolina) e DME (dimetil eter) por conversão de gás

de síntese

Bio óleo por liquefação de biomassa

Pellets de biomassa simples e torrefeita

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Bioetanol celulósico – alternativas de produção

A biomassa celulósica é uma fonte alternativa para a produção de bioetanol. A

Portucel investiu na I&D dos processos de “desconstrução” da matriz lenhosa para

produção de etanol celulósico a partir de fontes celulósicas

Desconstrução

Bio-óleo – aplicações e possibilidades comerciais

Fonte: Department Of Biosystems Engineering, Faculty of Bioscience Engineering, Ghent University (Belgium)

O bio-óleo de pirólise de biomassa pode substituir combustíveis pesados em

caldeiras mas carece ainda de desenvolvimento para melhorar estabilidade e

normalização dos produtos

Comercial /

pré comercial

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Mercado – produção de bioetanol (FAO / OCDE)

Produção mundial

≈ 115 mil milhões L (2013)

≈ 170 mil milhões L (2022)

Produção na Europa

≈ 8 mil milhões L (2013)

≈ 13 mil milhões L (2020)

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Mercado – produção mundial de bioetanol (FAO / OCDE)

Previsão de aumento da contribuição da biomassa celulósica na produção de bioetanol

≈ 17 mil milhões L em 2022

Diminuição da contribuição das fontes agrícolas

10 % com origem na biomassa celulósica

(2022)

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Potencial consumo de bioóleo em Portugal

Bio óleo pode ser um substituto do fuel para queima sobretudo em caldeiras na

industria

Alguns aspetos críticos a considerar:

Necessidade de substituição queimadores e sistemas injetores

Substituição material nas caldeiras em contacto com bioóleo – acidez / aumento corrosão

Menor poder calorifico e menor temperatura de chama

Estabilidade do combustível na armazenagem e transporte

Presença de água e compostos inorgânicos

395.000 ton

(2013)

Consumo de combustíveis em Portugal (DGEG – Fevereiro 2014)

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Bioetanol celulósico – 2ª geração – realidade industrial

Capacidade: 75 milhões L / ano

Localização: Itália – Crescentino

Operador: BetaRenewables

Matéria-prima: palha e cana arundo donax

Inicio produção: Outubro 2013

Investimento: 150 M€

Capacidade: 30 milhões L / ano

Localização: EUA - Florida

Operador: INEOS Bio

Matéria-prima: resíduos agrícolas/ jardins / municipais

Inicio produção: 2013

Novas unidades de produção bioetanol celulósico

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Bioetanol celulósico – 2ª geração – realidade industrial

Capacidade: 95 milhões L / ano

Localização: EUA - Kansas

Operador: Abengoa (Espanha)

Matéria-prima: resíduos celulósicos agrícolas e

culturas energéticas

Inicio produção: 1º semestre 2014

Capacidade: 75 milhões L / ano

Localização: EUA - Iwoa

Operador: POET / DSM

Matéria-prima: palhas celulósicos de cereais

Inicio produção: 1º semestre 2014

Novas unidades de produção bioetanol celulósico

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Bio óleo de pirólise

Ensyn em Ottawa – Canadá

Kior – EUA – biocombustíveis celulósico com óleos pirólise

Alguns exemplos de explorações comerciais / pré comerciais

Comercializa ≈ 30 produtos provenientes do bio óleo

• Oleofinas

• Aromáticos

• Resinas

Exemplo de empresas europeias

com tecnologia pre-comercial

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Gasificação de Licor Negro

Exemplo de solução da Chemrec disponível para gasificação de licor negro e

produção de gás de síntese para queima em forno de cal em fábricas de produção

de pasta celulósica

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Processo utilizado pela Kior em unidades de produção de bio óleo de pirólise

Bio óleo de pirólise

Diagrama simplificado (fonte:Kior)

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Matéria-prima – disponibilidade e limitações

A produção florestal em Portugal apresenta um défice no abastecimento de eucalipto e pinho àindustria nacional. Uma melhor utilização de resíduos celulósicos da atividade florestal, industrial,agrícola e urbana pode ser um contributo determinante para produção de biocombustíveis masdepende fortemente dos custos de recolha e transporte e já tem utilização em larga escala.

Potencial disponível de total de resíduos

ADENE / INETI – 2001 - FORUM “Energias Renováveis em Portugal”-

Disponibilidade potencial de biomassa florestal

ADENE / INETI – 2001 - FORUM “Energias Renováveis em Portugal”-

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Projetos de I&D em combustíveis avançados

Projeto de investigação no IST em liquefação de biomassa utilizando solventes e catalisadores. Fase de

investigação revelou elevado rendimento e boa estabilidade do combustível líquido. Fase de

demonstração em curso.

(fonte:IST)

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Projetos de I&D em combustíveis avançados (UE)

BioREFINA-TER – conversão de resíduos de exploração florestal e agrícola, em biocombustíveis de 2ª

geração, em Portugal promovido pela BLC3, financiamento aprovado de 3,018 M€ para demonstração

de produção de bio-óleo

EuroBioref – recurso a diferentes biomassas para produção de químicos e combustíveis (Borregaard,

Novozymes, Merck, Arkema, FEUP, …)

Biocore – conversão de resíduos celulósicos agrícolas e florestais em polímeros, químicos e

combustíveis (VTT, DSM, Chalmers, ECN, Imperial College, INRA, NOVA Institut …)

Suprabio – integração de biomassa e biorrefinarias para produção produtos valor acrescentado e

combustíveis (Borregaard, Statoil, BTG, universidades de Manchester, Brunel e Aalborg, …)

Star COLIBRI – promoção das biorrefinarias e recurso a biomassa (VTT, European Biofuels, DBFZ, …)

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Projetos de I&D em combustíveis avançados

Projeto entre Suécia e Brasil – coprodução de polímeros e bioetanol em fábricas

de pasta de eucalipto

1ª fase: desenvolvimento e piloto: 4 – 5 M€

2ª fase: demonstração: 5 – 10 M€

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Projetos de I&D em combustíveis avançados

O Grupo Portucel desenvolveu atividades de I&D com apoio de diversas entidades do SCTN e com

financiamento do Compete:

Projeto QREN BIIPP 2011-2013 com colaboração do DEQ da Universidade de Coimbra e do Instituto

RAIZ na atividade de investigação de produção de etanol a partir de lamas celulósicas da produção de

pasta para papel. O projeto inclui outras atividades de investigação com diferentes entidades (U.Porto

e U.Aveiro).

Projeto QREN BioBlocks 2013-2015 com colaboração do LNEG e do Instituto RAIZ na atividade de

investigação de produção de açúcares a partir de biomassa florestal e demonstração da viabilidade de

utilização na produção de etanol. O projeto inclui outras atividades de investigação com diferentes

entidades (U.Porto, Biotrend, U.Aveiro, IPBragança e IST)

R&C 2012 e 2013 do Grupo Portucel

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Projetos de bioetanol celulósico em Portugal

O Grupo Portucel com o apoio do LNEG está realizar os estudos de scale-up e análise de

pré-viabilidade de uma unidade flexível de produção de bioetanol com diferentes matérias

primas celulósicas e sacarinas

Biomassa

sacarina

Raw-Material Intermediates Bio blocks

Lactic Acid

Succinic Acid

Levulinic Acid

Furans

Bio Polymer PHA

Ethanol/Butanol

Lisina

Hydroxipropionic acid

Biocomposites

Vanillin/Syringaldehyde

C5 Sugars

C6 Sugars

Lignin

Extractives

Oils

Fibre

SynGas

Bio-Oil

Biogas

…

Farm Crops

Energetic Crops

Biomass Residues

Wood

…

Existe um elevado potencial de desenvolvimento da cadeia valor de produção de compostos químicos a partir da biomassa, com aplicações com valor económico

Bio economia – cadeia de valor

Products / uses

Industrial (ex: lubricants)

Transportation (ex: fuels)

Textiles (ex: fibers)

Food supply (ex: packing)

Environment (ex: water chemicals)

Communication (ex: plastics)

Housing (ex: resins, paints)

Recreation (ex: camping)

Health (ex: pharmaceuticals)

Hygiene (ex: cosmetics)

Muito obrigado