Relatório 4 – Químicos com base em fontes renováveis

Relatório 4 – Químicos com base em fontes renováveis

Autoria e Edição de Bain & Company 1ª Edição Agosto 2014

Bain & Company Rua Olimpíadas, 205 - 12º andar 04551-000 - São Paulo - SP - Brasil Fone: (11) 3707-1200 Site: www.bain.com

Gas Energy Av. Presidente Vargas, 534 - 7° andar 20071-000 - Rio de Janeiro - RJ - Brasil Fone: (21) 3553-4370 Site: www.gasenergy.com.br

O conteúdo desta publicação é de exclusiva responsabilidade dos autores, não refletindo, necessariamente, a opinião do BNDES. É permitida a reprodução total ou

parcial dos artigos desta publicação, desde que citada a fonte.

Este trabalho foi realizado com recursos do Fundo de Estruturação de Projetos do BNDES (FEP), no âmbito da Chamada Pública BNDES/FEP No. 03/2011. Disponível com mais detalhes em <http://www.bndes.gov.br>.

Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4

Índice

1. Escopo ............................................................................................................................................ 4

2. Condições de demanda ............................................................................................................... 9

Mercado de químicos renováveis ...................................................................................... 9 2.1.

Potencial dos químicos renováveis .................................................................................. 13 2.2.

Químicos renováveis e os segmentos estudados ........................................................... 20 2.3.

3. Fatores de produção .................................................................................................................. 51

Matérias-primas ................................................................................................................. 51 3.1.

Tendências tecnológicas .................................................................................................... 69 3.2.

Ambiente regulatório ........................................................................................................ 74 3.3.

Mão de obra ........................................................................................................................ 77 3.4.

Instrumentos de financiamento ....................................................................................... 79 3.5.

Outros fatores de produção .............................................................................................. 82 3.6.

4. Dinâmica da indústria ............................................................................................................... 82

Estratégia de atuação ......................................................................................................... 82 4.1.

Formação de clusters ......................................................................................................... 86 4.2.

Capacidade de produção e investimento ....................................................................... 87 4.3.

5. Indústrias relacionadas ............................................................................................................. 89

6. Diagnóstico ................................................................................................................................. 91

Oportunidades .................................................................................................................... 95 6.1.

Linha de ação ...................................................................................................................... 99 6.2.

7. Anexos ....................................................................................................................................... 101

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................................. 110

4


1. Escopo

Diversos produtos químicos podem ser obtidos com base em matérias-primas renováveis. Esses produtos podem ser divididos em dois grupos: (i) aqueles cuja principal rota de produção já é baseada em matérias-primas renováveis, como a produção de ácidos graxos baseada em óleos vegetais; e (ii) aqueles que, por meio de tecnologias emergentes, são ou poderão ser produzidos com base em fontes renováveis e disputarão o mercado com diversos produtos cuja rota de produção é, tradicionalmente, baseada em fontes fósseis. Por sua vez, o segundo grupo, o dos químicos que são ou poderão ser produzidos por rotas tecnológicas emergentes baseadas em matérias-primas renováveis, pode ser segmentado em duas classes de produtos: drop-in e não drop-in.

Na primeira classe (drop-in) estão produtos como butadieno, que substituem compostos petroquímicos análogos, dispensando necessidade de qualquer adaptação na infraestrutura de distribuição, nos equipamentos de transformação e na maneira como os produtos são utilizados. Já na segunda classe (não drop-in), estão os produtos considerados novos building blocks, como o ácido succínico e o farneseno, que podem ser utilizados na fabricação de diversos compostos químicos e possuem potencial para se tornarem novas plataformas de produção na indústria química1. Um aspecto crucial dos produtos dessa segunda classe é a necessidade de desenvolvimento de mercados e aplicações, além dos esforços de desenvolvimento tecnológico de seus derivados.

Considerando-se as dimensões descritas anteriormente, os químicos produzidos com base em matérias-primas renováveis foram segmentados nas três classes abaixo, conforme ilustrado na Figura 1:

• Classe 1: químicos renováveis drop-in, ou seja, já existentes na cadeia petroquímica, com aplicações e mercados consumidores bem definidos e cuja rota tecnológica de produção baseada em matérias-primas renováveis é considerada recente, podendo estar em estágio de desenvolvimento ou em início do estágio comercial;

• Classe 2: químicos renováveis não drop-in, ou seja, compostos novos (novel chemicals) ou que possuem pequena escala econômica e aplicações reduzidas, mas que apresentam potencial para se tornarem novos building blocks (intermediários químicos);

• Classe 3: químicos renováveis já existentes, obtidos por rotas tecnológicas baseadas em matérias-primas renováveis e que correspondem à sua principal forma de produção2.

1 Fonte: Agenda Tecnológica Setorial (2013). Química Renovável – Estrutura e Dinâmica do Setor. 2 Exemplo dessa classe seriam os oleoquímicos obtidos por plantas oleaginosas e compostos obtidos pela indústria da celulose, como os derivados da celulose.

5


Figura 1: Estágio da rota tecnológica vs. classe de químico renovável

Com o desenvolvimento de novas tecnologias é possível obter, a partir de biomassa e CO2, diversos produtos químicos como: álcoois, polióis e éteres, ácidos e diácidos, óleos, isoprenóides, olefinas, aromáticos e outros, que anteriormente eram produzidos exclusivamente pela rota petroquímica.

Abrangência do escopo

Este relatório terá como foco compostos químicos produzidos com base na biomassa, por meio de tecnologias inovadoras, que foram desenvolvidas nos últimos anos ou ainda estão em desenvolvimento para a produção de compostos químicos drop-in (classe 1) e compostos químicos não drop-in (classe 2), que apresentem forte potencial para se tornarem novos building blocks.

O relatório não possui o objetivo de analisar os químicos renováveis em aplicações como biocombustíveis e bioplásticos3, conforme escopo do Estudo definido pelo BNDES. Também não serão analisados os compostos químicos obtidos por rotas já baseadas em matérias-primas renováveis (classe 3), visto que foram analisados em profundidade nos relatórios dos segmentos de foco primário e secundário4, conforme metodologia proposta pelo Estudo.

Dentre os segmentos estudados com importante presença de compostos da classe 3, que foram objeto de estudo de relatórios anteriores, destacam-se: oleoquímicos, com toda cadeia derivada de óleos vegetais; defensivos agrícolas, como os fungicidas a base de estrobilurinas5; derivados da celulose solúvel; e aminoácidos, de origem vegetal e animal.

3 A interface dos bioprodutos com biocombustíveis e bioplásticos será abordada quando se fizer necessário, de forma a garantir um melhor entendimento do segmento. 4 Os relatórios dos segmentos de foco primário e secundário podem ser encontrados no site do BNDES. Disponível em: <www.bndes.gov.br>. 5 Grupo de compostos químicos extraídos do fungo strobilurus tenacellus.

6


O escopo do presente relatório encontra-se resumido na Figura 2, a qual ilustra a cadeia simplificada dos químicos renováveis drop-in e não drop-in.

Figura 2: Cadeia simplificada dos químicos renováveis

Matérias-primas analisadas

• Carboidratos:

Os carboidratos6 podem ser considerados feedstocks de 1ª ou de 2ª geração. Consideram-se como feedstocks de 1ª geração aqueles obtidos pelas culturas alimentícias, como as amiláceas (ex.: milho e trigo) e as sacaríneas (ex.: cana-de-açúcar e beterraba). Já os feedstocks de segunda geração correspondem aos carboidratos obtidos por culturas e fontes de biomassa não alimentícias, como as gramíneas não alimentícias (ex.: switchgrass e gramíneas do gênero miscanthus), os resíduos agroindustriais (ex.: bagaço, palha de cana e palha de milho), a madeira e resíduos de seu processamento e os resíduos sólidos urbanos.

Os principais substratos na cadeia dos carboidratos são os açúcares simples monossacarídeos e dissacarídeos - passíveis de serem fermentados. Eles também podem ser classificados como de 1ª ou 2ª geração, de acordo com o feedstocks base. Tradicionalmente, além do uso alimentício dos carboidratos, alguns compostos químicos já são obtidos majoritariamente pela fermentação de açúcares, como o etanol, o álcool isoamílico e alguns aminoácidos (ex.: lisina, treonina e triptofano).

6 Carboidratos podem ser monossacarídeos, dissacarídeos ou polissacarídeos. Neste relatório, o termo açúcar refere-se a dissacarídeos e monossacarídeos fermentáveis.

7


A obtenção de açúcares de 2ª geração de forma competitiva, em comparação com os de 1ª geração, ainda se apresenta como um desafio tecnológico. Essa busca tem como incentivos a alta disponibilidade e o potencial de obtenção de açúcares fermentáveis a custos mais competitivos. A possibilidade de desvincular, parcialmente, as cadeias sucroquímica e alimentar, evitando a competição entre químicos renováveis e alimentos também é citada como um fator motivador para a adoção das matérias-primas de 2ª geração. Outra importante possibilidade seria aproveitar sinergias entre essas cadeias, operando de forma integrada, com aproveitamento dos resíduos para a produção de químicos renováveis.

• Óleos e gorduras naturais:

Óleos e gorduras são formados, principalmente, por triglicerídeos: ésteres derivados do glicerol e ácidos graxos, com ampla diversidade de compostos, de acordo com o tamanho e nível de saturação das cadeias carbônicas. São obtidos das matérias-primas de origem vegetal, animal e microbiana.

Os óleos vegetais obtidos por oleaginosas alimentícias se destacam como a principal fonte de matéria-prima de primeira geração dessa cadeia. Os principais óleos vegetais são extraídos, principalmente, da polpa da palma, da soja, da colza7, do girassol e da amêndoa de palma8.

Entre as matérias-primas de origem animal, destacam-se o sebo bovino e a banha de porco, que, além do uso alimentício, possuem amplo uso industrial na cadeia dos oleoquímicos, óleos lubrificantes, cosméticos e higiene pessoal, biocombustíveis e outros.

As algas autotróficas 9 são organismos considerados como fontes de óleos de segunda geração, destacando-se sua criação pelo sistema de tanque aberto ou fotobiorreatores (PBR). Outras fontes de segunda geração de óleos e gorduras são as oleaginosas não alimentícias, como o pinhão-manso, e os resíduos de óleos e gorduras que, atualmente, têm como principal destinação as indústrias oleoquímica e dos biocombustíveis.

Dentre os substratos de interesse na cadeia dos óleos e gorduras naturais para a produção de químicos renováveis, destaca-se a glicerina. Tal interesse é justificado pelo seu potencial para se tornar uma importante matéria-prima para a indústria química. A glicerina pode ser utilizada na produção de diferentes químicos renováveis, como a epicloridrina, usada na produção de resinas epóxi; a metionina, usada na alimentação animal; e o propilenoglicol, usado na produção de resinas de poliéster insaturado.

7 Seu óleo é popularmente conhecido como óleo de canola. O termo canola, originalmente, representa marca registrada canadense: “Can(ada)+o(il)+l(ow)+a(cid)” 8 Baseado nas estatísticas da safra 2011/2012. Fonte: FAO (2014). 9 Para este relatório, consideram-se como algas organismos unicelulares fotossintéticos, ou autotróficos, como alguns tipos de microalgas, cianobactérias ou organismos multicelulares.

8


Tecnologias

Para análise das tecnologias inovadoras que estão sendo pesquisadas e desenvolvidas, o Consórcio se baseou no trabalho realizado pela Agenda Tecnológica Setorial10, com foco de discutir as tecnologias de tratamento da matéria-prima, bem como aquelas relativas à conversão de produtos. Tecnologias maduras que não apresentam novas rotas em desenvolvimento e nem são foco de projetos de inovação, como transesterificação e esmagamento, não serão aqui abordadas.

Para a cadeia dos carboidratos de segunda geração, a etapa de tratamento da biomassa consiste em uma combinação de processos, contendo ao menos um pré-tratamento e o tratamento propriamente dito. O tratamento pode ser realizado pela rota termoquímica, envolvendo processos como pirólise ou gaseificação, ou pela rota bioquímica, envolvendo hidrólise enzimática.

As tecnologias da etapa de conversão de carboidratos de primeira e segunda geração em produtos químicos podem ser divididas em dois grandes grupos: (i) tecnologias que utilizam organismos naturalmente selecionados ou organismos geneticamente modificados (OGMs) em processos fermentativos; (ii) tecnologias que envolvem a catálise química, podendo utilizar diferentes processos químicos convencionais. Uma tendência observada no desenvolvimento de novos projetos é a combinação dessas duas abordagens nos processos de conversão da matéria-prima em produtos químicos.

Na cadeia dos óleos, na etapa de pré-tratamento da biomassa tem-se a glicerina como um importante subproduto, mas ainda existem desafios para o aprimoramento de rotas tecnológicas para sua purificação.

Já na etapa de conversão para a cadeia dos óleos, tem-se, majoritariamente, o desenvolvimento de grupos de tecnologias focadas na conversão da glicerina em produtos, como epicloridrina e propilenoglicol, podendo ser por meio de catálise química ou da rota biotecnológica. Para a conversão de óleos vegetais, tem-se o desenvolvimento de tecnologias inovadoras, como a metátese de olefina, capaz de produzir diferentes insumos da indústria oleoquímica e olefinas de cadeias longas.

Também nota-se a busca pelo desenvolvimento de tecnologias de conversão de subprodutos, como CO2 e lignina, para químicos de maior valor agregado, porém esse desenvolvimento se encontra, em geral, mais atrasado que as rotas descritas para a cadeia de carboidratos e óleos naturais.

Categorias de produtos11

Para análise dos bioprodutos, o Consórcio agrupou os compostos químicos de fontes renováveis de acordo com seu grupo funcional, como ácidos e diácidos pelo grupo funcional carboxila, ou ainda de acordo com as unidades básicas repetidas, como os isoprenóides. Os agrupamentos de produtos que serão utilizados são:

10 Agenda Tecnológica Setorial (2013). Químicos a Partir de Renováveis. 11 Para categorização dos produtos o Consórcio se baseou no relatório da Nexant: Bio-based Chemicals Going Commercial (2012).

9


• Álcoois, polióis e éteres: álcoois de cadeia carbônica C1 a C4, com exceção do etanol, polióis, como o 1,4-butanodiol (BDO), e éteres, como o dimetil éter (DME);

• Ácidos e diácidos: ácidos carboxílicos, como o ácido acrílico, e dicarboxílicos, como os ácidos adípico e succínico;

• Isoprenóides: isopreno, farneseno, terpenos e outros isoprenóides; • Olefinas: olefinas de cadeias carbônica curtas, C2 a C4, como butadieno, alfa-olefinas

e olefinas internas de cadeias carbônicas longas e óxidos derivados de olefinas; • Óleos: óleos obtidos por rotas tecnológicas inovadoras, como metátese de olefinas ou

uso de algas autotróficas ou heterotróficas; • Outros: todos outros compostos orgânicos não agrupados nas classes anteriores,

como os aminoácidos, a epicloridrina e outros.

2. Condições de demanda

Mercado de químicos renováveis 2.1.

O setor de químicos com base em matérias-primas renováveis é considerado emergente na economia global e ainda não possui estrutura bem definida. É possível observar que, por se tratar de um setor em formação, projetos inovadores com foco no mesmo produto são desenvolvidos em paralelo, com diferentes propostas de rotas tecnológicas e soluções12. Por envolver um processo de transição de matérias-primas da matriz tradicional de base fóssil, para uma matriz baseada em insumos renováveis, o desenvolvimento do setor é acompanhado por incertezas. Soma-se a isso o fato de que, para grande parte da indústria química, a matéria-prima é considerada um fator estrutural e a cadeia dessa indústria, em geral, tem sua dinâmica orientada em torno da cadeia de óleo e gás.

Contudo, nos últimos anos tem sido observado um importante crescimento do mercado de químicos renováveis, alavancado pela evolução dos conhecimentos em biotecnologia industrial (white biotechnology), restrições ambientais ao uso de matérias-primas fósseis, novas orientações nas estratégias empresariais e esforços para saída da crise, tendo a busca por novas bases tecnológicas como fonte potencial de crescimento econômico (EUA e Europa, principalmente)13. Nesse sentido, pode-se destacar a evolução do mercado mundial de biopolímeros e bioplásticos, como o polietileno verde, com capacidade instalada de 200 mil toneladas ao ano14 no Brasil, e o monoetileno glicol, intermediário para produção do PET, cuja capacidade instalada na Ásia atingia 475 mil toneladas ao ano, em 201315.

12 Um exemplo para o desenvolvimento de diferentes tecnologias para o mesmo composto é o 1,4-butanodiol, que possui rota tecnológica de produção a partir da fermentação da dextrose ou da hidrogenação catalítica do ácido succínico, por sua vez produzido pela fermentação de açúcares. Também é possível encontrar compostos, como o propilenoglicol, que possuem rotas tecnológicas a partir da cadeia dos carboidratos e a partir da cadeia dos óleos naturais. 13 Fonte: Agenda Tecnológica Setorial (2013). Química Renovável – Estrutura e Dinâmica do Setor. 14 Fonte: Braskem (2014). 15 Fonte: entrevista com especialistas.

10


Nesse contexto, é fundamental que o Brasil se posicione na vanguarda dos investimentos e iniciativas de PD&I, visto que a química dos renováveis apresenta potencial considerável de alteração na dinâmica competitiva internacional da indústria química, o que já ocorre para alguns compostos, como epicloridrina e propilenoglicol16. A química dos renováveis se apresenta como uma importante oportunidade a ser aproveitada pelo País, principalmente quando considerada sua competitividade frente ao mundo no agronegócio, conforme detalhado em outros relatórios do Estudo17.

Em busca do desenvolvimento de uma economia sustentável, importantes objetivos vêm sendo colocados como desafio pela comunidade internacional, conforme ilustrado na Figura 3. Entre os objetivos preconizados, pode-se destacar a busca por melhor eficiência energética, expansão do uso de fontes renováveis, reciclagem de resíduos e redução da emissão de gases do efeito estufa e do uso de químicos poluentes e/ou tóxicos.

Para muitos países, a redução da dependência de combustíveis fósseis se apresenta como desafio estratégico, sendo a produção de químicos renováveis uma importante consequência do desenvolvimento dos biocombustíveis.

Figura 3: Macro tendências da economia renovável

Apesar da crescente tendência de uso de produtos baseados em fontes sustentáveis (e com apelo natural), alguns estudos e pesquisas recentes sobre o tema18 apontam que a maior parte das empresas não está disposta a pagar prêmios de preço a seus fornecedores pela compra desses produtos, pois seus consumidores finais, em geral, também não estão dispostos a pagar maiores preços pelos produtos derivados de químicos renováveis.

16 Entrevista com especialistas. 17 Para mais informações consultar os relatórios de defensivos agrícolas e oleoquímicos, disponíveis no site do BNDES. 18 Fonte: BNDES Setorial. Química verde na ótica dos agentes de mercado, 2013

11


Conclui-se, assim, que a química de renováveis só tenderá a ganhar relevância definitiva, sem depender de regulações governamentais, quando apresentar posição de custo adequada para competir com as rotas tradicionais. Espera-se, portanto, que os químicos com maior potencial de penetração e aceitação no mercado serão aqueles cujos processos produtivos apresentem custos compatíveis com as rotas baseadas na cadeia petroquímica.

Apesar disso, é importante observar que alguns produtos e segmentos podem contrariar essa tendência de mercado e, mesmo sendo vendidos com prêmio de preço, poderão apresentar demanda crescente, (por exemplo: polietileno verde e alguns produtos nos segmentos de cosméticos e aromas, fragrâncias e sabores).

O shale gas, composto por metano e outras frações leves como etano, propano e butano19, representa uma ameaça para o desenvolvimento de alguns compostos do segmento de químicos renováveis, visto que seu desenvolvimento tem levado a uma redução do preço do gás natural nos EUA e ao descolamento do seu preço em relação ao petróleo naquele país20, fazendo com que importantes building blocks obtidos pelo shale se tornem mais competitivos em relação ao uso de outras matérias-primas, como nafta e biomassa.

Segundo dados divulgados pela Energy Information Administration (EIA), em 2012, as reservas não provadas, tecnicamente recuperáveis, do shale gas correspondiam a 32% das reservas provadas e não provadas de gás natural úmido, enquanto as reservas não provadas, tecnicamente recuperáveis, do shale oil correspondiam a 10% das reservas de petróleo bruto provadas e não provadas.

O menor preço do gás natural nos EUA é apontado como o fator motivador para a retomada de investimentos da indústria petroquímica americana, o que representa um risco no curto e médio prazo para a penetração de alguns químicos renováveis, como aqueles provenientes da cadeia do etano. Os investimentos no mercado norte americano têm sido concentrados na capacidade de refino e processamento do etano e seus derivados, incluindo investimentos para conversão de alguns fornos anteriormente baseados na nafta, reflexo da competitividade da cadeia do eteno a partir do shale, conforme já mencionado no relatório de tensoativos21.

Apesar disso, é possível identificar que alguns químicos obtidos a partir da biomassa, principalmente aqueles derivados de cadeias carbônicas C3 – C5, poderão ser beneficiados por essas mudanças na dinâmica do mercado mundial de óleo e gás. Como a capacidade de refino norte americana tem sido direcionada para processar o etano, especialistas preveem que no futuro poderá existir restrição na oferta de derivados das cadeias mencionadas, para compostos como propeno, buteno, butadieno e isopreno, caso não sejam feitos investimentos em rotas alternativas de produção.

19 Composição aproximada do shale: 75-95% de metano, 2-20% dividido entre hidrocarbonetos leves (etano, propano, butano e outros) e hidrocarbonetos pesados ou condensados (pentano e outros (vapor de água e gases inertes). Fonte: Pipeline & Gas Journal (2011). 20 Fonte: Bain & Company (2013). 21 Para mais informações consultar o relatório de tensoativos, disponível no site do BNDES.

12


Pode-se dizer que a indústria petroquímica está atenta a essa situação, pois, quanto ao propeno, especificamente, percebe-se que empresas como a Dow já estão investindo para garantir uma oferta adequada ao atendimento de demanda futura22. A possível restrição de oferta para alguns derivados petroquímicos, como butadieno e isopreno, constitui um forte incentivo para o avanço no desenvolvimento e na inovação de rotas alternativas com base na biomassa.

Além disso, espera-se que avanços na tecnologia de produção de açúcares de segunda geração façam com que a indústria dos químicos renováveis consiga aproveitar matérias-primas de fontes não convencionais com menores custos de obtenção, como resíduos agrícolas ricos em materiais lignocelulósicos.

Todos esses fatores fazem com que seja necessário compreender a dinâmica desse mercado em formação, que possui como principais drivers para o desenvolvimento e velocidade de penetração dos químicos renováveis: (i) o aspecto econômico; (ii) os consumidores; (iii) a tecnologia; e (iv) o ambiente regulatório, conforme ilustrados na Figura 4:

Figura 4: Drivers do grau de avanço dos químicos renováveis

• Econômico: matérias-primas de origem renovável ganharão competitividade caso o preço das matérias-primas fósseis aumente nos próximos anos, situação oposta à que vem ocorrendo recentemente, com aumento da produção por fontes não convencionais;

• Consumidores: apesar da crescente tendência ao consumo de produtos sustentáveis, conforme já detalhado em alguns relatórios (dos segmentos de mercado) do Estudo, em geral, o consumidor ainda não está disposto a pagar mais por esses produtos.

22 Dow está investimento na rota de produção do propeno a partir do propano conhecida como “on purpose”. Fonte: Dow (2012).

13


• Tecnológico: o recente interesse pelas rotas alternativas inovadoras tem levado ao surgimento de tecnologias competitivas, despertando maior atenção no segmento;

• Governamental: políticas para redução da emissão de gases do efeito estufa, como as taxas de carbono, políticas e iniciativas de incentivo à demanda e subsídios econômicos, como financiamentos para projetos ligados ao uso da biomassa (ex. U.S. Department of Energy - DOE).

O contexto apresentado nos permite concluir que o Brasil poderia ter uma visão mais ambiciosa e que não deve se restringir ao aproveitamento da oportunidade no mercado interno. O País deve, sim, entender que tem diante de si a possibilidade efetiva de participar significativamente do comércio internacional da indústria química. Para tanto, o País deve fazer valer suas vantagens para a produção de químicos renováveis, a saber: disponibilidade e custos competitivos de matérias-primas provenientes da biomassa23.

Potencial dos químicos renováveis 2.2.

Segundo estudo sobre bioprodutos publicado em 2008 pelo U. S. Department of Agriculture (USDA), estimava-se que, em 2010, o mercado desses produtos teria alcançado uma participação entre 9 e 13% do mercado global da indústria química. Para 2025, espera-se que essa penetração alcance entre 22 e 28%, de um mercado projetado de 2,2 trilhões de dólares24.

Outro importante estudo que reitera o potencial do mercado de químicos renováveis é o BREW Project, de 2006. Segundo tal projeto, em 2050, para algumas commodities químicas selecionadas, produzidas por fermentação ou por conversão enzimática de matérias-primas renováveis, a produção de 113 milhões de toneladas representará uma penetração de 38% de toda química orgânica, em volume. Já para um cenário mais conservador, a estimativa é de 26 milhões de toneladas, com penetração de 17,5%, em volume25.

Ainda que esses dois estudos sejam considerados referências na química dos renováveis e são comumente citados em diferentes publicações, essas projeções foram feitas em um cenário macroeconômico em que se esperava uma maior valorização do petróleo e anterior a crise mundial com início em 2008. Por esses motivos e também ao se considerar o desenvolvimento mais lento que o imaginado das tecnologias de segunda geração (pré-tratamento da biomassa) e o surgimento do shale gas, que no curto prazo vem ocasionando queda do preço do gás natural nos EUA, o Consórcio acredita que as projeções citadas podem ser consideradas muito otimistas.

Em um recente estudo de 2014, intitulado Biorefinery Products: Global Markets, a empresa de pesquisa de mercado BCC Research projeta que o mercado mundial dos químicos derivados da biomassa não energéticos, sem considerar os fitoquímicos e os ingredientes farmacêuticos, devem crescer cerca de 23% ao ano, entre 2013 e 2018, alcançando um mercado de 190 bilhões de dólares. Entre 2010 e 2013, o estudo também informa um crescimento de 15% ao ano para essa categoria de produtos químicos26.

23 Maior detalhamento pode ser encontrado em Fatores de produção. 24 A projeção não inclui farmacêuticos. Fonte: USDA (2008). 25 Fonte: European Commission’s GROWTH Programme (2006). 26 Fonte: BCC. Biorefinery Products: Global Markets (2014).

14


A Abiquim, por meio do Pacto Nacional da Indústria Química, lançado em 2010 e pautada na estimativa de que a química verde corresponderá a cerca de 10% da oferta de produtos petroquímicos no mundo em 2020, estima que serão necessários 20 bilhões de dólares em investimentos para que o País desenvolva uma indústria química de base renovável27.

Corroborando o avanço da penetração dos renováveis, a Nexant, em relatório divulgado em 2012, indicou que o crescimento destes químicos manteria um ritmo forte, e que a oferta provavelmente duplicaria a cada ano, entre 2012 e 2015, tendo como driver, sobretudo, a substituição de polímeros baseados em matérias-primas fósseis, como o PET, em consonância com a demanda da sociedade por produtos mais sustentáveis28.

Segundo especialistas entrevistados, algumas rotas alternativas com base na biomassa já estão mais competitivas que as tradicionais, como a da epicloridrina e do propilenoglicol, e deverão, no futuro, se tornar dominantes para a produção desses compostos.

O potencial da bioeconomia envolve não só a geração de fontes renováveis de matérias-primas, bem como a transformação destas e a de seus resíduos em produtos de alto valor agregado por meio de processos sustentáveis, pautados pela inovação e conhecimento biotecnológico. Tal potencial foi estimado pela Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Económico (OECD) em 2,7% do PIB de seus países membros para 2030. Espera-se uma participação ainda maior para países em desenvolvimento, devido à maior representatividade dos setores de indústria e agricultura na economia29. O estudo ainda aponta a biotecnologia industrial como a principal contribuição econômica para o futuro.

Observa-se que, apesar dos estudos e projeções apresentados possuírem algumas diferenças na metodologia e no escopo, a perspectiva de crescimento para os químicos renováveis derivados da biomassa é positiva em todos eles, o que evidencia o potencial do segmento.

Para um conjunto de 15 compostos químicos selecionados, indicados por especialistas entrevistados para que servissem como exemplo do potencial dos químicos baseados na biomassa, o Consórcio realizou uma análise visando identificar o potencial de penetração desses produtos no mercado de químicos.

Para os compostos drop-in, ácido acrílico, ácido adípico, butadieno, 1,4-butanodiol (BDO), isobutanol, n-butanol, epicloridrina, isopreno, metionina e propilenoglicol, foram identificadas perspectivas de substituição das rotas tradicionais por rotas renováveis inovadoras. Para tanto, foi pesquisado o mercado mundial de cada composto e de seus principais derivados diretos e avaliaram-se, qualitativamente, as perspectivas de substituição com base no atual estágio de desenvolvimento das rotas renováveis. O Consórcio também entrevistou especialistas, visando entender quais seriam as expectativas de evolução da competitividade dos químicos renováveis selecionados.

27 Fonte: Abiquim (2010). 28 Nexant. Bio-based Chemicals Going Commercial (2012). 29 Fonte: OECD (2009).

15


A Figura 5 apresenta o resultado da adição dos valores estimados – com base nos mercados globais de 2012 - dos compostos químicos drop-in selecionados, de seus principais derivados e ainda de aplicações diretas de uso final30.

Figura 5: Potencial dos químicos renováveis drop-in selecionados

Para os compostos não drop-in selecionados, ou seja, ácido levulínico, ácido succínico, farneseno, óleos de algas e óleos e olefinas de metátese, foi realizada uma avaliação das perspectivas de ocupação do mercado focada nas expectativas de desenvolvimento desses compostos como building blocks e no prazo esperado para que seus derivados e novas aplicações se confirmem comercialmente.

Dos produtos selecionados para essa análise, ressalta-se que, dentre os classificados como drop-in, há uma presença maior daqueles com características de building blocks para a geração de especialidades químicas e química fina, com mercados globais de escalas menores que os das commodities químicas, exceção apenas para o butadieno e ácido acrílico.

Embora as previsões de diversos relatórios e agências internacionais ligadas aos produtos químicos com base em matérias-primas renováveis sejam de que estes poderão representar uma fatia considerável do mercado global de químicos em 2025, os potenciais de penetração deverão variar para cada caso. Não só aspectos relativos às perspectivas de desenvolvimento e domínio tecnológico do produto e da cadeia de derivados, mas também aqueles ligados à competitividade (em custos de produção) da rota renovável em relação à tradicional, bem como a disposição do consumidor em adquirir produtos sustentáveis, são pontos indispensáveis para se definir o potencial de substituição e o prazo em que isso poderá ocorrer.

30 Algumas cadeias importantes de alguns compostos não estão representadas, pois o Consórcio não obteve dados referentes a esses mercados.

16


Também é importante ressaltar que o percentual de penetração e a velocidade em que isso irá ocorrer também irão variar entre as diferentes aplicações para um mesmo produto, seja ele drop-in ou não drop-in. Importantes fatores, além da competitividade e velocidade de desenvolvimento das aplicações, influenciam essa dinâmica, tais como às características dos mercados consumidores finais e os esforços das indústrias utilizadoras finais (end users) na utilização/adoção dos químicos renováveis.

No grupo dos produtos não drop-in, embora as estimativas apresentem um caráter mais especulativo, caso vencidas as etapas de desenvolvimento dos mercados e das aplicações desses derivados a partir dos novos building blocks, essa penetração poderá ser bastante expressiva.

Pautado em análise criteriosa dos aspectos mais relevantes para cada mercado, o Consórcio classificou os compostos químicos selecionados drop-in e não drop-in em conjuntos com expectativas de médio e de longo prazo.

A Figura 6 resume a classificação proposta para os produtos drop-in selecionados, seguida de uma descrição sucinta das considerações para tal classificação.

PERSPECTIVA DE

MATURAÇÃO

PRODUTO

DROP-IN

% DE

PENETRAÇÃO (volume)

MÉDIO PRAZO

(até 2025)

Epicloridrina >50%

Isobutanol >50%

n-Butanol >50%

1,4 Butanodiol (BDO) >50%

Propilenoglicol >50%

LONGO PRAZO

(até 2030)

Butadieno Entre 10 e 50%

Ácido Adípico Entre 10 e 50%

Isopreno Entre 10 e 50%

Metionina Entre 10 e 50%

Ácido Acrílico Entre 10 e 50%

Figura 6: Perspectivas de penetração dos bioprodutos drop-in selecionados

17


Bioprodutos drop-in com perspectiva de médio prazo:

Epicloridrina – rota renovável com base na glicerina já está dominada, e existem unidades industriais operando com competitividade em custos de produção, o que forma uma perspectiva favorável de penetração do produto renovável no mercado convencional petroquímico, no curto/médio prazo.

Isobutanol e n-butanol – algumas rotas renováveis já estão em escala comercial, apresentando rápido desenvolvimento nas diferentes rotas, com boa perspectiva de competitividade em custos de produção, visto que competem com a rota via propeno, que sofre escassez no mercado. Este cenário gera uma boa perspectiva de penetração do produto renovável no mercado convencional petroquímico.

1,4 – Butanodiol (BDO) – diversos projetos anunciados já oferecem boa perspectiva de penetração das duas rotas renováveis no mercado, no médio prazo, porém ainda há necessidade de se confirmarem detalhes tecnológicos e de produção, de forma a garantir também a competitividade em custos comparados com a rota convencional.

Propilenoglicol – apresenta boas perspectivas de penetração no médio prazo, pois já existem unidades comerciais em operação. Porém, cabe a ressalva de que a competitividade precisa se consolidar, pois as capacidades das rotas convencionais via propeno não serão facilmente desmobilizadas em favor de rotas renováveis.

Bioprodutos drop-in com perspectiva de longo prazo:

Butadieno – rotas renováveis ainda em fase de desenvolvimento, necessitando tempo de maturação para confirmar competitividade em custo. O similar petroquímico é coproduto das centrais, o que poderá ameaçar a competitividade da rota renovável. Há perspectiva razoável de penetração no longo prazo, mas ainda é necessário avançar na competitividade, que será limitada pela consequente redução do preço da rota petroquímica.

Ácido Adípico - competitividade da rota renovável é animadora, pois as principais rotas petroquímicas, via ciclohexano (derivado do benzeno) ou fenol (derivado do benzeno e do propeno – tendo o cumeno como intermediário), dependem de matérias-primas que apresentam tendência de valorização de preço no mercado internacional. Este cenário dá uma boa perspectiva de penetração do produto renovável no mercado convencional petroquímico, porém há necessidade de confirmações no nível tecnológico, o que caracteriza tal rota como de longo prazo.

Isopreno – unidades de produção existentes pela rota petroquímica deverão se manter competitivas. A escala do mercado global permitirá boa penetração da rota renovável, que apresenta boas perspectivas em termos de custos de produção, dependendo ainda de ajustes na tecnologia. As perspectivas são de longo prazo e também dependem de como o produtor por rota petroquímica reagirá à concorrência, visto que para se proteger poderá promover reduções de preço.

Metionina – ainda faltam detalhes do desenvolvimento da tecnologia, porém, anúncios de implantação de projetos industriais já dão sinais de uma perspectiva muito boa de penetração no mercado, no longo prazo.

18


Ácido Acrílico – o desenvolvimento tecnológico da rota renovável tem ótimas perspectivas requerendo algumas etapas de confirmação e, ainda que avance na competitividade frente à rota petroquímica, provavelmente não deslocará totalmente a produção convencional. Anúncios recentes de projetos pela rota petroquímica indicam também que a concorrência será acirrada. Estima-se a penetração apenas no longo prazo.

Para os produtos não drop-in, a Figura 7 apresenta a avaliação efetuada e a classificação de perspectivas de maturação em médio e longo prazos.

PERSPECTIVA DE

MATURAÇÃO

PRODUTOS

NÃODROP-IN

MÉDIO PRAZO

(até 2025)

Óleos de algas

LONGO PRAZO (até 2030)

Ácido Succínico

Ácido Levulínico

Farneseno

Óleos/olefinas de metátese

Figura 7: Perspectivas de penetração dos bioprodutos não drop-in selecionados

Bioprodutos não drop-in com perspectiva de médio prazo:

Óleo de algas – rota tecnológica dominada, com unidades industriais em operação, embora ainda necessite de ajustes para atingir a competitividade desejada. Há perspectiva de razoável nível de penetração, que depende da competitividade em custo e da maturidade/disposição do mercado consumidor em pagar um prêmio pelo produto altamente especificado, em substituição ao óleo obtido pelas rotas tradicionais de extração. Também dependerá do desenvolvimento de novos mercados.

O mercado potencial dos óleos especiais da Solazyme, por exemplo, engloba seu uso na indústria química, em produtos de cuidados da pele (linha Algenist) e no mercado de nutrição. Nessas indústrias e segmentos, segundo relatório da UBS Securities LLC31, os potenciais de mercado são de 200, 1 e 100 bilhões de dólares, respectivamente. Os óleos especiais da Solazyme também podem ser usados para a produção de combustíveis, como em misturas de querosene de aviação, porém, nesse mercado, deverão encontrar maiores dificuldades de competição, visto as menores margens e maior sensibilidade ao preço.

31 Fonte: UBS Investment Research (2012).

19


Bioprodutos não drop-in com perspectiva de longo prazo:

Ácido Succínico – produto não drop-in, cuja rota petroquímica tem tamanho de mercado reduzido. Apresenta um grau de incerteza elevado não somente quanto ao desenvolvimento tecnológico dos processos de produção dos derivados, mas também quanto ao desenvolvimento de mercado. Por outro lado, muita pesquisa e investimentos nesse building block indicam uma boa perspectiva no longo prazo. Várias empresas anunciam projetos na cadeia desse building block e apostam em boas expectativas de demanda.

Em um estudo encomendado pela União Européia, a Weastra, boutique de consultoria eslovaca, projeta para 2020 um mercado potencial de aproximadamente 600 mil toneladas anuais, o que equivaleria a uma demanda de 540 milhões de dólares32.

Ácido Levulínico – produto não drop-in, com algumas etapas do desenvolvimento da tecnologia e da competitividade a serem alcançadas. Ademais, depende também do desenvolvimento das rotas e dos mercados de seus derivados. O Consórcio acredita que terá baixa penetração no longo prazo.

A norte-americana Segetis, com projeto de plataforma química do ácido levulínico para início de operação em 2016, considera um potencial de mercado de 50 bilhões de dólares, cobrindo as aplicações como plastificantes para PVC (através do cetal levulínico em substituição ao anidrido ftálico - 14 bilhões de dólares); produtos de limpeza doméstica e industrial – HI&I (11,5 bilhões de dólares); poliamidas (8 bilhões de dólares); outros polímeros e produtos agroquímicos33.

Farneseno - produto não drop-in, que ainda tem como desafio aumentar sua competitividade, principalmente, por aumentos de produtividade e/ou redução de custos de produção, além da necessidade de desenvolvimento das rotas e dos mercados de seus derivados. Alguns anúncios de boas perspectivas de aplicação por consumidores potenciais na área de higiene e limpeza ainda dependem de confirmação, indicando assim que a penetração no mercado de químicos deverá ocorrer no longo prazo.

A Amyris, que aposta na produção de hidrocarbonetos renováveis, indica um mercado potencial muito extenso e otimista, que pode chegar a 60 bilhões de dólares, cobrindo segmentos como lubrificantes, cosméticos, plásticos e borrachas, aditivos e aromas e fragrâncias34.

Óleos/Olefinas metátese - produto não drop-in, com algumas etapas do desenvolvimento da tecnologia e da competitividade a serem alcançadas. Depende também do desenvolvimento das rotas e dos mercados de seus derivados. Além disso, compete com os oleoquímicos derivados da cadeia tradicional de óleos vegetais e gorduras animais. A penetração no mercado deverá ocorrer no longo prazo.

32 Fonte: Weastra (2013). 33 Fonte: Segetis (2014). 34 Fonte: Amyris (2014).

20


A Elevance, com o processo catalítico de metátese, prevê potencial de mercado em inúmeras aplicações de seus produtos com ênfase em especialidades químicas, de até 176 bilhões de dólares, em detergentes, lubrificantes, cosméticos, poliamidas especiais, poliésteres e polióis, resinas epóxi e poliuretanos, revestimentos e aditivos35.

Químicos renováveis e os segmentos estudados 2.3.

Ao longo do Estudo foram identificados 64 segmentos, sendo que 19 foram classificados como de foco primário e 13 como de foco secundário, através de uma análise multicritério baseada no modelo do Diamante de Porter36. Para os segmentos de foco primário e secundário, avaliou-se o desenvolvimento e o impacto de 15 bioprodutos selecionados, indicados por especialistas entrevistados, a fim de que servissem como exemplo do potencial dos químicos baseados na biomassa. É importante observar que, conforme declarado no escopo, não estão sendo considerados os produtos de rotas renováveis que já são, majoritariamente, baseados em matérias-primas renováveis. Para o caso de oleoquímicos, em que a rota tradicional se baseia na extração do óleo de oleaginosas, foram considerados apenas produtos provenientes de tecnologias inovadoras, como a produção de óleos por algas heterotróficas, que se alimentam de açúcares, e o uso de novas tecnologias de processo, neste caso a metátese de olefinas.

Para melhor compreensão do desenvolvimento de cada um dos 15 produtos, o Consórcio analisou as principais rotas renováveis (em desenvolvimento), as matérias-primas utilizadas em cada rota, os players envolvidos (no desenvolvimento dessas rotas) e o progresso (no desenvolvimento) das rotas alternativas de cada produto. Em seguida, analisou-se o impacto dos bioprodutos selecionados nos segmentos de foco primário e secundário, conforme pode ser observado nas Figura 7 e Figura 8. No anexo 2 se encontram fichas resumidas das informações levantadas sobre os químicos renováveis selecionados pelo Consórcio.

1,4-Butanodiol (BDO) – drop-in

O desenvolvimento do BDO renovável é motivado pelo tamanho do mercado tradicional do composto e pelo polibutileno succinato (PBS), novo plástico biodegradável derivado de acido succínico e BDO, que poderá se tornar mais competitivo via rotas renováveis com a evolução das tecnologias mais competitivas para produção de suas matérias-primas. As principais rotas para produção do BDO renovável consistem na fermentação direta de açúcares ou na conversão do ácido succínico (para obtenção do BDO).

35 Fonte: Casasnovas e Needleman (2012). 36Mais detalhes sobre a segmentação da indústria química, definição dos segmentos de foco primário e secundário e seus diagnósticos podem ser encontrados no site do BNDES.

21


A Genomatica desenvolveu uma nova espécie da bactéria E. Coli que possibilita a fermentação direta de dextrose e outros açúcares para formação do BDO37. Em 2013, em parceria com a DuPont Tate & Lyle, a Genomatica obteve sucesso em uma campanha de cinco semanas produzindo mais de 2 mil toneladas de BDO38. A primeira planta destinada a utilizar essa tecnologia está sendo construída na Itália pela Novamont, e deverá iniciar suas operações ainda em 2014. Com capacidade projetada de aproximadamente 18 mil toneladas por ano, usará açúcares de segunda geração como matéria-prima 39 . A BASF também licenciou tal tecnologia e planeja a construção de uma planta para produção de 50 mil toneladas por ano, condicionada à aceitação do BDO produzido pela tecnologia da Genomatica40.

Já a rota para produção do BDO - via ácido succínico - está sendo desenvolvida por algumas das empresas que detêm a tecnologia de produção desse ácido, como a BioAmber e a Myriant. A BioAmber planeja a construção de uma planta na América do Norte, cuja meta é produzir 100 mil toneladas de BDO por ano, com início previsto para 2017 e um contrato de take-or-pay, segundo o qual a trader Vinmar compra 100% da produção.

Ácido acrílico – drop-in

O desenvolvimento de tal produto é motivado pelos polímeros poliacrilatos 41 e pelas perspectivas de limitação da oferta do propeno, matéria-prima para sua produção pela rota tradicional. As rotas alternativas para produção de ácido acrílico se encontram em desenvolvimento e são baseadas na fermentação de açúcares.

A OPXBio, em parceria com a Dow, está desenvolvendo uma rota fermentativa de açúcares (dextrose para milho e sacarose para cana) pelo uso da bactéria E. coli geneticamente modificada, tendo o ácido 3-hidroxipropiônico (3-HP) como intermediário para conversão para o ácido acrílico42. Atualmente, a companhia opera uma planta de demonstração com capacidade de cerca de 30 toneladas por ano e pretende iniciar uma segunda planta de demonstração em 2014, fazendo um scale-up para uma produção anual de cerca de 300 toneladas. As duas empresas planejam o início de produção em escala comercial por volta de 2017, com uma planta em local a ser definido, que poderá, inclusive, ser o Brasil43.

37 Fonte: Genomatica (2013). 38 Fonte: Genomatica (2013). 39 Fonte: European Plastic News (2013). 40 Fonte: Green Chemicals Blog (2013). 41 Nexant. Bio-based Chemicals Going Commercial. 2012. 42 Fonte: OPXBio (2012). 43 Fonte: Green Chemical Blog (2013).

22


Outras três importantes empresas, BASF, Cargill e Novozymes, também estão, em parceria, estudando a produção do ácido acrílico via desidratação do 3-HP, ainda em escala piloto44. A Myriant reportou em seu site avanços no desenvolvimento da rota fermentativa para produção de ácido acrílico, afirmando estar trabalhando para iniciar o scale-up com objetivo de fornecer amostras para seus clientes45. Segundo patente solicitada pela empresa, tal rota envolve desidratação catalítica do ácido lático produzido pela fermentação de açúcares46. Além das empresas citadas, a Metabolix também tem estudado a rota fermentativa de açúcares para produção do ácido acrílico e afirma estar em busca de parceria com líderes da indústria com o intuito de que sua rota ganhe escala comercial47.

Ácido adípico – drop-in

Seu desenvolvimento é motivado pelo mercado de poliamidas, especialmente da poliamida 6,6 (Nylon 6,6 ou PA6,6)48. As rotas em desenvolvimento são baseadas na síntese a partir de açúcares ou na fermentação de óleos vegetais.

A rota patenteada pela Rennovia envolve a oxidação aeróbica da glicose para ácido glucárico, que passa por um processo de hidrodesoxigenação para formação do ácido adípico. A empresa já vem operando uma planta piloto e planeja iniciar uma planta de demonstração em 2014, que seria passível de um scale-up direto para escala comercial, em linha com o objetivo da Rennovia de iniciar produção em escala em 2018, com uma planta de capacidade instalada de 135 mil toneladas por ano49 . Recentemente a empresa firmou parcerias com a ADM e a JM Davy para acelerar o desenvolvimento da rota comercial para o ácido adípico e para o hexametilenodiamina (HMDA), outro intermediário para produção da PA6,650.

Outra empresa que está avançada na produção do ácido adípico é a Verdezyne, porém com o uso de óleos vegetais como matéria-prima para um processo fermentativo, que funciona inclusive, para diferentes composições de ácidos graxos do óleo51. A empresa possui uma planta piloto nos EUA.

A DSM (que também investe na Verdezyne), a Genomatica e a BioAmber também já demonstraram interesse e estão avançando em rotas alternativas para o ácido adípico. A BioAmber, em parceria com a Cargill, vem desenvolvendo uma levedura que seja capaz de produzir o ácido adípico52.

44 Fonte: Novozymes (2013). 45 Fonte: Myriant (2012). 46 Fonte: Patentdocs (2013). 47 Fonte: Metabolix (2014). 48 Nexant. Bio-based Chemicals Going Commercial. 2012. 49 Fonte: Green Chemical Blog (2013). 50 Fonte: Green Chemical Blog (2014). 51 Fonte: Verdezyne (2012). 52 Fonte: BioAmber (2013).

23


Butadieno – drop-in

O desenvolvimento desse produto encontra no tamanho do mercado e nas perspectivas de limitação da oferta do butadieno por rotas convencionais seus principais estímulos. Existem diversas rotas em desenvolvimento, entre as quais cinco são independentes, e forte presença de players ligados ao mercado de pneus.

A LanzaTech, especialista na tecnologia de fermentação de gases, vem desenvolvendo com diferentes parceiros, de forma independente, a produção do butadieno derivado da fermentação de gases contendo CO ou CO2, com ou sem presença de hidrogênio, tendo como intermediário o 2,3-BDO, que é convertido pela reação termocatalítica. Os gases, por sua vez, podem ser provenientes de correntes gasosas de resíduos industriais ou produzidos com base na biomassa, incluindo resíduos sólidos urbanos. A empresa também tenta desenvolver uma rota direta de fermentação gasosa para o butadieno. Dentro os parceiros estão SK Innovation, Invista e Orochem Technologies. Essa rota se encontra em pesquisa, com perspectivas de comercialização em 201853, sendo que a produção de etanol e 2,3-BDO, por meio de tal rota já possui uma planta piloto de 15 milhões de galões por ano na Nova Zelândia e uma planta de demonstração de 100 milhões de galões por ano em Shangai, na China.

A Michelin, em parceria inicial com Axens e IFPEN, e posteriormente com a Tereos, fornecedora de etanol para o projeto, está desenvolvendo uma rota para produção do butadieno a partir do etanol. O projeto possui apoio governamental francês e orçamento para 8 anos de pesquisa. A rota se encontra em pesquisa54.

A Genomatica, em parcerias independentes com Eni/Versalis e Braskem, está desenvolvendo uma rota para produção de butadieno a partir da fermentação de açúcares. Enquanto a rota estudada em conjunto com a Versalis envolve a fermentação de açúcares para o intermediário 1,3-BDO, a rota estudada em conjunto com a Braskem envolve a fermentação de sacarose diretamente para butadieno. Ambas as rota se encontram em fase de pesquisa, mas, em 2011 a Genomatica anunciou que obteve sucesso na produção de butadieno renovável em escala de bancada55.

A Global Bioenergies, em conjunto com a Synthos, está desenvolvendo a produção de butadieno por fermentação gasosa. O processo pode usar diferentes matérias-primas fonte de carbono, como carboidratos (ex.: glicose), polióis (ex.: glicerol) e polímeros biodegradáveis (ex.: amido e celulose). A rota já foi provada experimentalmente e continua em pesquisa, mas, em 2014 uma patente do processo foi concedida nos EUA56.

A Cobalt Technologies, em parceria com duas companhias asiáticas, está desenvolvendo uma rota de produção do butadieno a partir da desidratação do n-butanol da fermentação de açúcares. A rota se encontra em fase de pesquisa.

53 Fonte: Lanzatech (2014) 54 Fonte: Michelin (2013). 55 Fonte: Genomatica (2011). 56 Fonte: Business Wire (2014).

24


Epicloridrina – drop-in

O desenvolvimento desse produto é puxado pelo tamanho do mercado de resinas epóxi e pela grande disponibilidade de glicerina, subproduto da produção do biodiesel, a baixo custo. A rota já existe em escala comercial e envolve duas etapas: a glicerina reage com o ácido clorídrico, com uso de catalisador, para formação do dicloropropanol, que é, a seguir, desidroclorado para formação da epicloridrina57. No curto prazo, o mercado de epicloridrina vem sofrendo com excesso de oferta na China, o que tem feito com que as plantas nesse País operem com alta ociosidade. Como alternativa a essa crise, alguns produtores tem considerado converter suas unidades de produção de epicloridrina, com base em propeno, para a produção de epicloridrina com base na glicerina, ou produção de óxido de propeno com base no propeno58.

A Solvay tem participação direta e indireta em diferentes plantas. Na França ela opera uma planta com capacidade instalada de 10 mil toneladas por ano e na Tailândia sua afiliada Vinythai possui uma unidade industrial com capacidade anual de 100 mil toneladas. Além dessas duas unidades, no final de 2016 é esperada a entrada em operação de outra planta de 100 mil toneladas por ano na China59.

Na Europa, a tcheca Spolchemie também possui uma planta para produção de epicloridrina a partir de glicerina com capacidade anual de cerca de 15 mil toneladas60. Além da planta da Vinythai, a China possui pelo menos 4 empresas produzindo epicloridrina com base na glicerina, com capacidade instalada estimada em 231 mil toneladas por ano61.

Isobutanol – drop-in

Produto cujo desenvolvimento tem como incentivo a possibilidade de obtenção de importantes building blocks com base no isobutanol, como o para-xileno para produção de PET62, e a possibilidade de uso do isobutanol em biocombustíveis. As rotas para produção de isobutanol que estão sendo comercializadas ou estudadas baseiam-se na fermentação de açúcares. Outra característica do desenvolvimento do isobutanol é a possibilidade de retrofit de plantas de etanol de milho para sua produção.

57 Fonte: Chemical Technology (2014). 58 ICIS (2014). 59 Fonte: Green Chemical Blog (2013); entrevista com especialistas. 60 Fonte: Spolchemie (2011); entrevistas com especialistas. 61 Fonte: Polymerupdate (2014); ICIS (2014); EC21 (2014). 62 Rota proposta: isobutanol, isobuteno, isoocteno, para-xileno, PTA e PET. Fonte: Nexant. Bio-based Chemicals Going Commercial. 2012.

25


A Gevo possui uma planta em Luvern, EUA, operando com capacidade anual de cerca de 55 mil toneladas de isobutanol e 66 mil toneladas de etanol63. A empresa possui planos de instalação de uma segunda planta (de produção de isobutanol) nos EUA, com capacidade projetada de 117 mil toneladas por ano64, através de uma joint venture com a Redfield, que cederia uma planta de etanol para o retrofit. Essa iniciativa atualmente está paralisada, aguardando eventual sucesso comercial de Luvern para que se inicie o processo de retrofit65. Para a Tailândia, a empresa deverá abrir sua segunda planta comercial em 2016, com capacidade instalada projetada de 60 mil toneladas por ano66. Em 2014 a Gevo assinou um acordo com a Argentina Porta Hnos, que será licenciador exclusivo da tecnologia patenteada pela Gevo na Argentina, embora ainda não tenham sido anunciados planos concretos para instalação de plantas de isobutanol. Além disso, fruto de sua parceria com a Coca-Cola e a Toray, e tendo a South Hampton Resources como operadora sob contrato (toll-processing), a empresa possui duas plantas de demonstração no Texas, que utilizam seu isobutanol como insumo para produção de para-xileno67. A primeira, de 2011, tem capacidade de produção projetada de 364 toneladas por ano e a segunda produz cerca de 87 toneladas por ano de uma mistura de octanos68.

Outra empresa que está investindo na tecnologia de produção do isobutanol é a Butamax, joint venture entre BP e Dupont, contudo o seu foco é usá-lo como biocombustível. A Butamax possui ações judiciais contra a Gevo, alegando quebra de patentes, visto que a tecnologia de ambas as empresas possui muitas similaridades. O modelo de negócio da Butamax também envolve o licenciamento da tecnologia de retrofit de plantas de etanol existentes, incluindo plantas com base no milho e na cana-de-açúcar. A empresa Highwater Ethanol já iniciou o retrofit de uma unidade com capacidade de 189 milhões de litros de etanol e será a primeira planta de escala comercial com a tecnologia da Butamax. Além disso, esta também possui um consórcio com um grupo de produtores de etanol, chamado de Early Adopter Group (EAG), composto por 11 empresas interessadas em adotarem a tecnologia da Butamax, correspondendo a cerca de 3,4 bilhões de litros de etanol69.

É importante observar que a Global Bioenergies está desenvolvendo a produção direta do isobuteno, com base na fermentação de açúcares, eliminando uma etapa da reação de formação do para-xileno com base no isobutanol (isobuteno é um intermediário dessa rota)70. A empresa possui dois projetos de plantas pilotos que devem iniciar operação em 2014 e 2015, com capacidades projetadas de 10 e 100 toneladas por ano, respectivamente71.

63 Fonte: Gevo (2014). 64 Fonte: Gevo (2011). 65 Fonte: Biomass Magazine (2013). 66 Gevo (2014). 67 Fonte: Green Chemical Blog (2013). 68 Fonte: Gevo (2013). 69 Fonte: Green Chemicals Blog (2013). 70 Fonte: Global Bioenergies (2014). 71 Fonte: Biofuels Digest (2014).

26


Isopreno – drop-in

As bases do desenvolvimento são o tamanho do mercado e as perspectivas de limitação da oferta do isopreno petroquímico. A possibilidade de obtenção do isopreno a custos mais competitivos, comparado à rota petroquímica, desperta o interesse em seu uso como substituto da borracha natural. Especialistas entrevistados acreditam que, caso essa substituição se torne viável, o isopreno poderia substituir até 30% do volume do mercado de borracha natural, o que corresponderia a uma demanda anual adicional de mais de 3 milhões de toneladas de isopreno. Dois grupos de rotas para produção do isopreno renovável estão sendo desenvolvidos: um, por meio da fermentação de açúcares, com pesquisa de diversos grupos em parcerias com empresas do setor de pneus, e o outro, com base na fermentação da glicerina, desenvolvida pela Glycos Biotechnology.

A rota da fermentação de açúcares vem sendo desenvolvida não só pela Dupont (Genencor) e Amyris, em parceria com Goodyear e Michelin, respectivamente, mas também pela Ajinomoto em parceria com Bridgestone, assim como pela Aemetis, de forma independente. Todas as rotas baseadas na fermentação de açúcares se encontram em fases iniciais de desenvolvimento.

Já a rota de produção do isopreno via fermentação de glicerina está sendo desenvolvida pela Glycos Biotechnology, que prevê o início da operação de uma planta comercial multipropósito de 40 mil toneladas por ano, ainda em 2014, para a produção de diferentes químicos, incluindo o isopreno e outros derivados do óleo de palma.

Metionina – drop-in

O desenvolvimento desse bioproduto está diretamente relacionado ao tamanho do mercado de alimentação animal que utiliza metionina. Dois grupos de rotas vêm sendo estudados para produção da metionina por matérias-primas renováveis, incluindo açúcares e glicerina.

A METabolic EXplorer (METEX) trabalha com a Roquette para desenvolver uma rota de produção da l-metionina por meio da fermentação de diferentes matérias-primas renováveis como fontes de carbono (incluindo açúcares de primeira e segunda geração e glicerina)72 e objetiva avançar sua rota para o estágio industrial73.

Já a CJ Bio trabalha, em conjunto com a Arkema, na produção da l-metionina com base na fermentação de matérias-primas renováveis, principalmente glicose, pela bactéria E. coli74, e deve iniciar, em meados de 2014, a produção comercial de l-metionina em uma planta na Malásia com capacidade instalada de 80 mil toneladas anuais75 . Convém notar que, a metionina produzida não será 100% de fontes renováveis, uma vez que a metil mercaptana será fornecida pela Arkema, que a produz com base em fontes não renováveis76.

72 Fonte: Patentdocs (2012). 73 Fonte: Metabolic-Explorer (2014). 74 Fonte: CJ Research Institute of Biotechnology (2011). 75 Fonte: Arkema (2012). 76 Fonte: Cheman Company (2013).

27


n-Butanol – drop-in

O tamanho do mercado existente do n-butanol é o grande fator motivador do desenvolvimento desse bioproduto. A rota tecnológica renovável, que vem sendo estudada por diferentes players, envolve a melhoria do conhecido processo de fermentação ABE77, que produz n-butanol e acetona, a partir de açúcares.

A Green Biologics vem estudando o uso de organismos Clostridia como biocatalisadores para produção do n-butanol, a partir da fermentação de açúcares78. O desenvolvimento desta rota se encontra em estágio avançado e a Green Biologics já possui uma planta de demonstração com escala entre 400 a 500 toneladas por ano de n-butanol e acetona79 nos EUA. Sua parceira Laihe Rockley possui capacidade de produção de n-butanol de 150 mil toneladas anuais em uma planta na China, país cuja capacidade de produzir n-butanol pela fermentação ABE ultrapassa 300 mil toneladas anuais80.

A Cobalt Technologies vem focando no desenvolvimento da fermentação de matérias-primas de segunda geração por organismos biocatalisadores que não são geneticamente modificados e alega que seu processo é capaz de separar e fermentar a hemicelulose, além da celulose81. A rota da Cobalt Technologies está em estágio de escalonamento, mas, em 2013, já atingiu escala superior a 100 mil litros de fermentação82.

No Brasil, a Granbio83,em parceria com a Rhodia (Solvay), anunciou planos de construir uma planta, com início previsto em 20158485 para produção de 100 mil toneladas por ano de n-butanol com base na fermentação de açúcares da palha e bagaço de cana. A Rhodia também tem parceria para instalação de uma planta de demonstração no País junto a Cobalt Tech. Tal unidade deveria ter entrado em operação em 2013, embora não tenha havido um anúncio público sobre o fato86.

Propilenoglicol – drop-in

O desenvolvimento desse composto tem como fator motivador o tamanho de seu mercado e a grande disponibilidade de matérias-primas renováveis, como a glicerina. Diferentes rotas para sua produção a partir de matérias-primas renováveis já foram desenvolvidas e se encontram em estágio comercial.

77 Fermentação que antigamente era comumente usada para produção de n-butanol, mas caiu em desuso por ter se tornado pouco competitiva frente às rotas petroquímicas. Produz 3 partes de acetona, para 6 partes de n-butanol e 1 parte de etanol. 78 Fonte: website Greenbiologics. 79 Fonte: website Greenbiologics. 80 Fonte: Green Chemicals Blog (2012). 81 Fonte: website Cobalt Tech. 82 Fonte: Cobalt Tech (2013). 83 A Granbio comprou uma participação de 25% na empresa americana American Process, que possui tecnologias para produção de açúcares celulósicos. Fonte: GranBio (2013). 84 Fonte: Biofuels Digest (2013). 85 Fonte: Valor Econômico (2013). 86 Fonte: Rhodia (2012).

28


A S2G Biochem e a International Polyol Chemicla Inc. desenvolveram uma rota para produção de propilenoglicol baseado em diferentes feedstocks, que podem ser fontes de carboidratos de primeira e segunda geração (C5 e C6), resíduos de da indústria de papel e celulose e glicerina, a partir de uma etapa de hidrogenação para formação de alditóis, seguida de uma etapa de hidrogenólise para formação de glicóis e álcoois (cerca de 55-60% propilenoglicol)87. Desde 2007, essa rota possui duas plantas em funcionamento na China, com capacidade combinada de 200 mil toneladas por ano88, operadas pela Global Bio-chem Technology.

A ADM, que também possui uma rota que envolve a hidrogenólise de glicerina ou sorbitol para produção de propilenoglicol, opera uma planta de 100 mil toneladas por ano nos EUA, desde 201189.

Na Bélgica, a Oleon licenciou a tecnologia proprietária da BASF para produção de propilenoglicol com base na glicerina e opera, desde 2012, uma planta com capacidade de 20 mil toneladas por ano90.

A rota da JM Davy utiliza a glicerina como matéria-prima para a síntese do propilenoglicol. Primeiro a glicerina é desidratada para acetol e posteriormente o acetol é hidrogenado para formação do propilenoglicol. Segundo a companhia, sua rota tecnológica se encontra pronta para ser licenciada91.

A possibilidade de uso da própria glicerina em fluidos anticongelantes tem sido prejudicial para o desenvolvimento do biopropilenoglicol, uma vez que a glicerina também encontra aplicação nessa categoria de produtos.

Ácido levulínico – não drop-in

O desenvolvimento do composto é motivado pela possibilidade de produção de derivados com uso em mercados atrativos como plásticos, borracha sintética, herbicidas, farmacêuticos e outras aplicações em especialidades químicas. Também aparece como alternativa para a produção de compostos orgânicos da cadeia C4-C8 que podem ter oferta afetada pela migração para craqueadoras de cargas leves, com o shale gas. Com base no ácido levulínico, é possível produzir diferentes building blocks, incluindo os acetais levulínicos, nova categoria de compostos que podem ser produzidos de forma customizada com duas diferentes cadeias de radicais carbônicos. As rotas que estão sendo desenvolvidas para a produção do ácido levulínico contemplam a conversão termoquímica do açúcar.

87 Fonte: website S2G Biochem. 88 Fonte: website IPCI. 89 Fonte: website ADM. 90 Fonte: BASF (2014); Oleon (2014). 91 Fonte: JM Davy (2014).

29


A Segetis possui, desde 2009, uma planta piloto com capacidade de, aproximadamente, 200 toneladas por ano e outra, de demonstração, com capacidade superior a 1,4 mil toneladas anuais. Entre 2015 e 2016, a empresa planeja iniciar a produção em escala comercial em Minnesota e, apesar de não ter anunciado a capacidade planejada, já possui aprovação de recursos de seu estado para tal92.

Já a Avantium, cuja tecnologia proprietária YXY consiste na desidratação catalítica de fontes de carboidratos para o levulinato de metila, que pode ser convertido em ácido levulínico, não só opera, desde 2011, uma planta piloto nos Países Baixos bem como planeja uma planta de escala comercial que produza 50 mil toneladas anuais de ácido 2,5-furano-dicarboxílico (FDCA) em 2016. A empresa ainda não possui planos divulgados para iniciar produção em escala comercial do ácido levulínico e derivados.

Ácido succínico – não drop-in

O desenvolvimento desse composto tem como driver a produção de polímeros, como o polibutileno succinato (PBS), novo plástico biodegradável derivado do acido succínico e BDO, e outros, derivados do BDO, como politetrametileno éter glicol (PTMEG). Além disso, o ácido succínico apresenta elevado coeficiente de conversão pela fermentação de açúcares93 e possui potencial para se tornar um importante building block. A produção do ácido succínico, principalmente a partir da fermentação de açúcares, é objeto de pesquisa de diferentes empresas, entre elas BioAmber, Myriant, Reverdia e Succinity, e já são encontradas algumas plantas em estágio comercial.

A BioAmber possui, desde 2010, uma planta com escala de 2 mil toneladas por ano de ácido succínico na França, em parceria com a ARD. Em uma joint venture com a Mitsui, a BioAmber espera iniciar, em 2015, produção do ácido succínico em Sarnia, no Canadá, com uma planta de 30 mil toneladas por ano, extensível para 50 mil toneladas, localizada num parque bioindustrial da Lanxess94. A rota da BioAmber é baseada na fermentação de diferentes feedstocks por bactérias E. Coli, incluindo glicose, açúcares lignocelulósicos (C5 e C6) e até glicerina95.

Em 2013, a Myriant, em parceria com a Thyssen Krupp Uhde, iniciou a produção de ácido succínico em uma planta de 13,6 mil toneladas, com planos para expandir a capacidade para 63,5 mil toneladas por ano96, em 2015. A rota tecnológica da Myriant também envolve o uso de bactérias E. Coli, não modificadas geneticamente, para fermentação de açúcares.

92 Fonte: website Segetis. 93 Fonte: BioAmber (2014). 94 Fonte: website BioAmber. 95 Fonte: website Chemicals-Technology. 96 Fonte: Myriant (2013).

30


A Reverdia, joint venture entre DSM e Roquette, também possui uma planta de escala comercial operando na Itália, desde 2010, com capacidade anual de 10 mil toneladas, baseada na fermentação de açúcares por leveduras em pH baixos. No Brasil, a DSM tem estudado a produção de ácido succínico com base na cana de açúcar, contando com financiamento não reembolsável do PAISS97, e já demonstrou interesse em instalar sua segunda fábrica de escala comercial no País98.

Por fim, a Succinity, joint venture entre BASF e Purac, realizou o start-up de sua planta na Espanha, localizada em uma instalação industrial da Purac, com capacidade anual de 10 mil toneladas por ano. A empresa possui planos de instalar outra unidade industrial, condicionada ao sucesso do primeiro empreendimento99. O processo da Succinity consiste na fermentação de açucares ou glicerina pela bactéria basfia succiniciproducens.

Farneseno – não drop-in

Seu desenvolvimento é motivado pela amplitude de aplicações possíveis de serem atingidas pelo farneseno, que é obtido pela fermentação de açúcares por uma linhagem geneticamente modificada da levedura Saccharomyces cerevisiae. Tal rota foi patenteada pela Amyris, que possui uma planta em escala comercial com uma planta com capacidade estimada de 40 milhões de litros por ano, ou 32,5 mil toneladas100, até 2016.

Além da fábrica de Brotas-SP, que se encontra em operação, por meio da SMA, uma joint-venture entre Amyris e São Martinho, serão construídas ainda duas plantas de 80 milhões de litros por ano, ou 65 mil toneladas, para produção de farneseno, com início de operação previsto para 2017 e 2019101.

A Amyris vem buscando desenvolver novas aplicações a partir do farneseno junto a diferentes grupos em setores como: biocombustíveis (Total), aromas e fragrâncias (Firmenich), especialidades químicas (Kuraray), entre outros.

O Consórcio também identificou que a Intrexon conseguiu sintetizar o farneseno a partir do uso de organismos que metabolizam o metano, porém essa tecnologia ainda se encontra em estágio inicial de pesquisa102. Ainda que seja possível a obtenção de metano a partir da biomassa, o foco dessa rota está no uso do gás natural como matéria-prima e, caso se mostre competitiva no futuro, ela poderá representar uma ameaça às rotas fermentativas para produção de farneseno.

97 Fonte: BNDES (2013). 98 Fonte: Reverdia (2012). 99 Fonte: BASF (2014). 100 Fonte: Amyris (2013). Teleconferência sobre resultados do Q3/2013. 101 Fonte: The Motley Fool (2014). 102 Fonte: Intrexon (2014).

31


Óleos e olefinas (metátese) – não drop-in

O desenvolvimento é estimulado pelo tamanho do mercado de oleoquímicos, que é base para diferentes indústrias como de cosméticos e higiene pessoal. Esses produtos são baseados na reação de metátese de olefinas, que proporciona a síntese de alguns compostos orgânicos a partir de menor número de etapas que as rotas tradicionais. Para isso, são usados óleos naturais e outros reagentes auxiliares produzindo especialidades químicas bifuncionais, como ésteres de ácidos graxos, alfa olefinas e olefinas internas de cadeias carbônicas de 10 ou mais carbonos, entre outros.

A Elevance, que domina e detém patentes dessa rota, possui uma planta, em joint-venture com a Wilmar na Indonésia, com capacidade de 180 mil toneladas por ano, passível de expansão para 360 mil toneladas, baseada no uso do óleo de palma. A empresa planeja uma unidade industrial nos EUA para início em 2016, com capacidade anual projetada de 310 mil toneladas103. Recentemente, em JV com a Genting Plantations Berhad para instalação de uma nova biorrefinaria na Malásia, no cluster Palm Oil Industrial (POIC) com capacidade instalada projetada de 240 mil toneladas anuais104.

Óleos especiais – não drop-in

O desenvolvimento de óleos especiais (customizáveis) é motivado pelo tamanho do mercado de oleoquímicos, que é base para diferentes indústrias como cosméticos e higiene pessoal.

Por meio de tecnologia proprietária, a Solazyme opera, desde 2014, uma planta de escala comercial no Brasil, em parceria com a Bunge. A capacidade instalada é de 100 mil toneladas por ano para produção de óleos customizáveis por meio da fermentação de açúcares por microalgas heterotróficas, com planos de ampliar a capacidade instalada em 200 mil toneladas. No mesmo ano, a Solazyme, em parceria com a ADM, também inaugurou uma planta de 20 mil toneladas em Iowa, com possibilidade de expansão para 100 mil toneladas anuais. A empresa possui parcerias não apenas com a AkzoNobel105, para desenvolvimento de aplicações em tensoativos e revestimentos, mas também com a Sasol Olefins & Surfactants, para produção de ácido erúcico106, bem como mantém acordo comercial para fornecimento de seus óleos a Unilever107 e a outras parcerias.

103 Fonte: website Elevance. 104 Fonte: Green Chemicals Blog (2014). 105 Fonte: Solazyme (2013). 106 Fonte: Solazyme (2013). 107 Fonte: Solazyme (2013).

32


Outras empresas também têm pesquisado a produção de óleos especiais, como a Heliae que possui uma tecnologia para produção de óleos de algas mixotróficas e uma planta de demonstração, de 10 toneladas por ano, de produtos de alto valor agregado108. A Neol, joint venture entre Repsol e Neuron Bio., detém tecnologia patenteada para produção de óleos microbiais de alto valor agregado pelo processamento de materiais lignocelulósicos e diferentes resíduos industriais, ou resíduos agroindustriais, como o melaço e glicerina. Em 2014, a Neol iniciou a etapa de scale-up para sua rota tecnológica109.

Impacto nos segmentos de foco primário e secundário

Para análise do impacto dos bioprodutos selecionados com os segmentos de foco primário e secundário, o Consócio elaborou duas tabelas. A primeira representa os segmentos de foco primário com maior impacto potencial dos químicos renováveis estudados. A segunda representa os segmentos de foco primário com menor impacto potencial dos bioprodutos, bem como para os segmentos de foco secundário110.

Para resumir as informações levantadas sobre os bioprodutos, quatro diferentes legendas foram utilizadas:

• Tipo de produto: identifica se o bioproduto é drop-in ou não drop-in; • Rota tecnológica: identifica se as rotas tecnológicas renováveis são baseadas na

biotecnologia, síntese química ou ambas; • Matéria-prima: identifica se as rotas tecnológicas renováveis são baseadas em

matérias-primas da cadeia dos carboidratos, óleos ou ambas; • Grau de avanço tecnológico: identifica o grau de avanço da principal rota tecnológica

renovável.

Quando possível, o Consórcio também identificou os principais intermediários ou aplicações diretas dos bioprodutos, que foram destacados em parênteses, em cada segmento potencial impacto. A representação do tipo de produto (drop-in ou não drop-in) nas tabelas diz respeito somente ao próprio bioproduto e não aos intermediários ou aplicações identificados.

Para alguns dos segmentos de foco primário estudados pelo Consórcio não se identificou impacto relevante pelos novos bioprodutos avaliados, incluindo: químicos para mineração, químicos para concreto, fibras de carbono, derivados da celulose, derivados do silício e químicos para couro.

Alguns dos químicos renováveis selecionados possuem aplicação como biocombustível ou ainda como aditivo em combustíveis/biocombustíveis, mas não tiveram essa aplicação analisada em detalhe devido ao escopo do estudo. Entre eles se encontram: isobutanol, farneseno e óleos de algas.

108 Fonte: Heliae (2014). 109 Fonte: Neol (2014). 110 Mais informações sobre o segmento podem ser encontradas no relatório 3 – segmentos de foco secundário, disponível no site do BNDES. Disponível em: http://www.bndes.gov.br

33


Figura 7: Relação dos segmentos de foco primário com maior impacto dos bioprodutos selecionados

34


Figura 8: Relação dos segmentos de foco primário com menor impacto dos bioprodutos selecionados e dos segmentos de foco secundário com impacto dos produtos selecionados

Cosméticos e produtos de higiene pessoal111

Principais produtos e aplicações: cosméticos e higiene pessoal são preparações constituídas por substâncias naturais ou sintéticas, de uso externo em diversas partes do corpo humano. Os principais produtos que constituem o segmento são para pele, cabelo, banho, barba, higiene oral e proteção solar, maquiagem, além de desodorantes e perfumes. Desses produtos, os que apresentam maior mercado, em valor, são para pele, cabelo e maquiagem.

Dados do mercado mundial e da balança comercial do segmento: em 2012, o mercado mundial de cosmético e produtos de higiene pessoal foi de 433 bilhões de dólares em vendas, com crescimento médio anual de 4,1% entre 2008 e 2012 que, até 2017, deverá manter 5,2% ao ano, representando uma demanda de 563 bilhões de dólares112.

A balança comercial brasileira do segmento apresentou déficit de 250 milhões de dólares no ano de 2012. No período, as importações foram de 830 milhões de dólares, enquanto as exportações foram de 580 milhões.

111 Mais informações sobre o segmento podem ser encontradas no relatório 4 – cosméticos e produtos de higiene pessoal, disponível no site do BNDES. Disponível em: http://www.bndes.gov.br 112 Fonte: Euromonitor International.

35


Tendências do segmento: espera-se que a demanda de cosméticos e produtos de higiene pessoal no mundo cresça de modo mais acelerado em relação aos últimos anos com base em quatro fatores principais: (i) aumento da população mundial; (ii) aumento do poder de compra e do padrão de vida em países emergentes; (iii) envelhecimento da população mundial, aliado à busca por uma aparência mais jovem; (iv) aumento da participação feminina na força de trabalho, elevando a renda disponível para produtos de consumo no segmento; e (v) ampliação de nichos de mercado, como produtos voltados para o público masculino.

Químicos renováveis em desenvolvimento:

Ácido levulínico: sais levulínicos podem ser aplicados em cosméticos como conservantes e condicionadores de pele113. Acetais (ketals) levulínicos podem ser usados como solventes de baixa volatilidade em formulações cosméticas, dissolvendo ampla gama de componentes, além de outras características desejadas114.

Ácido succínico: para cosméticos existem diversos estudos para desenvolvimento de aplicações derivadas do ácido succínico, principalmente com base nos ésteres succínicos, que possuem características de emoliente e tensoativo. A Inolex, em parceria com BioAmber, vem tentando desenvolver produtos que sejam substitutos de fluidos de silicones com foco no mercado de cuidados pessoais, pelo intermediário diheptil succinato.

Farneseno: a Amyris desenvolveu uma rota para produção do esqualeno, emoliente natural, obtido anteriormente pelo óleo do fígado de tubarão e azeite de oliva115.

Olefinas de metátese: com base na tecnologia de metátese de olefinas, a Elevance vem desenvolvendo algumas olefinas e derivados para uso em cosméticos, incluindo alfa olefinas e olefinas de cadeias com 10 ou mais carbonos, parafinas, polideceno hidrogenado, entre outros116.

Óleos de metátese: com base na tecnologia de metátese de olefinas, a Elevance vem desenvolvendo alguns óleos e derivados para uso em cosméticos, incluindo misturas de poliglicerídeos hidrogenados de óleo de soja com alcanos C15-C23, algumas misturas de ésteres graxos, entre outros117.

Óleos especiais: a Solazyme fez um acordo de fornecimento de seus óleos de algas com a multinacional Unilever, que vem desenvolvendo aplicações do produto em sabões e outros produtos de cuidados pessoais. Os óleos de algas também vêm sendo aplicados em outros produtos como cremes antienvelhecimento, que utilizam o ácido algurônico como matéria-prima, desenvolvidos pela Algenist, marca proprietária da Solazyme118 . O mercado de cosméticos para pele movimentou 105 bilhões de dólares em 2013, no mundo119.

113 Fonte: website Avantium. 114 Fonte: website Segetis. 115 Fonte: website Amyris. 116 Fonte: website Elevance. 117 Fonte: website Elevance. 118 Fonte: Solazyme (2010 e 2014). 119 Fonte: Euromonitor International.

36


Propilenoglicol: o propilenoglicol, quando considerado grau farmacêutico – usualmente grau United States Pharmacopoeia (USP)/ European Pharmacopoeia (EP) – pode ser usado em cosméticos e fármacos como emulsificante, agente de acoplamento em formulações, estabilizador de espuma, entre outras funções120.

Aromáticos121:

Principais produtos e aplicações: o segmento de aromáticos abrange os produtos intermediários estireno e ácido tereftálico purificado (PTA) e os polímeros poliestireno (PS), poliestireno expansível (EPS) e acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS), que são produzidos pelos aromáticos básicos – benzeno, tolueno e xileno (BTX), abordados como matéria-prima. Outros derivados aromáticos, como MDI, TDI, Poliamidas e LAB, foram tratados em outros relatórios.

Os derivados do estireno têm as seguintes aplicações: o PS é utilizado em embalagens e eletrodomésticos; o EPS, em embalagens e construções; e o ABS, em automóveis e eletrodomésticos. O PET, derivado do PTA, é usado na indústria têxtil e em embalagens.

Dados do mercado mundial e da balança comercial do segmento: em 2012, o consumo mundial do segmento foi de 156 bilhões de dólares, correspondendo a 106 milhões de toneladas. O mercado de PS, ABS, EPS e PTA cresceu em média 4,3% ao ano, em volume, entre 2000 e 2012. Até 2018, espera-se 198 bilhões de dólares por ano, equivalente a 134 milhões de toneladas.

A balança comercial brasileira desses produtos apresentou déficit, em 2012, de 1,2 bilhão de dólares, correspondentes a 774 mil toneladas. Nos últimos anos, no País, não houve exportações relevantes e os dados da balança comercial em 2012 correspondem somente a importações.

Tendências do segmento: existe uma tendência do uso do EPS como isolante térmico, visto seu potencial para reduzir em até 50% a carga térmica em edifícios no Brasil, segundo especialistas entrevistados. Os países desenvolvidos, em geral, têm requisitos legais para o isolamento térmico de edifícios, visando reduzir a demanda energética e melhorar a manutenção da temperatura interna de edificações. Também é possível observar que, puxado pela demanda de grandes consumidores, como Coca, Toray, Danone e outros, existe o interesse no desenvolvimento de polímeros produzidos a partir de fontes renováveis idênticos aos já produzidos atualmente, como o PET, ou ainda novos polímeros que possam ser usados como substitutos, caso do PEF (polietileno-furonato, derivado do FDCA e MEG).


Butadieno: a obtenção de butadieno renovável com posição de custo competitiva abre oportunidade para seu uso na produção do acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) resina sintética termoplástica usada como componente na fabricação de eletrodomésticos, automóveis, entre outros. O mercado de ABS, em 2012, teve consumo de 7 milhões de toneladas, o equivalente a 14 bilhões de dólares122.

120 Fonte: Dow (2000). 121 Mais informações sobre o segmento podem ser encontradas no relatório 4 – aromáticos, disponível no site do BNDES. Disponível em: http://www.bndes.gov.br 122 Fonte: Nexant Thinking (2014); análise Bain & Company.

37


Isobutanol: conforme já descrito, a Gevo vem estudando o uso do isobutanol para síntese do para-xileno, tendo o PTA como um importante derivado, junto à Coca e a Toray com foco principal na produção do PET para uso em garrafas plásticas e fibras de PET. O consumo global do PTA, em 2012, foi de 48 milhões de toneladas ou 70 bilhões de dólares.

Óleos lubrificantes123

Principais produtos e aplicações: óleos lubrificantes são produtos utilizados para reduzir atritos, refrigerar e manter limpos os componentes móveis de motores e equipamentos. A cadeia é dividida em três etapas anteriores ao consumo: óleos básicos, aditivos e lubrificantes. Óleos básicos compõem o primeiro elo da cadeia e podem ter diferentes origens, com base em matérias-primas renováveis (origem animal ou vegetal), minerais (derivados de petróleo), petroquímicas (sintéticos), compostas (dois ou mais tipos) e usadas ou contaminadas (OLUC). Aos óleos básicos, são adicionados aditivos, compostos que reforçam qualidades ou eliminam propriedades indesejáveis, podendo ser aditivos detergentes, dispersantes, anti-desgastentes, entre outros. As formulações de lubrificantes, por fim, contêm, aproximadamente, 90% de óleos básicos e 10% de aditivos, que são consumidos, principalmente, nos setores automotivo e industrial.

Dados do mercado mundial e da balança comercial do segmento: em 2012, o mercado mundial de lubrificante foi de 49,3 milhões de toneladas. Entre 2002 e 2012, o crescimento médio do consumo global foi de 1,3% ao ano e espera-se que o mercado cresça 2,3% ao ano até 2022.

A balança comercial brasileira do segmento apresentou déficit de 918 milhões de dólares. No período, as importações foram de 1,1 bilhão de dólares ou 699 mil toneladas, enquanto as exportações foram de 0,2 bilhão de dólares ou 117 mil toneladas.

Tendências do segmento: a menor taxa de crescimento do segmento, em relação ao PIB mundial, para o período compreendido entre os anos 2012 e 2017 (2,3% contra 3,9%124), se justifica, principalmente, pelo aumento da eficácia dos lubrificantes, que proporciona maiores períodos entre as trocas, e da utilização de motores mais modernos e cada vez menores, que exigem quantidades menores de lubrificantes e evitam perdas em uso. Dentre os diferentes óleos lubrificantes destacam-se os biolubrificantes, obtidos por fontes renováveis, que deverão apresentar aumento da demanda. Outra tendência é que o mercado consumidor vem exigindo maior qualidade dos produtos, de forma a fornecer proteção de equipamentos contra superaquecimento e desgaste excessivo de peças em novas condições de operações.


Ácido succínico: ésteres do ácido succínico podem ser usados como base ou aditivo para óleos lubrificantes substituindo parafinas, ácido adípico em ésteres alifáticos e outros125.

123 Mais informações sobre o segmento podem ser encontradas no relatório 3 – óleos lubrificantes, disponível no site do BNDES. Disponível em: http://www.bndes.gov.br 124 LCA Consultores (2014). 125 Fonte: website BioAmber.

38


Farneseno: a Amyris formou uma joint venture com a brasileira Cosan para o desenvolvimento de óleos lubrificantes, chamada Novvi. O foco da empresa é produzir óleos lubrificantes que sejam substitutos drop-in no grupo III de lubrificantes ou das polialfaolefinas (PAO), para aplicações automotivas, alimentícias, industriais e outras126.

n-Butanol: ésteres butílicos, derivados do n-butanol, com diferentes ácidos dicarboxílicos, como ácido adípico e sebácico são utilizados como lubrificantes sintéticos ou semissintéticos e fluidos hidráulicos127.

Óleos de metátese: a Elevance vem produzindo alguns ésteres para o mercado de óleos lubrificantes, como ésteres metílico do ácido 9-decenóico, com foco na substituição de óleos de base sintética128. Outro produto obtido pela metátese com aplicação em óleos lubrificantes é o diácido octadecanóico (ODDA).

Óleos especiais: óleos com alto teor de ácido oleico, que podem ser produzidos de forma customizada por algas heterotróficas, apresentam potencial para aplicação como óleos lubrificantes e para uso na indústria metalúrgica. A empresa também desenvolveu uma nova tecnologia para aplicação de óleos de alga em fluidos de perfuração.

Poliamidas129

Principais produtos e aplicações: as poliamidas tradicionais, ou nylons, são compostos produzidos com base na polimerização do grupo funcional amida (CONH). A poliamida PA6,6 e a PA6 possuem aplicações similares e destinam-se aos mesmos grupos de produtos finais, porém em proporções diferentes. A PA6,6 é mais usada para produção de plásticos de engenharia, presentes em peças eletroeletrônicas, como disjuntores, relés e interruptores e peças automotivas, como cordonéis para pneus e airbags. A PA6 é mais utilizada para a fabricação de filamentos têxteis, presentes em moda fitness, roupas íntimas, roupas de praia e meias e para filmes, presentes em embalagens.

Dados do mercado mundial e da balança comercial do segmento: em 2012, o mercado mundial do segmento de poliamidas, incluindo seus intermediários, foi de 77,5 bilhões de dólares, em valor, e 28,1 milhões de toneladas, em volume. Entre 2000 e 2012, o crescimento médio anual do consumo global foi de 0,9% e espera-se que o mercado consuma 41 milhões de toneladas, em volume, e 114 bilhões de dólares, em valor, em 2030.

A balança comercial brasileira do segmento apresentou déficit de 128 mil toneladas no ano de 2012, equivalente a 436 milhões de dólares. No período, as importações foram de 159 mil toneladas ou 522 milhões de dólares, enquanto as exportações foram de 33 mil toneladas ou 89 milhões de dólares.

126 Fonte: website Novvi. 127 Fonte: website BASF. 128 Fonte: website Elevance. 129 Mais informações sobre o segmento podem ser encontradas no relatório 4 – poliamidas, disponível no site do BNDES. Disponível em: http://www.bndes.gov.br

39


Tendências do segmento: os plásticos de engenharia deverão apresentar a maior taxa de crescimento no consumo entre as aplicações das poliamidas, o que será um fator essencial para a maior demanda pelos produtos dessa cadeia. Espera-se também o desenvolvimento de novas poliamidas, principalmente, com base em matérias-primas renováveis, como as poliamidas PA6,10, PA11, PA12,18 e PA12 (esta por ser produzida com base no butadieno pode ser produzida integralmente pela rota petroquímica).


Ácido adípico: intermediário para produção das poliamidas 6,6 (nylon 6,6), em conjunto com o HDMA. O mercado global deste, em 2012, teve consumo de 1,2 milhão de toneladas ou 3,6 bilhões de dólares130, enquanto o mercado global de PA66 teve consumo de 1,9 milhão de toneladas ou 5,9 bilhões de dólares, em 2012131.

Ácido succínico: segundo a Myriant, o ácido succínico pode ser utilizado para substituir o ácido adípico132, com amplo uso para produção de poliamidas 6,6 (PA66). Além disso, também é possível sintetizar poliamida 4,6 (PA46) usando o ácido succínico133.

Butadieno: o butadieno é um importante building block para produção de poliamidas especiais. Com base no butadieno, é sintetizada a adiponitrila (ADN), precursora do HDMA, que, por sua vez, em conjunto com o ácido adípico, é usado na síntese da poliamida 6,6 (nylon 6,6).

Óleos de metátese: o ácido 1,18-octadecanodióico, obtido pela Elevance por meio de sua tecnologia de metátese, apresenta potencial para ser utilizado na produção de poliamidas entre cadeias PA2,18 e PA12,18134.

Poliuretanos e seus intermediários135

Principais produtos e aplicações: o poliuretano (PU) é gerado por combinações de isocianatos, polióis e aditivos, com aplicações para as indústrias de mobiliário, construção civil, eletrodomésticos, automotiva e calçados.

O segmento é formado por quatro grupos principais: (i) pelas espumas rígidas, utilizadas como isolantes térmicos na construção civil e refrigeradores; (ii) pelos elastômeros, utilizados em autopeças e em solas de calçados; (iii) pelas tintas, revestimentos, adesivos e selantes para aplicações de alta resistência; (iv) pelas espumas flexíveis, com aplicações em móveis, colchões e assentos para automóveis.

130 Fonte: PCI Nylon (2013). 131 Fonte: PCI Nylon (2013) 132 Fonte: website Myriant (2014). 133 Fonte: Nexant. Bio-based Chemicals: Going Commercial. 2012. 134 Fonte: Elevance (2014). 135 Mais informações sobre o segmento podem ser encontradas no relatório 4 – poliuretanos, no site do BNDES. Disponível em: http://www.bndes.gov.br

40


Dados do mercado mundial e da balança comercial do segmento: em 2011, o mercado mundial de poliuretanos foi de 14 milhões de toneladas e 40 bilhões de dólares em vendas tendo crescido, em média, 2,3% ao ano desde 2005. Até 2016, esse mercado deve manter um crescimento médio de 4,8% ao ano, atingindo 56 bilhões de dólares136.

A balança comercial brasileira do segmento apresentou déficit de 862 milhões de dólares em 2012. No período, as importações foram de 944 milhões de dólares, enquanto as exportações foram de 83 milhões de dólares.

Tendências do segmento: o consumo global de poliuretanos deverá crescer com base no crescimento dos seus mercados à jusante e o aumento da penetração de poliuretano nestes. É esperada uma maior penetração de espumas rígidas de PU no mercado de isolantes térmicos na indústria de construção por meio da substituição do poliestireno expandido; o mercado de construção civil representa 25% do consumo global de poliuretanos. Há uma tendência de uso crescente de PU em automóveis devido à busca por materiais mais leves e que ofereçam maior conforto aos passageiros; o mercado automobilístico representa 8% do consumo global de poliuretanos137.


Ácido adípico: é um dos principais insumos utilizado para produção de poliésteres polióis, como o poli(butileno adipato), formado pelo ácido adípico e BDO. Outros poliadipatos importantes são formados com dióis como etilenoglicol, dietilenoglicol, propilenoglicol, 1,6-hexanodiol e outros.

Ácido succínico: poliésteres polióis do ácido succínico com etilenoglicol (EG) dietilenoglicol (DEG), 1,6-hexametilenodiol (HDO) ou BDO, este, por sua vez, também pode ser produzido com base no ácido succínico138 . Esses poliésteres polióis podem substituir aqueles que utilizam o ácido adípico como base.

BDO: pode ser usado para produção de poliésteres polióis, como poli(butileno adipato) ou como extensor de cadeia. Seu derivado tetraidrofurano (THF) também pode formar um poliuretano ao passar por polimerização catalítica ácida. O mercado global de THF foi estimado em 2,8 bilhões de dólares, em 2012139.

Butadieno: pode ser convertido para BDO com aplicação no segmento.

Propilenoglicol: pode ser usado para produção de poliéteres polióis, como polioxipropileno glicol, para aplicação em revestimentos, adesivos, selantes e elastômeros140.

136 Fonte: Market and Markets (2011). 137 Fonte: Market Line (2013) 138 Fonte: website BioAmber. 139 Fonte: Aliceweb. Nexant (2013); análise Bain/Gas Energy. 140 Fonte: Walter Vilar (2014).

41


Derivados do butadieno e isopreno141

Principais produtos e aplicações: os derivados do butadieno que fazem parte do escopo do segmento são o SBR (estireno-butadieno-estireno), o BR (borracha de butadieno ou polibutadieno) e os látices de SBR (látices estireno-butadieno-estireno). O eSBR, produzido pelo processo de polimerização por emulsão, é usado na fabricação e recauchutagem de pneus, além de solas de calçados, mangueiras, tubos, cabos, correias transportadoras e uma grande variedade de artigos de borracha moldada. Já o sSBR, obtido pelo processo de polimerização em solução, é usado como modificador de impacto para termoplásticos, em artefatos técnicos em geral, em solados de calçados e em alguns compostos para pneumáticos, dentre outras aplicações. O BR é utilizado, principalmente, em pisos de pneus, solas, correias transportadoras e de transmissão e revestimento de rolos. Por fim, os látices SBR são usados como aglomerantes de fibras celulósicas, revestimento de papéis, para fabricação de goma de mascar ou espuma, impregnação de tapetes, mistura com asfalto para impermeabilização e pavimentação e dublagem de tecido.

Os derivados do isopreno que fazem parte do escopo do segmento são a borracha de isopreno (IR), ou poli-isopreno, usada, principalmente, na fabricação de pneumáticos pesados, espumas e luvas e o copolímero de estireno-isopreno-estireno (SIS) é usado como base elastomérica para adesivos tipo hot melt, como aditivo no asfalto e para a produção de calçados.

Dados do mercado mundial e da balança comercial do segmento: o mercado mundial do segmento teve demanda de 34 bilhões de dólares e 11,1 milhões de toneladas, em 2012. O crescimento anual médio esperado até 2018 é de -2,6% em valor e 3,4% em volume142.

A balança comercial brasileira do segmento apresentou déficit de 231 milhões de dólares/ 65 mil toneladas no ano de 2012. No período, as importações foram de 524 milhões de dólares/ 158 mil toneladas, enquanto as exportações foram de 293 milhões/ 93 mil toneladas.

Tendências do segmento: espera-se menor crescimento dos mercados consumidores, especialmente o mercado de veículos e, consequentemente, o mercado de pneus; além da migração no perfil de craqueadoras nos EUA para maior uso de etano proveniente do shale gas que deve reduzir a oferta de butadieno e isopreno no médio/longo prazo.


Butadieno: building block para o segmento, sendo precursor do (i) BR, com mercado de 3 milhões de toneladas ou 9,4 bilhões de dólares, (ii) SBR, com mercado de 4,6 milhões de toneladas ou 12,8 bilhões de dólares e (iii) látices SBR, que movimenta 2,8 milhões de toneladas anuais ou 7 bilhões de dólares. O próprio mercado do butadieno teve demanda estimada em 10,5 milhões de toneladas, ou 31,2 bilhões de dólares, em 2012143.

141 Mais informações sobre o segmento podem ser encontradas no relatório 4 – butadieno, isopreno e derivados, disponível no site do BNDES. Disponível em: http://www.bndes.gov.br 142 Projeção realizada com base nos preços internacionais médios de 2013. 143 Valores referentes ao ano de 2012. Fonte: Nexant Thinking; análise Bain/ Gas Energy.

42


Farneseno: a japonesa Kuraray está desenvolvendo o uso de duas borrachas derivadas do farneseno que podem substituir aquelas derivadas do butadieno e isopreno: borracha líquida do farneseno (LFR) e copolímero estireno-farneseno hidrogenado (HSFC)144.

Isobutanol: pode ser utilizado para a produção de borracha butílica (IIR – borracha de isobuteno e isopreno), por meio de sua conversão para isobuteno. A Lanxess, importante produtora mundial de IIR, investe na Gevo para o desenvolvimento do isobutanol renovável, que seria incorporado para produção de borrachas sintéticas premium145.

Isopreno: building block para o segmento, sendo precursor do IR e SIS. Enquanto para o IR, o consumo mundial, em 2012, foi de 500 mil toneladas ou 2,3 bilhões de dólares, para o SIS, o consumo foi de 200 mil toneladas ou 1,1 bilhão de dólares146.

Aditivos alimentícios147

Principais produtos e aplicações: aditivos alimentícios são ingredientes adicionados intencionalmente em alimentos com o objetivo de modificar suas características, desempenhando funções como melhorar o valor nutricional do alimento, aumentar sua vida útil e manter sua consistência. Os principais produtos do segmento são texturizantes, proteínas especializadas, conservantes, antioxidantes, acidulantes, aminoácidos, enzimas, adoçantes, corantes, potenciadores de sabor e outros. O segmento encontra aplicação nas indústrias de nutrição humana e nutrição animal.

Dados do mercado mundial e da balança comercial do segmento: em 2012, o mercado mundial de aditivos alimentícios para humanos foi de 22 bilhões de dólares em vendas, com crescimento médio anual de 3,8% entre 2004 e 2012. Até 2018, o segmento deve manter um crescimento médio de 4,5% ao ano, atingindo 28 bilhões de dólares148.

Em 2013, o mercado mundial de aditivos alimentícios para animais foi de 11 bilhões de dólares em vendas tendo crescido em média 3,7% ao ano desde 2011. Até 2018, esse mercado deve manter um crescimento médio de 4,4% ao ano, correspondendo a um mercado de 14 bilhões de dólares149.

A balança comercial brasileira do segmento apresentou superávit de 100 milhões de dólares no ano de 2012. No período, as importações foram de 863 milhões de dólares, enquanto as exportações foram de 963 milhões dólares.

Tendências do mercado de aditivos alimentícios para humanos: espera-se que a demanda por aditivos alimentícios para humanos cresça de modo acelerado devido ao aumento do consumo pela população, reflexo de uma demanda maior por alimentos, aumento da renda per capita e mudança nos hábitos de consumo.

144 Fonte: Amyris (2014). 145 Fonte: website Lanxess. 146 Fonte: Nexant Thinking (2014). 147 Mais informações sobre o segmento podem ser encontradas no relatório 4 – aditivos alimentícios, disponível no site do BNDES. Disponível em: http://www.bndes.gov.br 148 Fonte: Freedonia (2013); IHS Global Insight (2013); Markets and Markets (2014). 149 Fonte: Freedonia (2013); IHS Global Insight (2013).

43


Tendências do mercado de aditivos alimentícios para nutrição animal: há quatro tendências principais: aumento do consumo de proteína animal em função do crescimento da população e da renda; busca por maior produtividade, relacionada à redução do volume de ração consumida, através do maior uso de aditivos a fim de melhorar a digestão e complementar a nutrição; maior preocupação com segurança alimentar, refletindo na redução de antibióticos e aumento de vitaminas e conservantes na ração animal; diminuição do impacto ao meio ambiente, pela redução de excremento dos animais, os quais produzem gases do efeito estufa, aumentando a demanda por aditivos que melhorem a digestão.


Ácido levulínico: os sais levulínicos podem ser usados como conservantes alimentícios, principalmente para carnes, reduzindo o crescimento de microrganismos aeróbicos150. O mercado de conservantes para alimentos, em 2012, movimentou 3,8 bilhões de dólares151.

Ácido succínico: o próprio ácido succínico, além dos succinatos dissódicos e dipotássicos podem ser utilizados em aditivos alimentícios como acidulantes, reguladores de pH e preservante com efeito antimicrobial152. O mercado global de acidulantes movimentou 2,6 bilhões de dólares, em 2012153.

Metionina: aminoácido utilizado principalmente na nutrição de frangos e suínos. O mercado de aminoácidos para animais foi estimado em 3,2 bilhões de dólares, em 2012154.

Óleos especiais: com a tecnologia de produção de óleos com especificações customizáveis, abre-se a possibilidade de produção de novos óleos alimentícios, a depender de desenvolvimento da aplicação junto aos utilizadores finais (end users)155.

Tensoativos156

Principais produtos e aplicações: tensoativos compreendem químicos que apresentam, na mesma molécula, grupos polares e apolares, tornando-os conciliadores de fases imiscíveis. Há quatro grupos de produtos, de acordo com a natureza do grupo polar: aniônicos, não-iônicos, catiônicos e anfóteros.

150 Fonte: website Avantium. 151 Fonte: Freedonia (2013); Markets and Markets (2014). 152 Fonte: website BioAmber. 153 Fonte: GIA (2012). 154 Fonte: Freedonia (2013); Markets and Markets (2014). 155 Fonte: website Solazyme. 156 Mais informações sobre o segmento podem ser encontradas no relatório 4 – tensoativos, disponível no site do BNDES. Disponível em: http://www.bndes.gov.br

44


Os principais tensoativos aniônicos são o alquilbenzeno sulfonato linear (LAS) e o lauril éter sulfato de sódio (LESS), utilizados em sabões em pó para roupas, detergentes para louça e xampus. Os principais tensoativos não-iônicos são compostos etoxilados, como os álcoois, aminas graxas e alquilfenóis etoxilados e outros compostos como polietilenoglicóis; usados em detergentes, produtos de limpeza industrial, emoliente e umectantes para cosméticos. Para tensoativos catiônicos, os principais produtos são sais quaternários de amônio, utilizados em limpeza industrial e institucional, amaciantes e detergentes. Para tensoativos anfóteros, os principais produtos são betaínas, para xampus, sabões líquidos e detergentes para louça.

Dados do mercado mundial e da balança comercial do segmento: em 2012, o mercado mundial de tensoativos foi de, aproximadamente, 26,9 bilhões de dólares, sendo que 34% desse valor corresponde a tensoativos não-iônicos e 28%, a aniônicos. Esse mercado deve crescer em média 4,2% ao ano até 2020, atingindo 37,3 bilhões de dólares.

A balança comercial brasileira do segmento apresentou déficit de 130 milhões de dólares no ano de 2012. No período, as importações foram de 315 milhões de dólares, enquanto as exportações foram de 185 milhões.

Tendências do segmento: o crescimento das cadeias consumidoras, como produtos de limpeza doméstica e cosméticos e higiene pessoal, continuará a impulsionar a demanda por tensoativos. Além disso, as compras têm-se tornado mais sofisticadas, com a adição de valor agregado a diversos produtos. Produtos químicos para cuidados doméstico, por exemplo, são mais sofisticados e especializados, com maior atividade (mais concentrados), multifuncionais e eficientes, e demandando tensoativos com formulações mais complexas e apoiadas em inovação.


Ácido succínico: os ésteres succínicos são tensoativos naturais e podem ser usados em formulações tensoativas.

Farneseno: a Amyris, em parceria com a Wilmar, está desenvolvendo tensoativos derivados do farneseno com objetivo de substituir o grupo de compostos nonilfenol etoxilados (NPEs), com mercado estimado de 1 bilhão de dólares e alvo de restrições ambientais157.

n-Butanol: o derivado do n-butanol, butilglicol pode ser usado em formulações de produtos de limpeza, principalmente, para detergentes158.

Óleos de metátese: para tensoativos, a Stepan possui, desde 2010, um joint development agreement junto à Elevance para o desenvolvimento de tensoativos derivados dos compostos produzidos pela tecnologia de metátese. Atualmente, a Stepan já possui um composto proveniente dessa parceria em seu catálogo, que tem características simultâneas de solvente e tensoativo159.

157 Fonte: Amyris (2011). 158 Fonte: website EMFAL. 159 Fonte: Elevance (2014).

45


Óleos especiais: para tensoativos tem-se a possibilidade de produção de derivados do ácido mirístico e, a depender de uma boa posição de custo do produto, derivados do ácido láurico. O tamanho do mercado do ácido láurico e mirístico é estimado em, respectivamente, mais de 3 milhões de toneladas e mais de 150 mil toneladas por ano160.

Propilenoglicol: em formulações tensoativas, pode-se utilizar o propilenoglicol, polipropilenoglicol ou outros derivados, como os copolímeros polaxâmeros, principalmente, como agentes estabilizantes de espuma e/ou solventes161.

Oleoquímicos162

Principais produtos e aplicações: os oleoquímicos são compostos derivados de óleos e gorduras de origem animal ou vegetal. Esses óleos podem ter diferentes origens, como óleos vegetais comestíveis (palma, soja, etc.), óleos industriais (mamona, linhaça, etc.) e gordura animal (banha de porco, sebo comestível, etc.). Além das matérias-primas tradicionais, têm sido desenvolvidas tecnologias para fabricação de oleoquímicos com base no açúcar. Os principais mercados consumidores de oleoquímicos são os produtos de limpeza, os tensoativos e os cosméticos e produtos de higiene pessoal.

Com base nos óleos vegetais e gorduras animais são produzidos oleoquímicos básicos, que podem ser classificados em ácidos graxos, álcoois graxos, glicerina e outros (ésteres graxos, óleos epoxilados, etc.). Ácidos graxos são utilizados em diversas aplicações, como na produção de sabões e detergentes, nitrogenados, tensoativos, estearatos e ésteres. Álcoois graxos são usados, principalmente, na produção de detergentes e em produtos de cosméticos e higiene pessoal. Já a glicerina é utilizada em sabões, cosméticos, fármacos, resinas alquídicas, alimentos, poliuretanos, etc.

Dados do mercado mundial e da balança comercial do segmento: em 2012, o mercado mundial de oleoquímicos foi de 14 milhões de toneladas, distribuídas entre ácidos graxos (54%), álcoois graxos (20%) e glicerina (26%). Entre 2008 e 2012, esses mercados cresceram, em média, respectivamente, 9,1%, 4,4% e 9,3% ao ano. Entre 2015 e 2025, espera-se um crescimento, em volume, de 3,9%, 3,4% e 2,5%, respectivamente.


Tendências do segmento: espera-se uma expansão do mercado de oleoquímicos devido à maior penetração nos mercados consumidores e ao desenvolvimento de novas aplicações. Nos mercados atuais, os produtos devem evoluir em qualidade, por exemplo, com a substituição do sabão de baixa qualidade por detergentes mais sofisticados. Entre as novas aplicações, há o desenvolvimento de substitutos de produtos de origem petroquímica, como o éster metílico sulfonado (MES) pelo alquilbenzeno linear sulfonado (LAS) no mercado de tensoativos e pelos ésteres graxos na indústria de óleo e gás.

160 Fonte: Seeking Alpha (2013). 161 Fonte: Dow (2000). 162 Mais informações sobre o segmento podem ser encontradas no relatório 3 – oleoquímicos, disponível no site do BNDES. Disponível em: http://www.bndes.gov.br

46



Óleos de metátese: com base no processo de metátese de olefinas é possível obter diversos produtos oleoquímicos, como ácidos graxos e ésteres graxos, além de triglicerídeos.

Óleos especiais: conforme comentado para tensoativos, a Solazyme vem comercializando e buscando desenvolver novas aplicações que envolvam o uso de ácidos graxos raros ou com especificações particulares de seus clientes, podendo produzir óleos e derivados com diferentes tamanhos de cadeias carbônicas, níveis de saturação e tipos de grupos funcionais163.

Poliésteres de alta tenacidade164

Principais produtos e aplicações: os poliésteres de alta tenacidade são usados na fabricação de fios industriais de poliéster (PIF). O PIF possui como principais aplicações (i) tecidos de grandes dimensões, como lonas, velas para barcos e telas de outdoors; (ii) pneus, como telas para pneus radiais; (iii) tecidos de pequenas dimensões, como cintos de segurança e correias para máquinas; e (iv) borrachas de alta resistência, como esteiras transportadoras e reforços para mangueiras.

Dados do mercado mundial e da balança comercial do segmento: em 2013, o mercado mundial de fios industriais de alta tenacidade foi de 2,1 milhões de toneladas.

Em 2012, a balança comercial brasileira de filamentos de poliéster de alta tenacidade apresentou déficit de 73 milhões de dólares ou 28 mil toneladas, sendo que todo esse valor corresponde às importações, visto que o Brasil não apresenta exportações no segmento desde 2003.

Tendências do segmento: devido a sua aplicação têxtil, o mercado de poliéster é dominado por países asiáticos, principalmente a China, que deve continuar como principal player. No mercado de fios HMLS, devido à exigência por alto padrão de qualidade, a coreana Hyosung apresenta grande competitividade e reconhecimento entre os produtores de pneus; entretanto, é esperado um desenvolvimento da China por especialistas, de modo a concentrar o mercado. Também se pode ressaltar a mesma tendência descrita no segmento dos aromáticos: existe o interesse no desenvolvimento de polímeros produzidos a partir de fontes renováveis idênticos aos já produzidos atualmente, como o PET, ou ainda novos polímeros que possam ser usados como substitutos, caso do PEF (polietileno-furonato, derivado do FDCA e monoetilenoglicol).

O consumo brasileiro tem crescido devido ao aumento da demanda por filamentos de alta tenacidade por produtores de pneu e à substituição de poliamidas por poliésteres em aplicações industriais, devido a seu menor custo.

163 Fonte: website Solazyme. 164 Mais informações sobre o segmento podem ser encontradas no relatório 4 – poliésteres de alta tenacidade, disponível no site do BNDES. Disponível em: http://www.bndes.gov.br

47



Isobutanol: conforme já descrito, o isobutanol pode ser utilizado como building block para produção do para-xileno, que por sua vez é matéria-prima para o PTA e, consequentemente, de poliésteres de alta tenacidade.

Defensivos agrícolas165

Principais produtos e aplicações: defensivos agrícolas são produtos químicos, físicos ou biológicos utilizados no controle de seres vivos considerados nocivos ao homem, à sua criação e às suas plantações. Os principais produtos são (i) inseticidas, no controle de insetos; (ii) fungicidas, no controle de fungos; (iii) bactericidas, no controle de bactérias; (iv) acaricidas, no controle de ácaros; e (v) rodenticidas, no controle de ratos.

Dados do mercado mundial e da balança comercial do segmento: em 2012, o mercado mundial de defensivos agrícolas foi de 47,4 bilhões de dólares em vendas, com crescimento anual médio de 7,6% ao ano entre 2006 e 2012.

A balança comercial brasileira do segmento apresentou déficit de 4,9 bilhões de dólares no ano de 2012. No período, as importações foram de 5,4 bilhões de dólares, enquanto as exportações foram de 0,5 bilhão de dólares.

Tendências do segmento: a demanda de produtos agrícolas deve crescer devido ao crescimento da população, à elevação da renda e à maior procura por biocombustíveis, que deverá ocorrer devido ao aumento esperado do preço do petróleo, regulamentações mais rígidas e maior conscientização ambiental da população. Com isso, espera-se que ocorram dois movimentos: aumento da área plantada e produtividade agrícola, por meio de novas tecnologias e técnicas de cultivo. Ambos os fatores deverão gerar aumento da demanda por defensivos.


Ácido levulínico: o ácido delta-aminolevulínico (DALA) é um componente natural das plantas que regula o crescimento das clorofilas. Ele pode ser usado como herbicida natural, acelerando o desenvolvimento de clorofila em plantas para níveis tóxicos166.

BDO: alguns herbicidas e pesticidas envolvem o uso da gama-butirolactona (GBL) como intermediário167. A metilpirrolidona (NMP) pode ser usada como solvente ou co-solvente para formulação de herbicidas, pesticidas, fungicidas e inseticidas168.

165 Mais informações sobre o segmento podem ser encontradas no relatório 3 – defensivos agrícolas, disponível no site do BNDES. Disponível em: http://www.bndes.gov.br 166 Fonte: website Avantium. 167 Fonte: website BASF Petronas. 168 Fonte: website BASF.

48


Aromas, sabores e fragrâncias169

Principais produtos e aplicações: o segmento de Aromas, Sabores e Fragrâncias é composto de quatro grupos de produtos principais. O primeiro é o de Óleos Essenciais, produtos voláteis de origem vegetal, obtidos por processo físico, e Extratos Naturais, produtos de origem animal ou vegetal, obtidos com o uso de solventes. O segundo grupo é o de Aromas Químicos, cujos principais produtos são benzenóides, terpenos e almíscares; no Brasil, o terpeno cítrico é o produto de maior relevância. Esses dois grupos descritos são fornecedores de matérias-primas para os outros dois.

O terceiro grupo de produtos é o de Compostos de Aromas e Sabores, utilizado principalmente na indústria de alimentos e bebidas, com a função de caracterizar o aroma/sabor, melhorando-o, padronizando-o ou reconstituindo-o. O último grupo é o de Compostos de Fragrâncias, utilizado como ingredientes para cosméticos, higiene pessoal e produtos de limpeza, a fim de que se mantenham as características de um produto, ou de que se mascarem odores não desejados.; nesse grupo, o principal produto é o Mentol, importado em grande quantidade pela indústria nacional.

Dados do mercado mundial e da balança comercial do segmento: o mercado mundial do segmento teve demanda de 23,4 bilhões de dólares em 2012, com crescimento acumulado médio de 3,3% ao ano desde 2007; a representatividade estimada do Brasil é de 1,2 bilhão de dólares. Até 2017, é esperada uma aceleração de 5,2% ao ano, fazendo com que o mercado atinja 30,2 bilhões de dólares170.

A balança comercial brasileira do segmento apresentou superávit de 21 milhões de dólares no ano de 2012. No período, as importações foram de 295 milhões de dólares, enquanto as exportações foram de 317 milhões.

Tendências do segmento: é esperado maior crescimento do mercado para os próximos anos, devido às tendências dos mercados consumidores, como os de higiene pessoal e cosméticos, devido ao maior cuidado da população com saúde e aparência, assim como o de alimentos, devido à mudança de hábito da população urbana, consumindo mais alimentos processados.


Ácido levulínico: para o segmento de aromas, sabores e fragrâncias podem ser utilizados alguns produtos derivados do ácido levulínico, como o intermediário gama-valerolactona (GVL), devido a seu odor herbáceo, e os ésteres derivados do ácido valérico com aromas agradáveis, utilizados em perfumes, cosméticos e como aditivos alimentícios.

Ácido succínico: os sais succinatos dissódicos podem ser utilizados como agente flavorizante171.

169 Mais informações sobre o segmento podem ser encontradas no relatório 4 – aromas, sabores e fragrâncias, disponível no site do BNDES. Disponível em: http://www.bndes.gov.br 170Fonte: Lucintel (2013); BCC Research (2012). 171 Fonte: website BioAmber.

49


Farneseno: o alto valor agregado dos produtos do segmento faz com que diferentes empresas tenham interesse em desenvolver novos produtos com base no farneseno. Em conjunto com grandes players do segmento, Givaudan, IFF, Firmenich e Takasago, a Amyris busca desenvolver compostos derivados do farneseno para o mercado de aromas, sabores e fragrância, por causa da oferta restrita de algumas matérias-primas e rotas sintéticas complexas172.

n-Butanol: para o segmento, tem-se o uso do etanoato de n-butila para produção de aromas e sabores.

Propilenoglicol: pode ser usado como solvente ou agente diluidor para a indústria de aromas, sabores e fragrâncias, em produtos como perfumes.

Químicos para E&P173

Principais produtos e aplicações: químicos para E&P são produtos utilizados nas diferentes etapas de exploração, desenvolvimento e produção de petróleo e gás. Durante a perfuração, os principais produtos usados são fluidos à base de água e fluidos de base sintética, como parafinas, olefinas e ésteres. Durante a cimentação, cimento e aditivos para a pasta de cimento, como aceleradores e retardantes de pega e entendedores são necessários. Durante a completação, realizada para manter a pressão no fundo do poço, para evitar a corrosão no revestimento e na coluna de produção e a diminuição da permeabilidade da rocha ao óleo, são utilizados sais inorgânicos, inibidores de corrosão e biocidas. Na fase de produção, são usados desemulsificantes, sequestrantes de sulfeto de hidrogênio e biocidas, com o objetivo de separar a emulsão retirada da reserva entre água, óleo e gás, evitando, assim, a formação de bolhas e a corrosão. Por fim, para a fase de estimulação, entram polímeros, tensoativos e álcalis para aumentar o fator de recuperação do poço.

Dados do mercado mundial e da balança comercial do segmento: em 2011, o mercado mundial de químicos para E&P foi de 18,2 bilhões de dólares em vendas, com crescimento anual médio de 10,6%, entre 2001 e 2011. Espera-se que o mercado global atinja 40,8 bilhões de dólares em 2021.


Tendências do segmento: existe uma tendência mundial para redução dos impactos ambientais na exploração de petróleo, especialmente nas plataformas offshore, em relação a quesitos como toxidade e biodegrabilidade dos fluidos de perfuração. Com isso, espera-se que cresça o uso de fluidos de base sintética baseados em rotas oleoquímicas, em detrimento dos fluidos de perfuração a base de petróleo. Também existe uma tendência de integração vertical no segmento, cujos fornecedores, como a Clariant, vêm buscando oferecer soluções integradas de produtos químicos, serviços e tecnologias para seus clientes.

172 Fonte: website Amyris. 173 Mais informações sobre o segmento podem ser encontradas no relatório 3 – químicos para E&P, disponível no site do BNDES. Disponível em: http://www.bndes.gov.br

50



Farneseno: em parceria com a Total, a Amyris está estudando o uso do farneseno e intermediários para aplicação em fluidos de perfuração174.

Olefinas de metátese: olefinas de cadeia C18, possíveis de serem obtidas pela tecnologia de metátese de olefina a partir de óleos vegetais, encontram aplicação em fluidos de perfuração. Somente no Brasil, o mercado de fluidos de perfuração movimentou 400 milhões de dólares em 2011175.

Óleos especiais: a Solazyme desenvolveu um óleo lubrificante para fluidos de perfuração que consiste no encapsulamento do óleo lubrificante em cápsulas de escala manométrica e vem focando sua aplicação em fluidos de perfuração à base de água 176 . A empresa comercializa essa categoria de produtos com o nome de Encapso.

Segmentos de foco secundário177

Ácido acrílico: encontra forte aplicação no segmento de tintas, vernizes e produtos afins. Dois importantes derivados usados no segmento são o acrilato de butila, para tintas à base de água, e o acrilato de 2-etil-hexila, para produção de tintas especiais. O segmento de colas, adesivos e selantes também possui ácido acrílico como intermediário, incluindo o acrilato de 2-etil-hexila178.

Ácido levulínico: o 2-MTHF pode ser usado como um solvente substituto ao THF, derivado do BDO, com ponto de ebulição maior e miscibilidade reduzida com a água, comparado ao THF. Essas características fazem com que seu uso seja atrativo como solvente para reações químicas179.

Ácido succínico: ésteres derivados do ácido succínico, como o dimetil succinato (DMS) e dietil succinato (DES), podem ser utilizados como solventes para óleos, substituindo solventes com base petroquímica180. Também pode ser convertido para o BDO e utilizado nas aplicações descritas para o composto.

BDO: o tetraidrofurano (THF), composto derivado do BDO, com ampla aplicação como solvente, é considerado versátil. A gama-butirolactona, composto derivado do BDO, também é aplicado como solvente.

Butadieno: pode ser convertido para o BDO e utilizado nas aplicações descritas para o composto.

174 Fonte: website Amyris. 175 Fonte: Freedonia (2012). 176 Fonte: website Encapso (2014). 177 Mais informações sobre o segmento podem ser encontradas no relatório 3 – segmentos de foco secundário, disponível no site do BNDES. Disponível em: http://www.bndes.gov.br 178 Fonte: website BASF. 179 Fonte: website Avantium. 180 Fonte: website BioAmber.

51


Epicloridrina: cerca de 80% do mercado de glicerina é destinado à produção de resinas epóxi 181 . As resinas epóxi encontram aplicação, principalmente, no mercado de tintas, vernizes e afins e de colas e adesivos.

Isobutanol: o isobutanol renovável também com aplicação como solvente já vem sendo comercializado por meio de uma parceria entre a Gevo e a Sasol182. Normalmente, utilizam-se ésteres derivados do isobutanol, que também encontram aplicação na indústria de revestimentos. O diisobutilftalato (DIPB) é usado como plastificante para plásticos, dispersões e misturas de borrachas183.

n-Butanol: é amplamente utilizado como solvente, sendo miscível com outros solventes como álcoois, cetonas, aldeídos, éteres, glicóis, aromáticos e outros. Com a água, apresenta miscibilidade reduzida. Ésteres derivados do n-butanol, como o etanoato de n-butila, também são usados como solventes184.

Propilenoglicol: tem aplicação como solvente e agente diluidor em aromas, sabores e fragrância, cosméticos e outras indústrias.

3. Fatores de produção

Matérias-primas 3.1.

É sabido que o Brasil, por sua disponibilidade de área cultivável e clima tropical, além da indústria de biocombustível (principalmente etanol), apresenta vantagens naturais para a química de renováveis.

Um desafio enfrentado pela química derivada da biomassa, frente àquela derivada de matérias-primas fósseis refere-se à sazonalidade e aos efeitos climáticos, que se contradizem à lógica da indústria química tradicional de realizar operações contínuas, e que, em geral, possuem maiores escalas, reduzindo os custos fixos unitários. A construção de uma cadeia de fornecimento estruturada em torno dos químicos renováveis tem que enfrentar essa barreira de forma inteligente e adaptar essas condições às necessidades da indústria química moderna185.

De todo modo, químicos com base em matérias-primas renováveis são uma realidade e todas essas particularidades vêm sendo superadas para dar lugar a um segmento com muitas oportunidades para a diversificação da indústria química no Brasil, que tem como forte vantagem competitiva, a sua biodiversidade.

181 Fonte: Dow (2012). 182 Fonte: Lux Populi (2014). 183 Fonte: BASF (2008). 184 Fonte: website BASF. 185 Com maior relevância dos químicos renováveis, a própria indústria química também terá que mudar e reformular seus conceitos ao adotar matérias-primas renováveis.

52


Muitos esforços têm sido dedicados ao desenvolvimento de processos para a obtenção de açúcares de 2ª geração como matéria-prima renovável, que apresentam potencial para se tornarem importantes substratos para processos fermentativos.

Além da vantagem econômica potencial, proporcionada pela maior parte das matérias-primas de segunda geração, em especial resíduos agrícolas pouco aproveitados, como a palha de cana-de-açúcar e de milho, o uso desses resíduos pela indústria química faz com que não ocorra uma disputa entre as culturas alimentícias e a produção de químicos.

Conforme já citado no escopo, as matérias-primas derivadas da biomassa podem ser segmentadas em duas cadeias: carboidratos e óleos naturais. Para cada uma, existem feedstocks considerados convencionais e aqueles considerados não-convencionais. Além das matérias-primas derivadas da biomassa, também se estuda o uso do gás carbônico na indústria dos químicos renováveis, matéria-prima que será brevemente abordada no fim deste tópico.

De forma geral, pode-se dizer que tanto as fontes de carboidratos, quanto as de óleos naturais, têm como principal destinação o consumo pela indústria alimentícia (animal e humana), seguido pelo uso na produção de biocombustíveis e, por fim, pelo uso industrial. Também é possível notar que as culturas agrícolas dominantes variam de forma significativa entre as diferentes regiões do globo 186 . Isso seria explicado pelas diferenças nas características naturais e também pela diferença na produtividade e domínio de tecnologias de cultivo e de processos produtivos entre os países.

A seguir, no contexto dos químicos renováveis, o Consórcio analisa as cadeias dos carboidratos e óleos naturais, de primeira e segunda geração, representados esquematicamente na Figura 9, buscando entender a posição competitiva do Brasil e suas principais vantagens no setor agrícola.

186 Fonte: FAO (2014).

53


Figura 9: Cadeia simplificada das matérias-primas dos químicos renováveis

Cadeia dos carboidratos – 1ª geração

As principais matérias-primas convencionais (1a geração), em termos de disponibilidade mundial, são culturas alimentícias: cana-de-açúcar, milho, trigo, beterraba e mandioca. A cana e o milho, em conjunto, representam aproximadamente 63% dos carboidratos convencionais, sendo que o Brasil é responsável por cerca de 30% da produção dessas duas culturas, com destaque para a cana-de-açúcar - o País responde por 40% da produção mundial - indicado na Figura 10.

54


Figura 10: Disponibilidade dos principais feedstocks de primeira geração

A produção de cana-de-açúcar no Brasil (Figura 11) na safra de 2013/2014 teve seu uso dividido para produção de etanol e de açúcar, com 55% e 45%, respectivamente. O açúcar de primeira geração tem aplicação direcionada para o setor alimentício, e seu uso para produção de químicos renováveis ainda é restrito às plantas da Solazyme e Amyris, que estão em início de operação. Para o etanol, apenas cerca de 2 a 3% do consumo do etanol é destinado para a produção do polietileno verde, produzido pela Braskem em sua planta de 200 mil toneladas anuais em Triunfo, RS.

Figura 11: Produção brasileira de cana-de-açúcar e sua destinação

55


Com relação aos custos econômicos para obtenção das matérias-primas convencionais, considerando-se seu conteúdo fermentável (sacarose ou amido), nota-se que a cana-de-açúcar no Brasil, além de ser a cultura com maior disponibilidade, também é um dos feedstocks mais competitivos, atrás apenas da mandioca na Tailândia (4º maior produtor mundial, Brasil é o 2º), que, no entanto, apresenta uma disponibilidade cerca de seis vezes menor.

A Figura 12 apresenta alguns exemplos de custos para as matérias-primas típicas de alguns países, por tonelada de carboidratos fermentáveis.

Figura 12: Custo total por tonelada de carboidratos fermentáveis

Cadeia dos carboidratos – 2ª geração

Para a análise das matérias-primas não-convencionais (2ª geração), o Consórcio considerou os principais feedstocks que já são disponíveis, como resíduos agroindustriais, resíduos sólidos urbanos e resíduos de madeira para, posteriormente, indicar diversas outras culturas que vêm sendo estudadas como alternativa para a produção de energia baseada na biomassa, nos biocombustíveis e nos bioprodutos.

Conforme mostra a Figura 13, dentre as principais fontes de matéria-prima de 2ª geração, os resíduos agroindustriais (resíduos agrícolas, palha e bagaço de cana) correspondem a 74% dos feedstocks, seguidos pelos resíduos sólidos urbanos com 24%, e resíduos de madeira com 2%.

56


Figura 13: Disponibilidade das principais matérias-primas de segunda geração

Analisada a disponibilidade dos resíduos agroindustriais entre os diferentes países, o Brasil é líder, com ênfase nos resíduos da cana (bagaço e palha), no restolho de milho e na palha da soja, com participação de, aproximadamente, 16%. Para os da cana, que correspondem a 31% da disponibilidade global dos principais resíduos agroindustriais, o Brasil possui 40% de participação, equivalente a sua posição na própria cultura. A Figura 14 ilustra essa estatística.

Figura 14: Disponibilidade de resíduos agroindustriais

57


O bagaço da cana-de-açúcar já vem sendo bastante utilizado pela indústria sucroalcooleira, principalmente para a cogeração e produção de vapor nas usinas (80% do uso)187. Já a palha ainda é bastante subutilizada, e vem sendo deixada ou queimada no campo (cerca de 95% da palha), com função de reposição de nutrientes do solo ou de preparação para o plantio de uma nova safra188. Segundo especialistas entrevistados, para a reposição de nutrientes não seria necessário utilizar toda a palha gerada, cerca de 30 a 40% já seria suficiente, o que deixaria a maior parte desse resíduo disponível para outros usos, sem gastos adicionais para tratamento do solo. A Figura 15 ilustra a composição da planta da cana e a destinação de seus resíduos.

Figura 15: Conteúdo da cana e uso de seus resíduos

187 Fonte: entrevista com especialistas. 188 Fonte: entrevista com especialistas.

58


Comparando os custos econômicos em relação à obtenção dos principais resíduos agroindustriais, os da cana, bagaço (59 dólares por tonelada) e palha (52 dólares por tonelada), também são os mais competitivos, em conjunto com a palha de arroz (50 dólares por tonelada)189. Entretanto, quando considerados os custos econômicos pelo conteúdo fermentável dos resíduos agroindustriais (celulose e hemicelulose), a palha de cana é a mais competitiva, seguida pelo bagaço e pela palha de arroz. Isso se justifica pela maior concentração de celulose e hemicelulose nos resíduos da cana190. Também é importante observar o alto conteúdo de sílica na palha do arroz, podendo representar até cerca de 13% da palha em massa, o que acarretaria maior desgaste dos equipamentos utilizados em seu processamento191.

Ressalta-se que na comparação não estão incluídos os custos de transporte dos resíduos agroindustriais para as usinas ou plantas químicas onde seriam processados. Nesse sentido, destaca-se que o bagaço seria beneficiado em relação às outras matérias-primas lignocelulósicas uma vez que ele é um resíduo industrial do processamento da cana-de-açúcar, enquanto para os resíduos agrícolas pode ser necessário estruturar um processo específico de coleta e transporte.

A Figura 16 indica o comparativo dos custos econômicos de obtenção dos principais resíduos agroindustriais, enquanto a Figura 17 resume os principais pontos considerados para essa categoria de matérias-primas: disponibilidade, posição de custo, produtividade e eficiência. Para a comparação entre os resíduos agroindustriais considerou-se o conteúdo fermentável, que contempla o percentual, em base seca, de celulose e hemicelulose192.

189 Para o bagaço o Consórcio considerou o custo econômico como o custo de oportunidade, que é vendido entre as usinas para uso na cogeração. O preço de venda está relacionado ao custo da energia no mercado livre, que vem aumentando consideravelmente nos últimos 3 anos, segundo dados da Câmara de Comercialização de Energia Elétrica. Na Figura 16, a variação do preço do bagaço é representada pela barra pontilhada. 190 Rotas tecnológicas distintas podem apresentar diferentes períodos para realização da fermentação de pentoses (derivadas da hemicelulose) e hexoses (derivadas da celulose). Para o etanol, por exemplo, a duração dos processos fermentativos com base nas pentoses ainda é bem superior. 191 Fonte: Nexant. Next Generaton Biofeedstocks: Resources for Renawables. 2013. 192 Análise não considera custos, nem o rendimento do processo de pré-tratamento da biomassa.

59


Figura 16: Custo econômico de obtenção dos principais resíduos agroindustriais

Figura 17: Resumo comparativo dos principais resíduos agroindustriais

Comparando-se os custos de obtenção das principais culturas de 1ª geração e os principais resíduos agroindustriais (Figura 18), percebe-se que estes apresentam menor custo por tonelada de material fermentável. Ressalta-se, porém, que a comparação não considera os custos necessários para liberar o material fermentável (pré-tratamento, no caso da biomassa), fator chave para definir a competitividade das matérias-primas de 2ª geração.

60


Figura 18: Custo econômico de obtenção das principais matérias-primas da cadeia de carboidratos

Importante observar que, especificamente para cana-de-açúcar, milho e beterraba, existe toda uma estrutura estabelecida para produção de etanol e/ou açúcar, adequada para a fermentação de açúcares simples provenientes da sacarose ou do amido. Quando se considera os materiais lignocelulósicos, novas estruturas serão necessárias, pois a celulose é fonte de açúcares simples de cadeia C6, que poderão ser incorporados mais facilmente aos processos atuais, e a hemicelulose, fonte de açúcares simples de cadeia C5, em que existe uma maior dificuldade de incorporação frente aos processos atuais para produção de etanol.

Visto a importância do etanol de 2ª geração para o desenvolvimento das tecnologias de pré-tratamento da biomassa, o Consórcio buscou compreender a competitividade do etanol produzido com base em duas das matérias-primas mais competitivas e disponíveis da 1ª e 2ª geração: cana-de-açúcar e bagaço de cana.

Segundo especialistas entrevistados o custo econômico do etanol de segunda geração ainda se encontra acima do custo econômico do etanol de primeira geração. Estimativas do Consórcio também corroboram nesse sentido e indicam que, em 2013, o etanol produzido através da hidrólise enzimática do bagaço (Figura 19) em escala comercial seria entre 15 a 20 centavos por litro mais caro que o etanol de primeira geração.

61


Figura 19: Custo econômico de produção do etanol 1G e 2G

Contudo, deve-se ressaltar que o etanol de segunda geração ainda se encontra em início de escala comercial, com poucas unidades industriais em operação e seu custo de produção deverá cair nos próximos anos. Considerando-se o conceito de curva de experiência, ressalta-se que enquanto o etanol de cana de primeira geração já possui grande experiência acumulada desde os anos 60, a produção do etanol de segunda geração está apenas iniciando sua produção comercial e na medida em que se ganhe mais experiência em sua produção seu custo por litro deverá reduzir.

Entre os custos que se espera haver uma maior redução nos próximos anos, segundo entrevistas com especialistas, encontram-se os custo com investimentos em bens de capital (CAPEX) e os custos com enzimas, indispensáveis para o pré-tratamento da biomassa na etapa de hidrólise enzimática. Para o CAPEX espera-se que a posição de custo se reduza para níveis equivalentes ao etanol de primeira geração, com o início da operação de novas plantas comerciais por volta de 2016, já incorporando a experiência adquirida com as primeiras plantas comerciais. Isso se dará por melhorias nos equipamentos e processos atuais, além do melhor aproveitamento de equipamentos e estruturas já disponíveis para a primeira geração.

62


Em relação às enzimas é esperado que seu desempenho melhore, aumentando sua produtividade e reduzindo a quantidade de enzimas necessárias para mesma quantidade de biomassa. Além disso, também se espera que ocorra uma melhor adaptação das enzimas disponíveis para as principais fontes de biomassa no Brasil, palha e bagaço de cana-de-açúcar. Esse fator está relacionado ao interesse de players externos, como a Novozymes, na instalação de fábricas de enzimas para etanol de segunda geração no País, o que também poderia reduzir os custos de logística das enzimas193. Outra possibilidade seria que, com o conhecimento acumulado ao longo do tempo em operação, as usinas de segunda geração sejam capazes de produzir suas enzimas internamente podendo diminuir os gastos unitários com esse item. Estima-se que para os próximos 2-3 anos os custos com enzimas, por litro de etanol de segunda geração produzido, poderão reduzir em até 50%194. Essa redução nos custos com enzimas também será de grande impacto para os químicos renováveis, uma vez que tornará o açúcar de segunda geração mais competitivo.

Além dos resíduos agroindustriais, também devem ser consideradas outras fontes de biomassa para químicos renováveis. Para a madeira e seus resíduos, o Brasil também apresenta vantagem em termos de disponibilidade, correspondendo a 9% da produção mundial de madeira em toras, e 8% dos resíduos de madeira. Contudo, a utilização desses feedstocks esbarra em altos custos de coleta e logística, aliados à dispersão geográfica da silvicultura no País, e competição com outros usos, visto que, principalmente para a indústria de papel e celulose, os resíduos são queimados para produção de energia elétrica195.

Quanto aos resíduos sólidos urbanos (RSU), o Brasil também apresenta elevada disponibilidade, sendo o terceiro maior produtor mundial, com taxa de coleta próxima ao de países mais desenvolvidos (90% contra 98%). Para o uso dos RSU na química dos renováveis é importante considerar o conteúdo de materiais orgânicos e de papel, papelão e tetrapak, que podem ser efetivamente convertidos em bioprodutos ou energia.

Por fim, dado o potencial da biomassa para geração de energia e produção de biocombustíveis e bioprodutos, estuda-se no mundo a aplicação das chamadas energy crops, que são culturas de alta produtividade em biomassa, sendo necessários poucos inputs para o cultivo. Nesse sentido, analisa-se a possibilidade de usar gramíneas, como o switchgrass, miscanthus, capim elefante; e algumas espécies da silvicultura, como álamo, salgueiro e eucalipto. Há de se ressaltar ainda o desenvolvimento de novas variedades de cana, como a cana energia.

A Figura 20 resume o panorama dessas outras fontes de biomassa no Brasil e no mundo.

193 Novozymes já vem estudando a instalação de uma fabrica para produção de enzimas para produção de etanol de segunda geração no Paraná, o que reduziria gastos com frete. Fonte: Novacana (2014). 194 Fonte: CTBE (2013) - Virtual Sugarcane Biorefinery - A computational tool to compare sustainability impacts of different production strategies in a biorefinery context; entrevista com especialistas. 195 Fonte: Entrevista com especialistas.

63


Nesse contexto, é possível encontrar iniciativas no País para uso da cana energética na produção de etanol e bioprodutos, com destaque para a empresa GranBio que irá plantar as primeiras mudas de uma espécie proprietária de cana energética em 2014196. Além disso, o País é o terceiro maior produtor mundial de celulose, utilizando principalmente o eucalipto como matéria-prima197. Segundo especialistas entrevistados, a indústria de celulose já vem estudando o uso do eucalipto como matéria-prima para produção de etanol de segunda geração e outros bioprodutos.

Figura 20: Resumo comparativo entre Brasil e mundo para outras matérias-primas da cadeia de carboidratos

Cadeia dos óleos – 1ª geração

A cadeia de óleos é composta por óleos vegetais e gorduras de origem animal. Conforme realizado para a cadeia de carboidratos, o Consórcio propõe analisar a cadeia dos óleos em termos de disponibilidade, posição de custo e eficiência. Uma análise mais aprofundada dessa cadeia foi realizada no relatório de Oleoquímicos198.

196 Fonte: website GranBio (2014). 197 Fonte: ABRAF (2013). 198 Mais detalhes podem ser encontrados no Relatório 3 - Oleoquímicos.

64


As principais matérias-primas dessa cadeia, em termos de disponibilidade, são os óleos de palma, soja, colza, girassol, sebo, óleo de palmiste e banha de porco. Os óleos de palma, palmiste (derivado da amêndoa da palma) e óleo de soja correspondem a 58% dos principais óleos e gorduras animais, sendo o Brasil responsável por 8% da produção mundial. Nota-se que o Brasil tem uma participação muito baixa na produção mundial de óleo de palma e palmiste, cerca de 1%, enquanto para o óleo de soja é responsável por 18% da produção mundial. Além disso, deve-se observar que o País apresenta capacidade de refino inferior à quantidade de grãos produzidos, sendo o segundo maior produtor de grãos, atrás apenas dos EUA199.

A Figura 21 apresenta essas estatísticas.

Figura 21: Produção mundial de óleos e gorduras naturais

O Brasil não apresenta uma boa posição de custo econômico dos principais óleos. O óleo de soja produzido no País tem custo maior que todos os óleos analisados, próximo de 50% acima do custo do óleo de soja produzido nos EUA. Em relação ao óleo de palma a desvantagem é ainda mais evidente, sendo que o custo do óleo de soja brasileiro representa mais de 100% do custo na Malásia. A Figura 22 resume esses dados.

199 Dados referentes à safra 2011/2012. Fonte: FAO (2014).

65


Quando analisado o custo de produção do óleo de soja brasileiro e do americano, segundo modelo elaborado pela Nexant200, apesar de produzir o grão cerca de 14 dólares mais barato por tonelada, o processamento no País apresenta maiores custos fixos e variáveis, principalmente com utilidades, como energia elétrica. Além disso, há menor retorno com a venda do farelo de soja.

Em relação à eficiência, medida pela produtividade do óleo por hectare, Brasil e EUA apresentam valores equivalentes para a soja, porém, o óleo de palma da Malásia possui vantagem em relação aos outros óleos, com produtividade de 4,4 toneladas de óleo por hectare.

Figura 22: Custo econômico de produção e produtividade de diferentes oleaginosas

Cadeia dos óleos – 2ª geração

Comparado com as matérias-primas de 2ª geração da cadeia de carboidratos, os feedstocks fontes de oleaginosas não-convencionais (2ª geração) ainda se encontram em estágio de desenvolvimento, tendo poucos produtores comerciais201. Entre as principais fontes de óleos de segunda geração em estudo estão as algas autotróficas e o pinhão manso, oleaginosa não comestível, pois possui óleo tóxico.

200 Fonte: Nexant. Next Generaton Biofeedstocks: Resources for Renawables. 2013. 201 Fonte: Nexant. Next Generation Biofeedstocks: Resources for Renewables. 2013.

66


Para efeito de comparação com as algas autotróficas, o Consórcio considerou as algas heterotróficas202 , por afinidade com os produtos finais (óleos). Quando comparados os custos para obtenção de uma tonelada de cada tipo de óleo (Figura 23), observa-se que tanto para o sistema em tanque aberto, quanto para o sistema de fotobiorreatores, as algas autotróficas se apresentam menos competitivas que as heterotróficas (alternativa mais competitiva), com vantagens para o Brasil por causa de sua força no setor açucareiro, responsável pelo fornecimento da matéria-prima. Atualmente o País possui a maior planta comercial de algas heterotróficas do mundo, fruto de uma joint venture entre Solazyme e Bunge.

Figura 23: Comparativo entre diferentes sistemas de criação e tipos de algas

Ao se analisar o preço dos óleos vegetais mais competitivos, óleo de palma e óleo de palmiste, importantes fontes de ácido oleico e ácido láurico, respectivamente, percebe-se que a competitividade da alga heterotrófica estará diretamente relacionada às oscilações de preço dessas commodities no mercado internacional. O fato de ser possível obter óleos customizáveis, com altas concentrações de ácidos graxos desejáveis, faz com que óleos de algas possam ser vendidos com certo prêmio de preço para algumas aplicações, mas, no geral, terão de ser competitivos com óleos vegetais disponíveis no mercado. Em junho de 2013, o preço da tonelada de óleo de palmiste da Malásia era de 855 dólares, enquanto, em maio, foi negociado a 1254203. Já o preço do óleo de palma variou de 763 dólares por tonelada em junho de 2013 a 800 dólares por tonelada em 2014. Considerando o custo de obtenção de aproximadamente 1400 dólares por tonelada para os óleos de alga heterotrófica, nota-se que sua competitividade será favorecida apenas para óleos de maior valor agregado.

202 Algas heterotróficas fazem parte da cadeia dos carboidratos e produzem óleos pela fermentação de açúcares, para efeitos de comparação estão sendo analisadas junto à cadeia de óleos. 203 Preços mensais negociados em Roterdã. Fonte: Index Mundi (2014).

67


Além das algas, o Consórcio também analisou o pinhão manso, oleaginosa que despertou interesse devido a seu potencial de alta produtividade para produção de óleos vegetais. Apesar disso, e de ter recebido diversos investimentos ao redor do mundo, segundo levantamento realizado pelo Consórcio, a cultura não obteve os resultados esperados, conforme havia sido preconizado por especialistas na cultura. Na Índia, um dos países que mais investiu, cerca de 85% dos fazendeiros que se dedicaram a cultura na última década já abandonaram as plantações, pois os resultados ficaram aquém do esperado. A mesma situação foi encontrada no Brasil, entre 2008 e 2009 era possível encontrar 41 hectares plantados com o pinhão manso, mas em 2013 apenas 20 hectares continuavam sendo cultivados. A Figura 24 resume o levantamento do Consórcio para algas autotróficas, algas heterotróficas e pinhão manso.

Figura 24: Resumo comparativo entre Brasil e mundo para fontes de óleos de segunda geração e algas hetererotróficas

Matérias-primas obtidas como subproduto das cadeias de carboidratos e óleos

Além do interesse nas principais matérias-primas das cadeias de carboidratos (açúcares simples) e óleos (óleos naturais), os diferentes subprodutos gerados no processamento dos feedstocks dessas cadeias também apresentam grande potencial na química dos renováveis. O principal substrato de interesse nesse sentido é a glicerina, que faz parte da cadeia de óleos.

68


A glicerina é produzida, principalmente, como um subproduto da fabricação do biodiesel (e de outros ésteres graxos), biocombustível em que o Brasil apresenta-se como relevante produtor mundial, o que faz com que seja produzida em alta quantidade no País. A glicerina é um potencial building block para obtenção de produtos químicos de alto valor agregado e integrantes de alguns segmentos de foco primário e secundário contemplados no Estudo. A produção brasileira já corresponde a 10% da produção mundial da glicerina bruta204, e é esperado um aumento importante em sua oferta, baseado na elevação do teor mínimo obrigatório de biodiesel na mistura do diesel em 2014.

Outros dois compostos de interesse para a química dos renováveis são a lignina e o gás carbônico. A lignina é produzida, principalmente, pela indústria de celulose, como subproduto de seu processo e, apesar de ser produzida de forma abundante (50 milhões de toneladas anuais), apenas cerca de 1,1 milhão de toneladas é comercializada, sendo que o restante da lignina é queimado para geração de energia elétrica. A conversão da lignina em químicos de maior valor agregado ainda está em estágio de desenvolvimento e já é possível prever algumas aplicações de maior valor agregado, como certas resinas derivadas dela.

O uso da biomassa para produção de açúcares de segunda geração irá gerar um excedente de lignina. Além disso, o Brasil é o quarto maior produtor mundial de celulose, fazendo com que seja um insumo produzido de forma abundante no País. Todo esse excedente de lignina poderá ser bem aproveitado na química dos renováveis com o desenvolvimento de tecnologias alternativas para sua conversão em produtos de maior valor agregado, em detrimento de seu uso para geração de energia elétrica.

Por fim, o gás carbônico também se apresenta como matéria-prima que vem sendo estudada para produção de químicos renováveis, dada sua ampla disponibilidade em fontes estacionárias, como termoelétricas, cimenteiras, refinarias, usinas de etanol e outras. O Brasil, apesar de possuir grande sinergia para captura de CO2 proveniente de processos fermentativos, com alto grau de pureza do gás, e em outras fontes estacionárias como cimenteiras e refinarias, ainda está atrasado na produção científica relacionada ao desenvolvimento dessa tecnologia.

A Figura 25 sumariza a situação dessas três matérias-primas renováveis – glicerina, CO2 e lignina no Brasil e no Mundo.

204 Fonte: LCM International (2013); AliceWeb (2013); análise Bain/ Gas Energy.

69


Figura 25: Resumo comparativo entre Brasil e mundo para matérias-primas obtidas como subproduto de outros processos

Tendências tecnológicas 3.2.

A produção de químicos com base em renováveis é parte da bioeconomia, que engloba ainda a produção de biocombustíveis e plásticos baseada na biomassa e CO2. Essa nova indústria, ainda em construção, é bastante dinâmica e complexa, com muitas inovações em produtos, processos e modelos de negócios. Nesse contexto, observa-se uma ampla diversidade de projetos, com a participação de empresas com diferentes bases de conhecimento, universidades e centros de pesquisa, além do papel fundamental de governos por meio de programas de fomento e outras formas de incentivo.

Dada a diversidade e a complexidade do segmento em estudo, a análise das tecnologias em desenvolvimento pode ser organizada seguindo as cadeias de valor apresentadas na Figura 1. No entanto, alguns pontos devem ser destacados:

1) O foco está em discutir as tecnologias de tratamento da matéria-prima e de conversão, não estando contemplada a etapa anterior, voltada ao desenvolvimento das matérias-primas. No entanto, é importante ressaltar que tal etapa é fundamental para a estruturação das cadeias produtivas e para o sucesso das tecnologias de conversão. Por esse motivo, faz parte da Agenda Tecnológica Setorial (ATS) de Químicos com base em Renováveis.

2) Não serão discutidas tecnologias maduras e que, no momento, não apresentam novas rotas ou são foco de projetos de inovação, como transesterificação e esmagamento de grãos.

70


3) A separação de duas cadeias de valor, uma baseada em matérias-primas lignocelulósicas e outra em oleaginosas traz uma ideia de independência entre elas que não é verdadeira. A produção de óleos com base no açúcar por meio do uso de algas heterotróficas retrata bem a integração entre cadeias, a qual poderá aumentar no futuro dependendo da evolução das tecnologias e dos modelos de negócios desenvolvidos pelas empresas.

4) Existem projetos que buscam utilizar o CO2 como matéria-prima e que não se encaixam na divisão proposta. Dessa forma, as tecnologias envolvendo CO2 serão discutidas separadamente.

a. Cadeia de valor dos carboidratos

a.1. Tratamento da biomassa

Considerando a cadeia de valor que parte de matérias-primas lignocelulósicas, a etapa de tratamento pode gerar açúcar de segunda geração, pentoses e hexoses, bioóleo ou gás de síntese, dependendo do tipo de tratamento empregado. Essa etapa não engloba um único processo, mas uma combinação de processos, pelo menos um pré-tratamento e o tratamento propriamente dito. O tratamento pode ser termoquímico ou bioquímico. No primeiro caso, os processos de pirólise ou gaseificação são empregados para gerar bioóleo e gás de síntese, respectivamente. No segundo, enzimas são utilizadas para converter celulose e hemicelulose em açúcares fermentáveis - pentoses e hexoses. A rota bioquímica aparece com maior destaque nos projetos atuais de tratamento de biomassa lignocelulósica e foi destacada como uma tecnologia emergente prioritária na ATS. A rota termoquímica vem ganhando espaço em projetos que partem de lixo sólido urbano como biomassa.

Na rota bioquímica (hidrólise enzimática), uma ou mais etapas de pré-tratamento da biomassa são necessárias para remover ou quebrar as camadas de lignina e hemicelulose, permitindo às enzimas acessarem a celulose mais facilmente. Logo, a combinação de diferentes pré-tratamentos e enzimas para hidrólise gera uma grande diversidade de rotas tecnológicas para a produção de açúcares205. A escolha do pré-tratamento depende ainda das características da biomassa a ser tratada, o que amplia ainda mais a diversidade de configurações dos processos.

Conforme exposto por Kurian et. al. (2013), a pesquisa voltada a processos de pré-tratamento não é recente, mas se intensificou nos últimos anos por se configurar como um grande gargalo tecnológico para a produção de biocombustíveis. Apesar desse esforço inicial com foco em biocombustíveis, hoje se percebe a existência de empresas focadas especificamente em rotas para a obtenção de açúcar de segunda geração.

205 Fonte: Alves, F. C. (2013). Agenda Tecnológica Setorial – Químicos a partir de Renováveis: Panorama Tecnológico.

71


Os processos de pré-tratamento para posterior hidrólise enzimática atualmente mais pesquisados são de natureza química (uso de ácido fraco, processos organossolve, uso de líquidos iônicos como catalisadores heterogêneos) ou física (explosão com amônia, hidrotermólise, explosão a vapor). Cada um deles apresenta vantagens e desvantagens e o uso depende das questões já apresentadas anteriormente. O processo de hidrotermólise consiste em tratar a biomassa com água quente sob pressão, com a ocorrência de hidrólise parcial da hemicelulose e recuperação de uma pequena parte de lignina. A principal vantagem é a ausência de problemas de corrosão nos equipamentos e a possibilidade de altos rendimentos. No entanto, dependendo da biomassa, o processo ocorre em altas temperaturas, o que aumenta a degradação dos açúcares, diminuindo o rendimento e aumentando a presença de inibidores. Este foi o único pré-tratamento para obtenção de açúcar 2G considerado prioritário na ATS.

Já existem plantas em escala comercial para a produção de etanol de segunda geração. A tecnologia Proesa, desenvolvida pela Biochemtex, subsidiária do grupo italiano Mossi & Guisolfi (M&G), que utiliza explosão a vapor, está sendo utilizada pela Beta Renewables na Itália e pela Granbio no Brasil. Ainda no Brasil, a Raízen, em parceria com a canadense Iogen, está construindo uma unidade de etanol celulósico em São Paulo, que também terá como pré-tratamento a explosão a vapor. Nos Estados Unidos, três usinas de etanol celulósico devem entrar em operação ainda este ano, sendo os projetos das empresas DuPont, Abengoa e da parceira Poet-DSM. Percebe-se, dessa forma, um avanço na etapa de tratamento da biomassa para obtenção de açúcares/etanol, com impacto importante nas etapas seguintes em termos de disponibilidade e custo desse insumo. A rota bioquímica disponibiliza a lignina, também com potencial de geração de produtos de alto valor agregado. Percebe-se que a maioria dos projetos prevê a queima desse material para geração de energia, mas é possível identificar algumas iniciativas de valorização da lignina, como no aproveitamento como precursor de fibra de carbono. Um exemplo interessante é a empresa Borregaard, do setor de papel e celulose, que é líder mundial no fornecimento de produtos baseados na lignina, com um portfólio amplo de aplicações.

Outro ponto importante a ser considerado nesta etapa da cadeia de valor diz respeito a processos de fracionamento dos açúcares de cinco e seis carbonos, visto como prioritário na ATS. O uso da fração de pentoses separadamente permite a obtenção de produtos de maior valor agregado. Logo, tecnologias de separação eficientes e de baixo custo podem viabilizar a produção de produtos diferenciados206. O arranjo do processo, com a possível integração de etapas, aparece como uma questão em aberto e com diferentes apostas. A separação das frações C5 e C6 também é motivada pelas dificuldades de fermentação da mistura de açúcares gerada na hidrólise enzimática.

a.2. Conversão em produtos químicos

As tecnologias de conversão de açúcar em produtos químicos podem ser divididas em dois grandes grupos: as que utilizam microrganismos naturalmente selecionados ou geneticamente modificados em processos fermentativos; e as que utilizam catálise química, com o emprego de processos químicos convencionais em diferentes matérias-primas. Há um elevado número de projetos que utilizam as duas rotas em conjunto.

206 Fonte: Alves, F. C. (2013). Agenda Tecnológica Setorial – Químicos a partir de Renováveis: Panorama Tecnológico.

72


As tecnologias de fermentação de açúcares utilizando microrganismos geneticamente modificados foram consideradas prioritárias na ATS, tanto a obtenção de produtos químicos drop-in como não drop-in, o que indica uma grande necessidade de conhecimentos em biotecnologia avançada, como a biologia sintética. Grande parte dos esforços de desenvolvimento tecnológico concentra-se no desenho de microrganismos capazes de produzir as moléculas de interesse. A rota biotecnológica permite reduzir o número de etapas do processo se comparado a rotas químicas existentes para a produção das mesmas moléculas. O ácido succínico é um exemplo interessante, pois este se configura como uma plataforma química, que pode gerar uma vasta gama de produtos, o que necessita de esforços de desenvolvimento de novas aplicações e mercados.

Do ponto de vista da tecnologia, espera-se que a produção baseada na matéria-prima de origem fóssil seja extinta, pois os custos do processo são elevados. Há quatro empresas envolvidas na produção de ácido succínico, operando plantas em escala comercial nos Estados Unidos e na Europa, sendo que uma das principais diferenças entre os processos propostos está na escolha do microrganismo, pois duas utilizam leveduras e duas, bactérias. Nota-se, dessa forma, que, mesmo em relação a bioprodutos com produção em escala comercial, ainda persistem indefinições do ponto de vista tecnológico. Em relação aos produtos não drop-in, biopolímeros biodegradáveis, como o PBS baseado no ácido succínico, foram apontados como prioritários na ATS.

É importante perceber que algumas tecnologias para obtenção de químicos com base no açúcar já estão em estágio de desenvolvimento avançado, com plantas em escala comercial, como é o caso do farneseno da americana Amyris, com sua primeira planta operando no Brasil; do isobutanol, com Gevo e Butamax operando processos por retrofit em plantas de etanol. Há anúncios de plantas em escala comercial para os próximos anos para produtos como o BDO (pela Novamont, na Itália) e a metionina (pela JV CJ Bio e Arkema, na Malásia) e n-butanol (parceira entre Solvay e Granbio, no Brasil). Outro grupo de tecnologias encontra-se em estágio intermediário de desenvolvimento, com plantas piloto e de demonstração, como é o caso do ácido acrílico, do ácido adípico e do ácido levulínico, sendo que nenhum projeto está em desenvolvimento no Brasil para esses três compostos. Em um estágio ainda inicial de pesquisa ou iniciando testes em escala piloto, destacam-se o isopreno e o butadieno, este último com diversas iniciativas dentre as quais figura uma parceria entre Genomatica e Braskem.

Dentre as tecnologias para obtenção dos produtos de interesse deste relatório, considerando açúcar como matéria-prima, apenas aquela referente à produção de óleos por meio do uso de algas heterotróficas não foi apontada como prioritária na ATS. No entanto, já existe, no Brasil, uma planta da Solazyme, em parceria com a Bunge, para produção de óleos especiais por essa rota.

As tecnologias utilizando catálise química para conversão de açúcares foram também consideradas prioritárias, tanto para produção de drop-ins como não drop-ins. O processo de desidratação hidrogenativa, por exemplo, apareceu em ambos os casos. Essa característica corrobora a proposta de Bozell e Petersen (2010) que defendem uma abordagem divergente para a produção de químicos com base em renováveis, ou seja, há a necessidade de maior ênfase na tecnologia em relação ao produto, pois a mesma tecnologia pode gerar diferentes produtos.

73


No caso dos produtos não drop-in, a produção de BDO por hidrogenação catalítica do ácido succínico, foco de esforços tecnológicos das empresas que o produzem, está em estágio intermediário de desenvolvimento, com expectativa de plantas em escala comercial para os próximos anos no Canadá e na Tailândia.

b) Cadeia de valor de oleaginosas

b.1. Tratamento da biomassa

No caso da cadeia de valor que parte de matérias-primas oleaginosas, como soja, mamona, dendê, entre outras, não há geração de resíduos visto que as sementes são integralmente utilizadas. No entanto, considerando o uso de óleo vegetal na produção de biodiesel por transesterificação, a glicerina aparece como um subproduto e há um grande esforço em buscar novos usos, principalmente por meio de conversão em produtos químicos. Para esse fim, a glicerina que sai do processo de transesterificação precisa ser purificada de forma a se adequar às especificações dos processos a jusante. Tecnologias relacionadas à purificação da glicerina também foram consideradas prioritárias na ATS, entretanto não houve direcionamento sobre qual seriam as alternativas tecnológicas. A busca por processos eficientes e de baixo custo direciona as pesquisas.

b.2. Tecnologias de conversão

As tecnologias de conversão nessa cadeia podem ser divididas de acordo com a matéria-prima utilizada nos processos: glicerina ou os próprios óleos vegetais.

Os resultados da ATS apontaram como prioritárias as tecnologias que utilizam a glicerina para geração de produtos já obtidos com base nela, como a epicloridrina, e para obtenção de novos produtos, como acetais e cetais de glicerina, solventes verdes e éteres de glicerina. O caso da epicloridrina é interessante, pois há grande expectativa de que a produção dela baseada em matérias-primas de origem fóssil seja totalmente substituída pela produzida à base da glicerina devido ao alto rendimento do processo. Já existem várias plantas em operação, majoritariamente na Ásia. O propilenoglicol também tem produção em escala comercial, com plantas na China, Bélgica e Estados Unidos. Não há atualmente previsão de investimentos no Brasil para esses produtos.

Nota-se uma ênfase em catálise química, mas existe também desenvolvimento de rotas biotecnológicas. Nesse caso, percebe-se que, após o desenvolvimento com sucesso de rotas biotecnológicas utilizando açúcar como matéria-prima, há uma busca por adaptá-lo ao uso de glicerina. Essa dinâmica pode ser percebida no caso do 1,3-propanodiol (1,3-PDO), do ácido lático e do propilenoglicol, por exemplo. Rotas biotecnológicas apresentam como vantagem a pequena necessidade de purificação da glicerina, visto que, em muitos casos, as impurezas existentes são benéficas aos microrganismos. Por outro lado, os processos têm baixo rendimento, gerando muitos subprodutos e dificultando a separação do produto desejado. As rotas químicas, como o processo de cloração da glicerina para obtenção de epicloridrina e o de hidrogenólise para produção de propilenoglicol já estão em escala comercial, mostrando um maior grau de desenvolvimento tecnológico em comparação com as rotas biotecnológicas.

74


Em relação a tecnologias que utilizam óleos vegetais para produção de químicos, o processo químico de metátese parece atrativo para produção de olefinas de cadeias longas, especialidades químicas e produtos para oleoquímica, tendo a empresa Elevance como principal player, já operando uma planta em escala comercial na Indonésia. Essa tecnologia não está entre as que foram consideradas prioritárias na ATS, mas dada a diversidade de produtos que podem ser gerados e a relação destes com os mercados considerados de alta prioridade no presente estudo, pode apresentar-se como uma oportunidade.

c) Conversão de CO2 em produtos químicos

O uso de CO2 como matéria-prima na produção de químicos tem como grande driver a redução na emissão desse gás, gerando produtos de maior valor agregado. As tecnologias em desenvolvimento empregam, principalmente, catálise química, tendo como principal barreira o alto consumo de energia dos processos. Essas tecnologias foram as únicas consideradas como relevantes críticas na ATS, ou seja, são importantes, mas o potencial de produção no País é baixo no longo prazo, não existindo projetos de desenvolvimento tecnológico em andamento. Nesse sentido, podem ser consideradas como tecnologias que necessitam de forte apoio da indústria e das agências de fomento para o seu avanço no país.

Ambiente regulatório 3.3.

Alguns aspectos do ambiente regulatório relacionado à química dos renováveis, mas com um escopo mais amplo estão contempladas no relatório de políticas públicas – inovação e tecnologia. Entre as principais estão a Lei do Bem e a Lei de Inovação. O tema do entrave devido à dificuldade ao acesso à biodiversidade foi também levantado no relatório do segmento de Cosméticos e Higiene Pessoal. Nesse relatório focou-se em abordar os temas com impacto mais específico para os químicos renováveis.

Uso de organismos geneticamente modificados (OGMs)

O ambiente regulatório brasileiro apresenta alguns obstáculos ao crescimento da química de renováveis no País. Em contrapartida, também há pontos positivos que, independentemente de precisarem de melhorias, já são um passo em direção ao desenvolvimento da biotecnologia.

Durante as entrevistas realizadas no Estudo, foi indicado que um dos principais entraves na química dos renováveis, principalmente em rotas fermentativas, é o lento e difícil processo de autorização e fiscalização do uso de organismos geneticamente modificados (OGMs).

O Conselho Nacional da Biossegurança, órgão governamental criado pela Lei 11.105 de 2005, tem como função estabelecer diretrizes relativas às atividades que envolvam a produção, a manipulação, o uso e o descarte de OGMs.

75


Essa Lei criou também a Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio), instância colegiada multidisciplinar, que presta apoio técnico consultivo e assessoramento ao Governo Federal em assuntos relacionados à Política Nacional de Biossegurança, relativos aos OGMs. Adicionalmente, foi criado o Sistema de Informações de Biossegurança no MCTI que arquiva e processa as informações do CTNBio e torna obrigatória a criação de uma Comissão Interna de Biossegurança (CIBio) em toda instituição que trabalhar com OGMs, para manter profissionais e comunidades informadas sobre as atividades realizadas e riscos envolvidos, devendo designar um técnico responsável por manter contato com o CTNBio.

Todas as atividades que envolverem a biotecnologia baseada em OGMs estão obrigadas a seguir essa regulação. Isso faz com que seja necessário estabelecer uma estrutura, incluindo mão-de-obra, para atender todas as exigências da Lei. Por ser um processo complexo de análise e aprovação, os prazos necessários para aprovações, autorizações e fiscalizações são longos e podem afetar os cronogramas dos projetos de pesquisas e da operação.

Deve-se ressaltar que a Lei da Biossegurança tem como motivação, principalmente, garantir a saúde humana e a segurança alimentar, em especial no desenvolvimento de medicamentos e produtos alimentícios.

No caso de produtos químicos que envolvam o uso de OGMs em processos biotecnológicos que apresentam baixo risco aos seres humanos e ao meio ambiente, os mesmos processos regulatórios da Lei da Biossegurança são aplicáveis e devem ser seguidos, o que pode impactar o desenvolvimento da indústria dos produtos químicos com base na biomassa. Os grupos que atuam no setor apontam essa burocracia como importante entrave, gerando impacto oneroso e retardando o desenvolvimento dessa cadeia no País.

A composição da comissão da CTNBio é outro fator gerador de atrasos nos processos. Parte dos representantes, apesar de elevada formação acadêmica, não tem formação específica que abrange o potencial econômico e os riscos associados ao uso de OGMs em processos industriais. Em geral, o material vivo se mantém em tanques fechados, e sua massa orgânica somente é liberada ao meio externo após incineração ou esterilização. Diante dos requisitos impostos pela Lei e da pouca informação específica sobre os organismos de interesse na biotecnologia industrial, a Comissão tende, por precaução, a exigir maior quantidade de testes e ensaios comprobatórios, através de pedidos de vista nos pleitos de autorização de uso de OGM para fins industriais.

Lei 10.973/2004 - Lei da Inovação

Essa Lei está mais bem detalhada no relatório de políticas públicas – inovação e tecnologia, porém tem importância fundamental para o desenvolvimento dos químicos renováveis visto que, a partir dela, tornou-se possível a obtenção de subvenção econômica. Porém, a lei não possui regras claras quanto à partilha da propriedade intelectual (PI) entre empresas privadas e Institutos de Ciência e Tecnologia (ICTs), para realização de projetos em parceria.

Apesar de criar os Núcleos de Inovação Tecnológica (NITs), responsáveis pela gestão da PI nas universidades públicas, especialistas entrevistados apontam a necessidade de maior qualificação dos profissionais dos NITs, de forma a melhorar a negociação entre empresas e universidades.

76


Incentivos fiscais

Em relação à política de tributação e incentivos fiscais adotados pelo Brasil para o estímulo à produção de bioprodutos, destaca-se a opção por parte dos produtores de dois tipos de regime do PIS/COFINS: alíquota fixa sobre receita ou taxa fixa sobre o metro cúbico.

Para produção de energia baseada em fontes renováveis, é possível encontrar maiores políticas de incentivo fiscal como obtenção de desconto na tarifa de transmissão para potência injetada menor de 30 MW e isenção de ICMS na compra de equipamentos para geração de energia renovável, concedida por alguns Estados.

Nos EUA já é possível observar uma expansão de políticas de incentivos fiscais de biocombustíveis para bioprodutos, conforme uma nova versão da Farm Bill que incluirá, pela primeira vez, produtores de bioquímicos na lista de beneficiados do programa.

Incentivo à demanda

Conforme descrito anteriormente, um dos drivers para o avanço dos químicos renováveis é a atuação do governo, que pode incentivar ou regular demanda por produtos que sejam de interesse público. Dito isso, faz-se necessário comparar políticas de incentivo à demanda que vêm sendo utilizadas no Brasil e no mundo.

Embora ainda não exista, no Brasil, um programa de incentivo à demanda de químicos produzidos com base na biomassa, é possível fazer um paralelo com o setor de biocombustíveis. Atualmente o País exige um percentual de 25% de etanol na mistura com gasolina e 5% de biodiesel na mistura com o diesel. Com o objetivo de aumentar investimentos do setor, ampliar a oferta de biocombustíveis e reduzir importações de combustíveis fósseis, existe uma tendência de aumento do percentual de biocombustíveis, como o anúncio de aumento para 7%, em novembro de 2014, da mistura de biodiesel no combustível. Para o etanol misturado à gasolina, também está em trâmite o aumento dos atuais 25% para 27,5%, como medida para reduzir o consumo de gasolina pelo País.

Nos Estados Unidos o programa Biopreferred foi desenhado para incentivar o consumo de bioprodutos por meio da criação de um selo e preferência de compra do governo para produtos que tenham um conteúdo mínimo de insumos renováveis, de acordo com regras pré-estabelecidas para 97 categorias de produtos.

Criação da Associação Brasileira de Biotecnologia Industrial (ABBI)

Para fomentar a discussão e destravar o avanço da biotecnologia no País, foi criada a ABBI, entidade composta por empresas líderes em química dos renováveis. O principal desafio da associação será dar uma voz única para as empresas do setor, aumentando a capacidade de influenciar entidades do governo a melhorar o ambiente regulatório para a química verde.

77


Mão de obra 3.4.

Um aspecto importante para o desenvolvimento da química de renováveis é a dependência de áreas de conhecimento que transcendem o conhecimento de química e engenharia química, em especial a biologia sintética e afins. Esse fato torna fundamental a interação de profissionais com formação em química, biologia, genética, agronomia, engenharia química e outros, para atingir o sucesso de projetos na química de renováveis, em especial os que dependem de processos biotecnológicos.

O estudo elaborado pela ATS de Química de Renováveis indica como principais áreas de formação de recursos humanos necessárias ao desenvolvimento do setor, especialmente para a geração das matérias-primas renováveis, a agronomia, a genética e a botânica. O estudo considera que a base de competência instalada no país, nessas áreas do conhecimento, é satisfatória em relação ao mundo no que se refere às técnicas convencionais. Aponta, porém, para a necessidade de políticas públicas no sentido de desenvolver capacitação em técnicas mais modernas, em especial no que tange o conhecimento científico e tecnológico no campo do melhoramento genético de plantas, em algumas áreas ligadas à biologia molecular, visando ao desenvolvimento de toda a cadeia produtiva.

De fato, existem no Brasil todos os cursos de graduação e de pós-graduação relacionados às áreas de conhecimento necessárias à formação de mão de obra em biotecnologia. Nos últimos anos, desde a criação da política de incentivo ao desenvolvimento da biotecnologia dentro do Plano de Ação 2007-2010 - Ciência, Tecnologia e Inovação para o Desenvolvimento Nacional, que integra o conjunto de ações do Programa de Aceleração do Crescimento (PAC), ampliaram-se muito as ofertas de cursos direcionados à biotecnologia e engenharia de bioprocessos, principalmente voltados à área da saúde e de biocombustíveis. No entanto, ainda existe a necessidade de dar um foco na grade curricular desses cursos para o estudo aprofundado de modificação genética de microrganismos com base em técnicas mais modernas. Cursos e Centros de Pesquisa em Biotecnologia estão presentes em vários estados do Brasil: no Rio de Janeiro (UFRJ, Escola de Química, Pólo de Xerém, UENF), em Minas Gerais (Fundação BioMinas e UFMG), em São Paulo (USP, IAC, Unicamp, UFSCAR), Brasília (Embrapa e UNB) e no Rio Grande do Sul (UFRGS e Ulbra), alguns exemplos não exaustivos.

Basicamente, podem ser divididas as competências necessárias para o desenvolvimento dos químicos renováveis em 3 grandes grupos: os conhecimentos no ramo agrícola, no ramo biológico e químico, e nos processos catalíticos e fermentativos. Complementarmente, existe a necessidade de desenvolver experiências específicas no escalonamento de processos biotecnológicos.

O Brasil tem uma oferta satisfatória e competitiva de mão de obra no setor agrícola e nos processos fermentativos tradicionais, porém a lacuna maior está na biologia sintética e sua relação com os processos industriais. Além disso, o grande desafio para o suprimento de mão de obra nesse setor é o fato de que muitas empresas buscam um profissional com múltiplas competências, o que faz com que a formação final do profissional de biotecnologia acabe por ser desenvolvida na própria indústria.

A biologia sintética é a etapa fundamental dos processos de conversão, confirmando que o grande desafio está na competência em técnicas de modificação genética de microrganismos para uso nos processos fermentativos.

78


Com base em algumas entrevistas, tanto com representantes do setor acadêmico, quanto com representantes das empresas, verifica-se que existe uma assimetria de informação entre os setores e falta uma aproximação efetiva para o atendimento da demanda por mão de obra nesse segmento. A universidade não identifica o que o setor produtivo necessita dos profissionais que são formados.

Nas universidades onde estão sendo formados esses profissionais, ainda existe uma ligação muito forte com a área de saúde e a relação com as indústrias acaba sendo menos intensa do que ocorre nas áreas de engenharia. São formados profissionais de qualidade, que acabam por permanecer no ambiente acadêmico, por falta de comunicação com o setor industrial.

Em entrevistas com as empresas que atuam no segmento, foi relatado que o Brasil, apesar de ter boas universidades para a formação de biólogos, e mais recentemente, biotecnólogos e afins, não está colocando no mercado um profissional com capacidade de desenvolver etapas importantes da biologia sintética ou biologia molecular, em especial novas rotas metabólicas.

A Escola de Química da UFRJ, por exemplo, oferece curso de Engenharia de Bioprocessos, já formou 2 turmas, mas os formandos não estão encontrando colocação. Há necessidade de uma análise criteriosa sobre os reais motivos dessa não adequação ao mercado de trabalho. Nesse sentido, a aproximação entre universidade e empresas é fundamental.

Ainda na UFRJ, no Centro de Ciências Biomédicas, existem as formações de biólogo, microbiologistas e biofísicos. Para atender especificamente a demanda de biotecnologia, existem os cursos de graduação e pós-graduação em Ciências Biológicas e Biotecnologia da UFRJ no Pólo de Xerém, em Duque de Caxias, que é um curso independente do CCS – Centro de Ciências da Saúde, mas com corpo docente da UFRJ. Já a UNICAMP foi uma das Universidades pioneiras em instalar um Centro destinado à realização de projetos de pesquisa e desenvolvimento tecnológico e industrial, para prestação de serviços especializados nas áreas de Química, Biologia e Agrícola, em parceria com outras unidades para atender a demanda da Indústria e Órgãos Governamentais. Além dos cursos específicos e regulares, criou, desde 1986, o CPQBA (Centro Pluridisciplinar de Pesquisas Químicas, Biológicas e Agrícolas), que conta com as seguintes divisões: Agrotecnologia, Análise de Resíduos, Biotecnologia e Processos, Farmacologia e Toxicologia, Fitoquímica, Microbiologia, Química Orgânica e Farmacêutica e Recursos Microbianos.

Em São Paulo, existem também cursos de qualidade relacionados à biotecnologia, na USP e na UFSCar, este vinculado ao Centro de Ciências Agrárias.

A necessidade de desenvolvimentos específicos em catálise é também fundamental para o sucesso da química com base em renováveis e deve receber, por parte dos coordenadores de cursos de química, engenharia química e engenharia bioquímica, atenção especial para incluir em suas grades curriculares e linhas de pesquisa, estudos voltados a esse tema.

Diversas outras universidades brasileiras possuem capacitação nas áreas de interesse da química renovável, como UFPE, Universidade de São Carlos e UFSC, apenas como exemplos, ficando sempre a lacuna da integração entre as diversas formações profissionais necessárias ao desenvolvimento da biotecnologia que ainda ocorre de forma não satisfatória para colocar o Brasil numa posição de competitividade com relação aos EUA e outros países da Europa e Ásia. Como já mencionado, a competência necessária para a fase de escalonamento dos processos biotecnológicos é crítica no desenvolvimento de novas rotas biotecnológicas.

79


Devido ao hiato existente entre centros de pesquisa e empresas, essa é uma área carente de profissionais capacitados e experientes, o que indica a necessidade de se intensificar intercâmbio e programas de parcerias entre empresas e universidades/centros de pesquisa para desenvolver esse expertise, sem se esquecer das redes internacionais.

O Programa Ciência Sem Fronteiras tem como objetivo promover esse intercâmbio. Baseado no esforço conjunto dos Ministérios MCTI e MEC, por meio de suas respectivas instituições de fomento – CNPq e Capes – e Secretarias de Ensino Superior e de Ensino Tecnológico do MEC, o programa espera oferecer até 101 mil bolsas entre 2011 e o final de 2014. Tendo a biotecnologia como uma das áreas contempladas, há a expectativa de aumentar a presença de pesquisadores e estudantes de vários níveis em instituições de excelência no exterior; de fazer a inserção internacional das instituições brasileiras pela abertura de oportunidades semelhantes para cientistas e estudantes estrangeiros; de ampliar o conhecimento inovador de pessoal das indústrias tecnológicas e de atrair jovens talentos científicos altamente qualificados para trabalhar no Brasil. Ainda é cedo para se colher os frutos dessa iniciativa, mas, certamente, trará benefícios para a biotecnologia, além de outros setores baseados na inovação.

No âmbito da formação de nível técnico, o Curso Técnico em Biotecnologia, um convênio Inmetro/SEE-RJ/UFRJ e CECO promove uma educação profissional de excelência, formando técnicos de nível médio, com habilitação profissional em Biotecnologia.

O Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), inaugurado em 2010 em Campinas, com base em um projeto de pesquisa do Núcleo Interdisciplinar de Planejamento Energético (NIPE/Unicamp) encomendado pelo MCTI/CGEE, para identificar os fatores que limitam a expansão, em larga escala, da produção brasileira de etanol, é também uma iniciativa importante que tem gerado resultados, inclusive na produção de patentes de processos fermentativos.

A Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, por meio de sua área de cursos, promove, todos os anos, cursos e treinamentos voltados à comunidade acadêmica e aos profissionais da indústria, abordando e divulgando seus desenvolvimentos.

Instrumentos de financiamento 3.5.

A disponibilidade de financiamento é uma potencial barreira para o desenvolvimento de novas tecnologias, visto que a atividade de pesquisa e desenvolvimento está associada a maiores riscos, intrínsecos à inovação.

O Governo brasileiro está presente em diversas iniciativas de financiamento de atividades de PD&I, com destaque para o Finep e o BNDES que apresentam linhas específicas para projetos de inovação, buscando maior ênfase nas parcerias centros de pesquisa/empresas. Outras linhas tradicionais de financiamento à PD&I, como o CNPq, CAPES, FAPESP também estão presentes em projetos específicos.

Plano BNDES-FINEP de Apoio à Inovação dos Setores Sucroenergético e Sucroquímico (PAISS)

80


No contexto dos químicos renováveis, especialmente das tecnologias relacionadas ao tratamento da biomassa proveniente da cana de açúcar, o PAISS se apresenta como um dos principais programas de suporte e financiamento ao setor.

Criado em 2011 e com duração de 3 anos, o PAISS teve como objetivo selecionar e apoiar planos de negócios e projetos inovadores relacionados ao seu escopo, de forma a coordenar as ações de fomento e promover a integração dos instrumentos de apoio financeiro disponíveis.

Quando comparado com programas internacionais similares, como o Biomass Program, dos Estados Unidos, e o NER300, da União Europeia, o PAISS ainda apresenta menor orçamento para instrumentos de subvenção. Os três programas têm o objetivo comum de promover o desenvolvimento de novas tecnologias industriais, viáveis economicamente, por meio de investimentos público e privado. A Figura 26 apresenta um resumo comparativo das três iniciativas.

Figura 26: Comparativo entre política de incentivos a biocombustíveis e química dos renováveis no Brasil, Estados Unidos e União Europeia

Até o lançamento do PAISS, o Brasil não possuía investimentos anunciados para produção de etanol de segunda geração, em escala comercial, sendo que EUA e UE tinham produção estimada de 2115 e 168 milhões de litros, respectivamente, em 2015207. Com investimentos apoiados pelo programa, em 2013, previa-se que a produção nacional de etanol de segunda geração seria de 168 milhões de litros em 2015, cenário inverso aos EUA e UE que devido a atrasos e suspensões de projetos tiveram as projeções de produção reduzidas para 834 e 114 milhões de litros, respectivamente.

207 Algumas instituições, como CTC, Petrobrás e Dedini já estudavam o etanol de segunda geração e possuíam plantas piloto, mas ainda não havia investimentos anunciados para plantas de escala comercial.

81


O PAISS pode ser considerado um sucesso, tendo inclusive incentivado a criação de programas similares em outras áreas (linhas de financiamento da FINEP - Inova Petro, Inova Saúde, Inova Agro, Inova Energia). Em uma eventual nova edição do Plano, alguns pontos poderiam ser aprimorados, tais como: (i) incentivar participação mais ativa dos órgãos de fomentos na condução e gestão dos projetos aprovados, permitindo maior aprofundamento tecnológico por parte da comunidade científica e (ii) estabelecer mecanismos de recompensa (quando pertinentes) para o cumprimento de metas compactuadas em cada projeto.

Deve-se ressaltar que o Fundo Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (FNDCT), importante fonte de recurso para o PAISS e outros instrumentos de financiamento para PD&I no Brasil, não deverá mais contar com os recursos do Fundo Setorial do Petróleo e Gás Natural (CT-Petro), que, a partir da Lei 12.351, serão destinados ao Fundo Social208. Isso faz com que seja necessário estabelecer de forma permanente outras fontes de recurso para financiamento para PD&I no País209.

Outros instrumentos de financiamento

Outros instrumentos de financiamento, bem como o diagnóstico e as linhas de ação propostas que afetam a química dos renováveis serão mais bem detalhados no relatório de políticas públicas – inovação e tecnologia.

A Finep possui diversas modalidades de financiamento à PD&I, desde subvenção para instituições sem fins lucrativos, financiamento direto a empresas, Venture Capital, dentre outros. A Finep vem estudando outras possibilidades de financiamento, com vistas a estimular os projetos em inovação, sendo uma possibilidade o financiamento à cadeia de fornecedores via Fundos Corporate.

O BNDES, por sua vez, também vem criando instrumentos e programas para estimular a inovação nas empresas e, em especial na linha de renováveis. Um instrumento recém-criado é o de Debêntures Participativas, com divisão do risco principalmente na fase de escalonamento do desenvolvimento para a fase comercial.

Outro instrumento que pode atender, ainda que parcialmente, a demanda por instrumentos de financiamento em etapas de risco do ciclo de PD&I, como a fase de scale-up, é o Embrapii. O Embrapii credencia Institutos de Ciência e Tecnologia (ICT) como Unidades Embrapii para desenvolvimento de projetos ligados a temas específicos (ex. biotecnologia) e fornecem um orçamento pré-aprovado para projetos em parceria com empresas privadas. Assim há um compartilhamento dos riscos do projeto entre empresa, ICT e Embrapii, cada um responsável por 1/3 dos investimentos.

208 Fonte: Agência Gestão CT&I (2013). 209 Os recursos para subvenção econômica estão fortemente ligados ao FNDCT e serão impactados por essas mudanças.

82


Por fim, em 2014 o Decreto 8.269 instituiu o Programa Nacional de Plataformas do Conhecimento (PNPC), um novo instrumento de apoio à inovação com o objetivo de resolver os desafios tecnológicos identificados. As plataformas são formadas por empresas, institutos de pesquisa e um pesquisador que seja referência na área. Visam, além do financiamento, a implantação de um regime especial para contratação de profissionais e importação de equipamentos. O PNPC representa uma oportunidade que poderá ser explorada no desenvolvimento da química dos renováveis e será detalhada no relatório de políticas públicas – inovação e tecnologia.

Outros fatores de produção 3.6.

Um desafio à química de renováveis refere-se aos esforços necessários no campo da logística e infraestrutura para o aproveitamento dos resíduos, que podem ter diferentes origens, e precisam ser coletados e transportados para unidades de produção de químicos renováveis. Segundo especialistas entrevistados, há ainda a dispersão das zonas rurais no Brasil o que torna a realização da logística, de forma economicamente viável, um desafio maior ainda. Além disso, também foi apontado que muitas zonas rurais não possuem infraestrutura básica adequada, o que dificulta a instalação de empresas de base tecnológica, como boa parte da indústria dos químicos renováveis.

4. Dinâmica da indústria

Estratégia de atuação 4.1.

Estratégias e modelos de negócio são relativamente bem conhecidos na indústria de etanol de primeira geração e na indústria de biodiesel. Entretanto, no caso dos biocombustíveis inovadores e dos produtos químicos derivados da biomassa, a dinâmica de competição reflete uma indústria emergente cujas características estruturais ainda estão em construção. Nos espaços de estruturação da indústria - matérias-primas, tecnologias e produtos - um grupo muito diversificado de empresas está em competição. Essas empresas podem ser agrupadas conforme apresentado na Figura 27.

Podemos identificar start-ups de base tecnológica como Genomatica, Solazyme, LanzaTech, Gevo, Amyris, Renmatix, KiOR e muitos outros.; empresas das indústrias químicas e petroquímicas, como a DuPont, a DSM, a BASF, Braskem, Dow, Solvay; empresas de petróleo e gás, como Shell, BP, Petrobras, Total; empresas do agronegócio, como a ADM, Bunge, Cargill; empresas produtoras de ingredientes de alimentos, como a Tate & Lily, Roquette, Purac; empresas de papel e celulose, como a Stora Enso, a UPM, a Borregaard e a Fibria. Além desses grupos que englobam empresas envolvidas diretamente nas etapas de produção devem ainda ser destacado o papel dos complementadores.

83


Os complementadores principais estão ligados ao fornecimento de insumos (enzimas, por exemplo), máquinas e equipamentos (máquinas para a transformação de novos bioplásticos, por exemplo) e aditivos (para adequar as propriedades e condições de uso de novos bioplásticos, por exemplo). Um grupo particular de complementadores no caso da indústria baseada em biomassa é o de utilizadores finais (end users). Os end users referem-se às empresas na etapa final da cadeia produtiva que incorporam os produtos químicos em produtos de consumo e vendem esses produtos com suas marcas, como a Coca-Cola, a Unilever, a Procter & Gamble, a Nestlé e muitos outros detentores de grandes marcas de produtos de consumo. Os end users tendem a ter um papel de grande importância na adoção e difusão das inovações em químicos renováveis tanto por compreender sua utilização quanto pela maior ou menor propensão a adotar novas soluções sustentáveis para seus produtos. Em alguns casos, podem até participar do próprio desenvolvimento das tecnologias, seja na forma de parceria ou de apoio financeiro aos desenvolvimentos.

Esses perfis diversos correspondem a diferentes competências-chave de que as empresas dispõem para entrar/participar na bioeconomia e influenciar a estruturação da indústria. Ao mesmo tempo, existem competências complementares que cada empresa deve incorporar para alcançar uma posição competitiva na indústria. Como consequência, diferentes modelos de negócio e estratégias têm sido testados. Esses modelos de negócio refletem as diferentes formas de valorização das competências-chave de cada empresa e de associação a fim de adquirir as competências complementares necessárias. As tecnologias inovadoras têm surgido, na maioria dos casos, das start-ups de base tecnológica. Entretanto, grande parte das competências complementares – estrutura da cadeia de fornecimento de matéria-prima, scaling-up das tecnologias, engenharia de produção em escala comercial, desenvolvimento de aplicações e novos produtos, marketing e comercialização - são detidas e controladas por empresas estabelecidas em diferentes indústrias. As múltiplas formas de combinar as competências necessárias para atuar nessa indústria em formação explicam a diversidade de parcerias e associações que podem ser identificadas. A Figura 27 sintetiza os perfis das empresas e suas competências.

Figura 27: Tipos de empresas e suas competências na química dos renováveis

84


Dentre esses grupos de empresas, o Consórcio destaca a atuação de empresas da indústria química/petroquímica tradicional, de start-ups de base tecnológica, com foco no licenciamento de tecnologias ou na conquista de mercados, e do agronegócio. A Figura 28 resume a estratégia de atuação e os principais tipos de alianças que vêm sendo formadas no desenvolvimento dos químicos renováveis.

Figura 28: Players atuantes na linha de frente dos químicos renováveis

Para as empresas do agronegócio, os químicos derivados da biomassa aparecem como uma possibilidade de aumentar a rentabilidade do negócio principal, comercializando os resíduos agrícolas e industriais, e diversificando sua atuação. Com isso, passam a atuar por meio de parcerias, principalmente, com start-ups com foco na conquista de mercados. Em geral, esses players já estão atuando no setor de biocombustíveis, como a São Martinho, com o etanol, e a Wilmar, com o biodiesel, e o desenvolvimento das rotas alternativas apresenta grande sinergia com esse negócio. Essas empresas tendem a investir no mercado de químicos renováveis se associando a empresas detentoras de tecnologias inovadoras, como no caso da JV entre Bunge e Solazyme e parceria entre Usina Paraíso e Amyris.

Além da associação com empresas do agronegócio, de forma a garantir o acesso a matérias-primas, as start-ups de base tecnológica também tendem a se associar aos players tradicionais da indústria química, visando ao desenvolvimento conjunto de rotas alternativas para produção de compostos drop-in com toda uma cadeia já estruturada, caso da parceria anunciada entre a Genomatica e a Braskem para produção do biobutadieno e Verdezyne e DSM para desenvolvimento do ácido adípico renovável. No contexto das start-ups, dois modelos de negócio se distinguem: alguns players, como Genomatica, tendem a preferir licenciar sua tecnologia, enquanto outros preferem também atuar como produtores e investir em suas rotas tecnológicas, como Amyris e Solazyme.

85


Para os bioprodutos não drop-in, a forte necessidade de desenvolvimento de novas aplicações e a garantia de demanda pelos novos compostos reforçam ainda mais a necessidade de formação de parcerias em todos os elos da cadeia, caso da Amyris com a Paraíso e São Martinho para matéria-prima e com a BASF e a japonesa Kuraray, para garantia de mercado e desenvolvimento de aplicações.

Os fornecedores de produtos para viabilização e melhoria de processos, como enzimas e catalisadores, buscam parcerias em diferentes elos da cadeia, de forma a aumentar a demanda e aplicações de seus produtos. A Novozymes possui diversas parcerias para viabilização de rotas inovadoras com base na biomassa, sendo a produção do ácido acrílico um exemplo com envolvimento tanto do fornecedor da matéria-prima, a Cargill, quanto do produtor de larga escala, a BASF.

Os players tradicionais da indústria química/petroquímica procuram potencializar os químicos renováveis com sua competência em produção e comercialização de químicos. Nesse sentido, percebe-se um posicionamento defensivo, focando no desenvolvimento dos produtos que fabricam pelas rotas tradicionais, caso da BASF com o ácido acrílico e Braskem com o butadieno, ou no desenvolvimento de bioprodutos não drop-in relacionados aos mercados em que já atuam, caso da Clariant e BASF com o ácido succínico. Também é possível observar um comportamento mais explícito de transição para o uso de matérias-primas renováveis e adoção da biotecnologia como tecnologia-chave, conforme observado para DSM e DuPont.

Dado o porte e capacidade de investimento, os players tradicionais da química/petroquímica têm participado ativamente do mercado de químicos derivados da biomassa com diferentes estratégias de atuação: investimento próprio, aquisição e formação de parcerias, por meio de JVs, JDAs210, etc.

Esse cenário em que todos os elos da cadeia, desde os produtores de matéria-prima até os mercados consumidores, estão engajados no desenvolvimento de tecnologias inovadoras, algumas podendo ser consideradas disruptivas, é reflexo de uma indústria em transformação. Os incumbentes tentam manter-se na vanguarda da inovação como forma de defender seus mercados consumidores e os desafiantes, que aproveitam as oportunidades proporcionadas por tecnologias inovadoras e tentam adquirir espaço em um mercado de faturamento multibilionário.

Nesse contexto, cercado de riscos e grandes oportunidades, a atuação por meio de parcerias torna-se uma importante estratégia que vem sendo adotada, como forma de mitigar os riscos associados ao nascimento de uma indústria emergente e ampliar a exposição a diferentes rotas e produtos inovadores, dada a incerteza sobre qual caminho será vencedor. As apostas são feitas em produtos ou tecnologias nas quais se enxergam maior potencial, sendo que a mesma empresa (especialmente as de maior porte) pode investir em tecnologias concorrentes, de modo a garantir o know-how na rota que, eventualmente, seja “vencedora” no médio e longo prazo. A Figura 29 resume a atividade de alguns players detentores de tecnologia.

210 Joint development agreement (JDA) são parcerias de curto prazo, com objetivos específicos, estabelecidas por meio de documento legal definindo os termos acordados entre as partes para o desenvolvimento de produtos e serviços.

86


Figura 29: Resumo da atividade de alguns players detentores de tecnologia

Formação de clusters 4.2.

A formação de clusters para estimular o desenvolvimento do segmento de químicos renováveis não é uma novidade no mundo, diversas iniciativas estão em andamento e parecem apresentar resultados interessantes.

Algumas características da química de renováveis indicam que a formação de clusters poderá estimular e acelerar o desenvolvimento desse setor, em especial num país de dimensões continentais como o Brasil. São elas:

87


• O conceito de biorrefinaria, que se desenvolve como o modelo almejado da indústria do futuro, tende a ser favorecido pelo desenvolvimento de clusters. Uma biorrefinaria deve proporcionar o aproveitamento integral do recurso renovável, desde a matéria-prima oriunda de culturas agrícolas até os resíduos gerados ao longo do processo produtivo, considerando também o uso de matérias-primas alternativas como resíduos sólidos urbanos, resíduos de outros processos como da silvicultura.

• A questão logística precisa ser bem planejada e eficiente para minimizar perdas inerentes à necessidade de fazer com que as matérias-primas cheguem à indústria processadora. Isso é válido, em especial, quando se trata do aproveitamento de resíduos da agroindústria, que demandam um ponto de coleta ou de processamento para atingir a escala produtiva desejada.

• A mobilização e a articulação de recursos de P&D – equipamentos, competências específicas e mão de obra qualificada e experiente – sugerem a necessidade de uma coordenação atenta de processo de inovação, particularmente complexo, o qual pode-se beneficiar de uma estrutura em clusters. Num cluster, ideias e inovações de portes variados poderão ser testadas e confirmadas, com o suporte adequado.

Dentre importantes clusters dedicados ao desenvolvimento da bioeconomia na Europa e no Canadá, destacam-se: IAR (França), CLIB21 (Alemanha), BIG (Bélgica, Holanda, Alemanha) e Sarnia-Lambton Biohybrid Chemistry (Canadá), os quais serão detalhados no relatório matéria-prima cana-de-açúcar.

Capacidade de produção e investimento 4.3.

Até o final de 2012, o Consórcio identificou a capacidade instalada para bioprodutos com rota tecnológica em desenvolvimento de, aproximadamente, 2,3 milhões de toneladas anuais. Essa capacidade estava concentrada em sua maioria em álcoois, polióis e éteres (48%), como metanol e DME, e olefinas (32%), como eteno.

Para os próximos anos211, espera-se um incremento da capacidade instalada para cerca de 5,6 milhões de toneladas anuais. Com isso, deve ocorrer um aumento da relevância de óleos, saltando de 6% (2013) para 22% (2016+), devido a projetos para produção de óleos de algas e óleos de metátese; e ácidos e diácidos, passando de 6% (2013) para 16% (2016+), com importantes projetos de ácido succínico e adípico. Esse panorama é apresentado na Figura 30.

211 Último projeto mapeado tem data planejada para início de operação em 2019.

88


Figura 30: Capacidade instalada projetada para bioprodutos com rota tecnológica em desenvolvimento (1)

Para os projetos anunciados ou em operação a partir de 2013, a adição de capacidade instalada equivale a cerca de 3,3 milhões de toneladas anuais e pode ser vista de maneira mais detalhada na Figura 31. O Consórcio identificou que o Brasil (17%) é o segundo país com maior representatividade, atrás apenas dos Estados Unidos (18%). A importância do Brasil nesse cenário se deve aos projetos relacionados à Amyris, para farneseno em 2013 (32,5 mil toneladas anuais), 2017 (65 mil toneladas anuais) e 2019 (65 mil toneladas anuais); da Joint Venture entre Rhodia e GranBio para n-butanol em 2015 (100 mil toneladas anuais) e da Joint Venture entre Solazyme e Bunge para óleos de algas em 2014 (100 mil toneladas anuais), com expansão de 200 mil toneladas projetada no futuro.

No cenário global, as empresas com maiores investimentos anunciados são a Elevance, para produção de óleos e olefinas com base na tecnologia de metátese nos Estados Unidos, na Indonésia e na Malásia e a BioAmber, com projetos para produção de ácido succínico e BDO nos EUA e Canada. Do ponto de vista das categorias de produtos, os investimentos devem-se concentrar em óleos (37%), álcoois, polióis e éteres (23%) e ácidos e diácidos (22%). Por fim, para os produtos, destacam-se óleos e olefinas de metátese (28%), ácido succínico (14%); e óleos de algas heterotróficas (10%).

Os projetos levantados podem ser encontrados no anexo 1.

89


Figura 31: Capacidade instalada projetada para bioprodutos com rota tecnológica em desenvolvimento (2)

5. Indústrias relacionadas

A principal indústria relacionada à química de renováveis é a de biocombustíveis, que, apesar do seu desenvolvimento recente na maior parte do mundo, apresenta características estruturais mais maduras, principalmente no caso dos biocombustíveis de primeira geração, se comparada às demais do setor da bioeconomia.

Na sua dimensão agrícola, a indústria de biocombustíveis se destaca como fonte de matérias-primas para as diversas transformações pela química de renováveis. É um segmento no qual o Brasil apresenta um bom desenvolvimento e grande potencial competitivo.

Já na sua dimensão industrial, a indústria de biocombustíveis traz, particularmente no caso do etanol de primeira geração, a experiência da operação de processos fermentativos em grande escala. Essa capacidade, bem desenvolvida no caso brasileiro, pode ser um importante ponto de partida para desenvolver alguns empreendimentos da química de renováveis e da biotecnologia.

Quanto à dimensão tecnológica, a indústria de biocombustíveis também tem se relacionado crescentemente com a baseada em biomassa de um modo geral. Duas linhas chave de desenvolvimento das tecnologias para biocombustíveis têm trazido um importante impulso para a química de renováveis:

90


• os esforços para o desenvolvimento do etanol de segunda geração trazem como resultado diversos conhecimentos e capacidades que, concomitantemente, abrem oportunidades para os químicos renováveis. Podemos citar, como exemplo, o desenvolvimento de fontes de açúcares de 2ª geração com base em materiais lignocelulósicos;

• nas rotas de etanol 2G, desenvolvem-se enzimas com novos e melhores desempenhos que irão beneficiar todos os processos de conversão de biomassa. Pode-se citar, como exemplo, os processos de separação dos açúcares de 5 e 6 carbonos que abrem inúmeras oportunidades de novas rotas de desenvolvimento de químicos e materiais renováveis.

Ainda na dimensão tecnológica, a busca de biocombustíveis drop in que se estabeleceu nos últimos anos tem proporcionado o desenvolvimento de tecnologias inovadoras, a maioria delas baseadas em biologia sintética.

Por fim, na dimensão comercial, os biocombustíveis trazem mercados de grandes volumes frequentemente definidos e assegurados por meio de uso mandatório. Em contrapartida, esses mercados exigem custos de produção baixos que as tecnologias mais inovadoras têm dificuldade de atingir em seu estágio atual de desenvolvimento. Assim, muitos projetos que, em seu início, voltavam-se para o mercado de biocombustíveis têm sido reconvertidos para o mercado de químicos renováveis.

Esse relacionamento entre biocombustíveis e produtos químicos tende a crescer no conceito de biorrefinarias do futuro. Essas biorrefinarias seriam capazes de aproveitar integralmente as fontes de biomassa e teriam múltiplos produtos, ao associarem biocombustíveis (produtos de grandes volumes e preços baixos) com produtos químicos e materiais (produtos de volumes menores e preços mais altos).

Nesse contexto, destaca-se também a indústria de enzimas para o pré-tratamento da biomassa, uma vez que esse coadjuvante de tecnologia ainda representa uma fração relevante dos custos de produção tanto do etanol quanto dos açúcares derivados de materiais lignocelulósicos.

A estruturação de uma cadeia nacional de enzimas competitiva e capaz de atender a demanda potencial do Brasil é um fator chave para o que o País consiga aproveitar a competitividade de sua biomassa, pois as enzimas importadas carregam custos como imposto de importação e frete – que é considerado caro, pois as enzimas precisam ser transportadas de forma refrigerada e contém alto teor de água.

A atividade de pesquisa e desenvolvimento da biologia sintética também é de grande importância para a química de renováveis, uma vez que a maior parte dos produtos é produzida por rotas fermentativas e, assim, torna-se indispensável o conhecimento e a capacidade de desenvolver novas rotas metabólicas dos microrganismos para produção de bioprodutos de interesse da indústria.

Quando considerado o lado da demanda, a produção de químicos de origem renovável encontra aplicação em diversos segmentos industriais, incluindo importantes segmentos da indústria química brasileira, como o de aditivos para alimentos, plastificantes, resinas termoplásticas e termofixas, fibras sintéticas, polióis, tintas, oleoquímicos, químicos para E&P, dentre outros. Muitos desses segmentos foram detalhados no Estudo.

91


Em se tratando de produtos oriundos de culturas agrícolas e/ou resíduos agrícolas, a logística é de suma importância, em especial para um país continental como o Brasil. Embora a experiência do País, proporcionada pela iniciativa privada no agronegócio, o coloque em posição de destaque, nos casos em que a logística for mais relevante para a competitividade, a integração de indústrias produtoras e consumidoras em clusters poderá se tornar uma alternativa interessante.

Os principais equipamentos usados nesse segmento possuem sinergias com aqueles utilizados pelo setor sucroalcooleiro, que conta com estrutura adequada de fornecimento nacional, em especial tanques de fermentação em aço inox.

6. Diagnóstico

Impulsionado por avanços em rotas tecnológicas alternativas, como fermentação de açúcares para bioprodutos e conversão da glicerina, matéria-prima com grande disponibilidade a baixo custo nos países produtores de biocombustíveis, a demanda por químicos renováveis apresentou forte crescimento nos últimos anos: cerca de 15% ano, no período entre 2010 e 2013212.

Avanços nas tecnologias para pré-tratamento da biomassa e conversão em produtos químicos não apenas ampliarão a quantidade de compostos a serem produzidos, mas também melhorarão sua competitividade frente às rotas tradicionais, pelo uso de organismos mais eficientes, ou de melhorias nas rotas baseadas em catálise química.

Com exceção de alguns segmentos específicos, a maior parte dos consumidores não está disposta a pagar prêmios em preço para os produtos fabricados com base em matérias-primas renováveis (produtos verdes), de forma que, para competir com as cadeias tradicionais, os químicos renováveis necessitarão apresentar posição de custo compatível.

Nesse contexto, a disponibilidade e a competitividade de matérias-primas locais fornecem a base para que o Brasil ocupe posição de destaque para assumir papel de liderança na indústria dos químicos renováveis.

212 Fonte: BCC (2014). Biorrefinery Products: Global Markets.

92


O Brasil é responsável por 40% da produção mundial de cana-de-açúcar213, cultura com maior disponibilidade na cadeia de carboidratos (aproximadamente 42% do total da 1ª geração) e apresenta a segunda melhor posição de custo, em termos de dólares por tonelada de material fermentável214 (252 cana no Brasil vs. 213 mandioca na Tailândia) 215. Além disso, a cana possui ampla disponibilidade de resíduos agroindustriais (aproximadamente 31% do total levantado) com posição de custo competitiva. Soma-se a isso o fato que a palha de cana apresenta a melhor posição de custo dentre as fontes de carboidratos de 2ª geração, com custo econômico de 73 dólares por tonelada de conteúdo fermentável, além de possuir alto conteúdo de celulose em relação à hemicelulose.

No tocante à cadeia de óleos, o País se encontra bem posicionado na cultura da soja, sendo o segundo e o terceiro maior produtor mundial do grão e do óleo com 29% e 18%, respectivamente. Contudo, a posição de custo na produção do óleo de soja no Brasil não é das melhores, visto que, nos EUA, os custos econômicos de produção são cerca de 30% inferiores. A alta disponibilidade de óleo de soja, em conjunto com o tamanho da indústria de biodiesel nacional, também faz com que se tenha alta disponibilidade de glicerina bruta no País: a produção nacional deste produto corresponde a 10% do total mundial, em volume.

Aliada a todas essas vantagens agrícolas está a ampla disponibilidade de terras agriculturáveis no Brasil, que correspondem a 6% do total mundial, com 275 milhões de hectares216 , as condições climáticas propícias para as principais culturas mundiais e os conhecimentos tecnológicos agrícolas dominados pelo País, como cultivo em terras degradadas, adaptação de culturas e melhoramento de sementes (destaque para a Embrapa).

Para a cadeia de óleos ainda se faz necessário ampliar o cultivo da palma217, cultura mais competitiva para produção de óleos vegetais (598 dólares por tonelada de óleo de palma contra 1280 para o óleo de soja). Convém ressaltar que as condições climáticas e topográficas do Brasil são favoráveis para o plantio de palma em até 28,9 milhões de hectares218, que correspondem a 160 vezes a atual área plantada no País (180 mil hectares219) e mais que o dobro da área plantada na Malásia e Indonésia, juntas, de 8,5 milhões de hectares.

213 Dados referentes à safra 2011/2012. Fonte: FAO (2014). 214 O material fermentável corresponde aos carboidratos que são consumidos na fermentação. 215 Fonte: Nexant. Next Generation Biofeedstocks: Resources for Renewables. 2013. 216 Dados referentes à safra 2011/2012. Fonte: FAO (2014). 217 Mais detalhes podem ser encontrados no Relatório 3 - Oleoquímicos, disponível em www.bndes.gov.br. 218 Fonte: EMBRAPA (2010). 219 Fonte: CONAB (2014).

93


O conhecimento já acumulado pela indústria brasileira de biocombustíveis e seu parque industrial instalado (usinas de cana-de-açúcar e biorrefinarias de biodiesel) são outros fatores que conferem vantagens ao País para competir no mercado de químicos derivados de matérias-primas renováveis. A posição de destaque do País, segundo maior produtor do mundo de etanol e terceiro de biodiesel220 pode ser interpretada como uma vantagem inicial na estruturação dessa nova indústria dos bioprodutos, que guarda grandes sinergias com os biocombustíveis. Essas sinergias podem ser importantes para que se garanta escala adequada para as biorrefinarias de químicos renováveis e se reduzam investimentos em bens de capital e custos operacionais.

Em relação às tecnologias para conversão em produtos e tratamento da biomassa, o Brasil ainda não apresenta vantagens competitivas evidentes. Segundo estudo realizado pela ATS, para as tecnologias de conversão de produtos, com destaque para a biotecnologia industrial, é fundamental que o País participe de redes de colaboração internacional relacionadas ao melhoramento genético de microrganismos, principalmente em biologia sintética, área em que o País precisa se desenvolver.

Nesse cenário - em que o País apresenta fortes vantagens em matérias-primas, mas ainda busca o desenvolvimento de tecnologias relacionadas aos químicos renováveis – há necessidade de um esforço coletivo da iniciativa privada e das entidades governamentais a fim de se reverter tal situação. Nesse sentido, o Consórcio, por meio de entrevistas e pesquisas exaustivas, identificou importantes entraves a serem resolvidos para acelerar o desenvolvimento dos químicos renováveis. Alguns entraves observados, dada a sua grande repercussão não só para os renováveis, mas para a indústria química como um todo, serão analisados de forma mais detalhada no relatório de políticas públicas – inovação e tecnologia 221.

Os grupos que atuam no setor apontam a burocracia na regulação e fiscalização dos OGMs como um dos principais desafios, visto que ela onera projetos, principalmente por afetar os cronogramas pesquisas, ao atrasar as etapas de implantação de plantas piloto, escalonamento e industrialização. É necessário simplificar o processo de autorização de OGMs de risco 1, classe de baixo risco, na qual a maior parte dos OGMs da bioquímica industrial se enquadram.

A insegurança jurídica relacionada à propriedade intelectual e às dificuldades em sua negociação, sobretudo quando as pesquisas são da iniciativa privada em conjunto com centros de pesquisa e universidades públicas, também é apontada como um entrave que dificulta a vinda de players externos detentores de tecnologia, que têm apresentado cada vez mais interesse em formar parcerias no País222.

220 Fonte: REN21 (2013); OECD-FAO Agricultural Outlook (2014). 221 Dentre importantes tópicos a serem abordados no relatório de políticas públicas – inovação e tecnologia se encontram a Lei do Bem, Lei de Inovação, a criação da Embrapii, propriedade intelectual, mão de obra especializada e financiamento de PD&I. 222 Exemplos da Solazyme, Amyris, Beta Renewables e Genomatica já citados ao longo do relatório.

94


Em relação à mão de obra, foi identificado que o Brasil precisa melhorar a formação de profissionais com conhecimentos em biologia sintética e molecular, e que eles sejam especialmente capacitados para desenvolver etapas importantes desse campo de conhecimento, como novas rotas metabólicas. Além disso, é necessária a formação de profissionais que tenham conhecimento nos três campos prioritários para a indústria dos químicos renováveis, a saber: conhecimentos no ramo agrícola, no bioquímico e nos processos de engenharia química/fermentativa.

Para a área de PD&I também foi identificada a necessidade de melhor alinhamento entre as universidades e a iniciativa privada, de forma que se tenha uma melhor integração nas pesquisas com aplicações industriais. Além disso, também existe uma escassez de mão de obra especializada para PD&I em importantes áreas relacionadas aos químicos renováveis, fato agravado pela dificuldade de importação de mão de obra.

Por fim, para instrumentos de financiamento, foi apontado que o País precisa ampliar o volume de recursos destinados nas chamadas públicas, principalmente na modalidade de subvenção econômica Entre as necessidades identificadas estão: (i) subvenção direta para projetos estruturantes, como instalação de centros de pesquisa; (ii) melhorias nos processos de aprovação, que são lentos e burocráticos; (iii) ampliação da disponibilidade de recursos para subvenção na fase de escalonamento; e (iv) estruturação de programa de subvenção para incentivo à formação de clusters.

Diante desse cenário, fica clara a necessidade de maior aproximação dos players participantes dessa indústria e, em linha com os novos modelos de negócio de químicos renováveis que vêm sendo criados no exterior, o Consórcio destaca três grandes oportunidades para o segmento de químicos renováveis no Brasil, com maior destaque para a oportunidade baseada na cadeia da cana-de-açúcar:

• Produção de bioquímicos nas adjacências de usinas de açúcar e álcool; • Produção de bioquímicos aproveitando estrutura existente da cadeia de óleos no País; • Produção de bioquímicos à base de óleo de palma e palmiste no País.

O Consórcio também visualiza oportunidades para químicos renováveis com base em outras fontes de biomassa, como, culturas energéticas (switchgrass, miscanthus, eucalipto, álamo, salgueiro, etc.) e outras fontes alternativas (lignina e outros resíduos da indústria da celulose, como o tall oil, CO2, resíduos sólidos urbanos, etc.), que não foram detalhadas nesse relatório.

Para o CO2, o Brasil possui oferta potencial de diferentes fontes estacionárias do gás, como termoelétricas, cimenteiras e refinarias. As próprias usinas sucroalcooleiras também são apontadas como excelente fonte de gás carbônico de alta pureza. Conforme ocorram evoluções na tecnologia de captura, o País poderá adquirir posição de destaque no cenário mundial de químicos a partir do CO2, aproveitando as sinergias existentes.

95


Oportunidades 6.1.

Produção de bioquímicos nas adjacências de usinas de açúcar e álcool

A perspectiva de aproveitamento da biomassa dos resíduos da cana-de-açúcar poderá aumentar entre 30-50% o output das usinas, sem que seja necessário ampliar a área plantada. As dificuldades que o mercado nacional de etanol enfrenta na competição com a gasolina impactam diretamente o resultado das usinas e investimentos no aumento da capacidade de produção de bioetanol, sem melhorias no cenário competitivo do setor, poderiam agravar ainda mais a delicada situação financeira do setor. Para essas usinas, o desenvolvimento da indústria dos químicos renováveis representa uma oportunidade de diversificação dos negócios de açúcar e etanol.

Nesse contexto, diferentes modelos de negócios podem ser estruturados para melhor aproveitamento das vantagens competitivas da cadeia de carboidratos no Brasil (posição de custo e disponibilidade de matérias-primas). O Consórcio enxerga oportunidades para (i) instalação de plantas de bioquímicos integradas às usinas de açúcar e álcool (ex.: por meio de JV, como Solazyme e Bunge); (ii) instalação de plantas de bioquímicos em regiões com alta concentração de usinas de açúcar e álcool (ex.: região de Piracicaba); (iii) formação de clusters de bioquímicos com base na cana-de-açúcar, podendo ainda incorporar outros materiais lignocelulósicos, com instalação de plantas para produção de diferentes bioquímicos.

Para viabilizar e acelerar o aproveitamento dessas oportunidades é importante que seja incentivada a incorporação e a internalização de rotas alternativas inovadoras que vêm sendo desenvolvidas por empresas externas.

Importante considerar que, para usinas que ainda não contam com cogeração de energia elétrica com base no bagaço, a produção de bioquímicos representará uma alternativa de investimento importante. Esse investimento poderia ser realizado de diferentes formas, incluindo apenas investimentos para fornecimento de açúcar de 2ª geração (capacidade de processamento de material lignocelulósico), formação de JV para produção de bioquímicos ou até investimento na própria capacidade de produção de bioquímicos (ex.: licenciamento de tecnologia).

96


Para a escolha do tipo de bioquímico a se produzir, deve-se selecionar produtos que já estejam com um bom grau de comprovação tecnológica e focar naqueles com alto rendimento do açúcar utilizado, aliado às condições de demanda. Também é importante que o arranjo de bioquímicos escolhidos aproveite as sinergias existentes entre as diferentes cadeias, tanto dos bioprodutos, quanto dos mercados à jusante.

A seguir, o Consórcio lista alguns exemplos de bioquímicos que já poderiam ser aproveitados no País:

• Alguns bioprodutos, que apresentam maior rendimento do açúcar utilizado223, já possuem competitividade frente aos produtos obtidos pela rota fóssil (ác. succínico, BDO, isobutanol e outros):

o Ácido succínico: planta de escala comercial com capacidade instalada de 13,6 mil toneladas anuais da Myriant, contou com investimento estimado de 80 milhões de dólares224. Já a planta da BioAmber, em JV com Mitsui no Canadá, com capacidade instalada inicial de 30 mil toneladas anuais, contou com investimento na ordem de 110 milhões de dólares225.

o Isobutanol: primeira unidade de escala comercial da Gevo, a partir do retrofit de planta de etanol de milho, teve investimentos realizados de 40 milhões de dólares para uma capacidade instalada prevista de 55 mil toneladas anuais 226 . Para seu primeiro projeto greenfield, na Malásia, o investimento previsto é de 250 milhões de dólares227, para uma capacidade instalada de 60 mil toneladas anuais.

o N-butanol: primeira planta comercial no Brasil da Rhodia com a GranBio terá investimentos entre 200 e 250 milhões de dólares, para uma capacidade instalada de 100 mil toneladas anuais228

223 Rendimento considerado como a quantidade do bioproduto produzido, em massa, pela quantidade de açúcar necessário, em massa. 224 Fonte: website Chemicals Technology. 225 Fonte: website Chemicals Technology. 226 Fonte: Star Tribune (2012). 227 Fonte: Xport Reporter (2013). 228 Fonte: Valor (2014).

97


• Outros bioprodutos, que, embora não tenham um bom rendimento do açúcar utilizado, possuem grande potencial para aplicações em especialidades químicas (farneseno, óleos de algas e outros).

o Farneseno: primeira planta de escala comercial da Amyris está operando em Brotas/SP com capacidade instalada de cerca de 32,5 mil toneladas por ano e investimento anunciado de 60 milhões de dólares229.

o Óleos de algas: a primeira planta de escala comercial da Solazyme, em JV com a Bunge, está em início de operação em Moema com capacidade instalada de 100 mil toneladas por ano. O investimento realizado foi da ordem de 150 milhões de dólares230.

Produção de bioquímicos aproveitando estrutura existente da cadeia de óleos no País

Com base na glicerina

A posição do Brasil, com cerca de 10% da produção de glicerina bruta consumida no mundo, principalmente devido ao parque industrial instalado para produção de biodiesel no País, é a base para a oportunidade de integração da produção de químicos renováveis com rotas baseadas na glicerina.

O principal desafio dessa oportunidade, quando comparado à produção de bioquímicos com base na cadeia da cana-de-açúcar, é que a produção de glicerina, fortemente relacionada à produção de biodiesel no Brasil, em geral, é realizada em plantas com escala reduzida e é mais dispersa geograficamente. Isso faz com que a estruturação de uma logística adequada seja um fator crítico de sucesso para o aproveitamento dessa oportunidade, visto que as plantas de bioquímicos derivados da glicerina vêm apresentando escala maior quando compara àquelas de bioquímicos derivados de açúcares.

Entre os principais produtos que já se encontram em rota comercial para produção com base na glicerina estão a epicloridrina e o propilenoglicol. Para o primeiro produto, o Consórcio levantou a capacidade instalada global, via rota renovável, de 356 mil toneladas por ano, enquanto para o propilenoglicol, tal capacidade levantada foi de 320 mil toneladas por ano:

• Epicloridrina: planta da Solvay na China com investimentos previstos de 200 milhões de dólares para capacidade instalada de 100 mil toneladas por ano. A unidade tem início de operação previsto para 2016231.

A integração da produção de bioquímicos com as cadeias a jusante, como resinas epóxi, para epicloridrina e resinas de poliéster insaturado, para propilenoglicol, representa um mecanismo possível para viabilizar a instalação de plantas desses produtos. Em linha com a oportunidade identificada no relatório de oleoquímicos, identifica-se que essas plantas poderiam ser instaladas no polo oleoquímico do Sudeste232.

229 Fonte: Unica (2013). 230 Fonte: NEITEC (2014). 231 Fonte: Solvay (2012); entrevista com especialistas. 232 Mais informações sobre o segmento podem ser encontradas no relatório 3 – oleoquímicos, disponível no site do BNDES. Disponível em: http://www.bndes.gov.br

98


Além desses dois produtos, a produção de outros importantes building blocks também está sendo estudada a partir da glicerina, tais como o butadieno e o isopreno, mas essas rotas ainda se encontram em desenvolvimento.

Com base na soja

Apesar de ser produzido em larga escala, o óleo de soja não possui ampla utilização na indústria química quando comparado ao óleo de palma. Para contornar essa situação é necessário o desenvolvimento de novas aplicações com base na soja e em seu óleo, potencial que poderia ser aproveitado pelo País, incluindo seu uso como matéria-prima para os químicos renováveis.

Como exemplo para essa oportunidade, observa-se a atuação da USB (United Soybean Board), entidade que representa os produtores americanos de soja, que trabalha com funding do próprio setor, para aumentar a demanda da cultura, financiando e promovendo desenvolvimento de novas aplicações. A USB possui uma linha de investimentos de US$ 63 milhões, distribuídos entre 774 projetos de pesquisa, tais como:

• Pro-Park: pintura para estacionamentos baseada na soja (Sherwin-Williams); • SoBind Balance: polímero a base de soja para uso em revestimentos e adesivos

(DOW) ; • Comperlan: agente espessante para produtos de cuidados pessoais (BASF); • Armeen: inibidor de corrosão para campos petrolíferos (Akzo Nobel); • Ethomeen: tensoativo de limpeza para campos petrolíferos e de limpeza a seco (Akzo

Nobel).

Outra importante oportunidade diz respeito à incorporação da tecnologia de metátese de olefinas no País, que permitiria a produção de diferentes químicos renováveis, conforme já detalhado neste relatório, com aplicação em segmentos de grande importância como cosméticos, óleos lubrificantes, poliamidas, aditivos alimentícios, tensoativos e o próprio segmento de oleoquímicos.

A Elevance, empresa que domina a referida tecnologia, possui uma planta de escala comercial na Indonésia, em JV com a Wilmar, baseada no uso do óleo de palma e com capacidade instalada de 180 mil toneladas por ano com planos para dobrar sua capacidade em 2015. O investimento inicial do projeto é da ordem de 40 milhões de dólares e o baixo valor é explicado pelo fato de ser um projeto integrado à biorrefinaria da Wilmar, que se aproveita, dessa forma, de parte da infraestrutura já existente233.

O segundo projeto da empresa será em Natchez, EUA, usando como matéria-prima óleo de soja e de colza, a partir do retrofit de uma planta de biodiesel, com capacidade projetada de 310 mil toneladas por ano. Em 2011, quando adquirida a unidade de Natchez, haviam sido projetados investimentos de 225 milhões de dólares para transformação da unidade em uma biorrefinaria para produção de químicos renováveis com base em sua tecnologia234.

233 Fonte: Biofuels Digest (2013). 234 Fonte: Elevance (2011).

99


Produção de bioquímicos à base de óleo de palma e palmiste no País

Conforme mencionado no relatório de oleoquímicos235 e reforçado no diagnóstico deste relatório, o Brasil apresenta grande potencial para se tornar um produtor relevante de palma. A produção de óleo de palma e palmiste também poderia aproveitar a estrutura existente para produção de biodiesel no País, incorporando as tecnologias inovadoras já existentes para os químicos renováveis.

A tecnologia de metátese de olefinas, abordada anteriormente, que no curto prazo é passível de implantação em biorrefinarias de diesel base soja, também poderia ser aplicada ao óleo de palma, caso esta cultura se desenvolva mais no País.

Além dessa tecnologia, diferentes produtos também estão sendo alvo de pesquisa para produção com base em de óleos vegetais, via rotas renováveis inovadoras e poderiam ser considerados como uma oportunidade para a diversificação da indústria química no Brasil, aproveitando o sucesso no cultivo da palma. A seguir listam-se alguns exemplos:

• Ácido adípico pode ser produzido com base na fermentação de óleos vegetais. Essa rota já se encontra em escala piloto nos EUA, sendo desenvolvida pela Verdezyne.

• Diferentes poliamidas (PA10,12; PA10,10; PA6,10) podem ser produzidas a partir de óleos vegetais o que, com o desenvolvimento de novas aplicações, pode representar uma oportunidade interessante no segmento. A Evonik possui uma rota comercial para produção de poliamidas baseada no óleo de mamona.

Outros bioprodutos de alto valor agregado também podem ser produzidos com base em óleos vegetais. A Matrica produz óleos lubrificantes e polímeros com base em óleos vegetais, na Itália.

Linha de ação 6.2.

De todo o exposto, as principais linhas de ação sugeridas para o segmento envolvem, principalmente, a desburocratização de processos relacionados aos OGMs e o fomento de projetos que acelerem o desenvolvimento dos químicos renováveis no Brasil.

Linhas de ação de caráter mais abrangente para PD&I estão mais bem detalhadas no relatório de políticas públicas – inovação e tecnologia.

Ambiente regulatório:

• Revisar lei da biossegurança para simplificar e acelerar o processo de registro de OGMs de menor risco;

• Facilitar o fluxo de mão-de-obra especializada do exterior em biotecnologia sintética e industrial, no curto prazo, para garantir recursos necessários para PD&I e para operação industrial de plantas de químicos renováveis.

235 Mais informações sobre o segmento podem ser encontradas no relatório 3 – oleoquímicos, disponível no site do BNDES. Disponível em: http://www.bndes.gov.br

100


Instrumentos de financiamento e fomento:

• Formulação de programa de financiamento e fomento para químicos renováveis (ex.: PAISS Químicos Renováveis ou Inova Químicos – Renováveis), com objetivo de acelerar a importação e a incorporação de tecnologias competitivas no curto/médio prazo e alavancar a inovação no segmento. Sugere-se atenção a alguns pontos: (i) o programa deve contemplar recursos na modalidade de subvenção, incluindo a etapa de demonstração (exemplo Biomass Program, EUA), principalmente para projetos considerados estratégicos e de maior risco; (ii) também é importante dar atenção especial para projetos integrados que englobem visão de cadeia de valor e promovam parcerias, incluindo a possibilidade de obtenção de financiamento para consórcios – como forma de incentivar PD&I entre as cadeias; (iii) por fim, recomenda-se que o desembolso de recursos deva estar atrelado ao atingimento de metas tecnológicas previamente estabelecidas. Possíveis linhas temáticas:

o Formação de clusters e polos de competitividade em químicos renováveis – considerando a possibilidade de formação de PPP para financiamento de infraestrutura compartilhada (utilidades, logística, etc.) e construção de planta piloto multipropósito (compartilhamento de máquinas e de mão-de-obra especializada; exemplo da Planta Piloto para Desenvolvimento de Processos do CTBE, em Campinas);

o Instalação de plantas para produção de químicos renováveis, priorizando aqueles produtos que ainda não estão presentes no País ou possuem maiores sinergias com as cadeias locais;

o Instalação de plantas para produção de coadjuvantes de tecnologia, como enzimas. Com a maior produção de químicos renováveis derivados da biomassa e do etanol de segunda geração no País, será imprescindível estruturar uma cadeia capaz de atender à demanda futura por enzimas, ou outros coadjuvantes de tecnologia, de forma competitiva e com oferta adequada;

• Formulação de programa de financiamento e fomento de start-ups de químicos renováveis, de forma a acelerar o desenvolvimento de tecnologias no País:

o Aproveitar as boas práticas de programas já existentes, como o Start-Up Brasil.

• Garantir funding permanente para o Fundo Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (FNDCT), prejudicado após alteração do marco regulatório do pré-sal (especificamente pela Lei 12.351);

• Criar cadastro único para empresa solicitante acessar diferentes linhas de crédito e subvenção em diferentes órgãos.

Fiscal:

• Desonerar, no País, investimentos relacionados à química dos renováveis, incluindo investimentos de players externos, detentores de tecnologia. Aproveitar disponibilidade de tecnologias testadas em escalas de bancada no exterior para atrair investimentos de PD&I nas etapas de escalonamento;

• Incentivar a incorporação de tecnologias de players externos permitindo importações com renúncia fiscal.

101


7. Anexos

Anexo 1 – Plantas anunciadas e adições de capacidade instalada maiores que mil toneladas por ano. Valores em mil toneladas por ano. Fonte da informação sobre cada projeto anunciado está discriminada na tabela.

102


Anexo 2 – Fichas resumo dos produtos químicos selecionados

103


104


105


106


107


108


109


110


REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ABIQUIM. Pacto Nacional da Indústria Química. 2010.

ABRAF. Anuário Estatístico ABRAF 2012. 2013.

ADM. <www.adm.com> Acessado em 10/07/2014.

AFDC. Alternative Fuels Data Center. <http://www.afdc.energy.gov/fuels/emerging_pseries.html> Acessado em 11/06/2014.

AGÊNCIA GESTÃO CT&I. CT-PETRO sairá do FNDCT a partir de 2014. <http://www.agenciacti.com.br/index.php?option=com_content&view=article&id=4723:ct-petro-saira-do-fndct-a-partir-de-2014&catid=1:latest-news> Acessado em 11/07/2014.

ALICEWEB. Dados sobre importação e exportação dos segmentos. 2013.

ALVES, F. C. Agenda Tecnológica Setorial – Químicos a partir de Renováveis: Panorama Tecnológico. 2013.

AMERICAN PROCESS. GranBio invests in the North American Cleantech company American Process Inc. (API). Abril de 2013.

AMYRIS. Innovation: Collaborations. <http://www.amyris.com/innovation/171/collaborations> Acessado em 11/07/2014.

AMYRIS. Media Center. Amyris and Kuraray expand collaboration in farnesene-based polymers. Março de 2014.

AMYRIS. Media Center. Amyris continues to expand sales of squalene in Asia. Fevereiro de 2014.

AMYRIS. Media Center. Amyris expands signs global surfactants collaboration with Wilmar. Julho de 2011.

AMYRIS. Products: Flavors & Fragrances. <http://www.amyris.com/Products/162/FlavorsFragrances> Acessado em 11/07/2014.

ARKEMA PRESS RELEASE. Arkema and CJ officially launch the start of the construction of their Bio-Methionine and Thiochemicals complex in Malaysia. Outubro de 2012.

AVANTIUM. Products and applications. <http://avantium.com/yxy/products-applications/levulinics/applications-2.html> Acessado em 11/07/2014.

BAIN & COMPANY. Beyond forecasting: Find your future in an uncertain energy market. 2013.

BASF. Diols Home. < http://www2.basf.us/diols/bcdiolsnmp.html > Acessado em 11/07/2014.

BASF. Press Release. Succinity produces first commercial quantities of biobased succinic acid. Março de 2014.

111


BASF. Products & Services: Butanediol & Derivatives. <http://www.basf-petronas.com.my/products/products/butanediol.asp> Acessado em 11/07/2014.

BASF. Sustentabilidade: Investimentos no Brasil. <http://www.basf.com.br/sac/web/brazil/pt_BR/sustentabilidade/investimentos> Acessado em 11/07/2014.

BASF. Technical Information: Petrochemicals – n-Butanol. Outubro de 2011.

BCC RESEARCH. Biorefinery Products: Global Markets. Abril de 2014.

BCC RESEARCH. Global Market for Flavor and Fragrances. 2012.

BIOAMBER. Applications. <http://www.bio-amber.com/products/en/applications> Acessado em 11/07/2014.

BIOAMBER. Manufacturing facilities. <http://www.bio-amber.com/bioamber/en/company/manufacturing_facilities > Acessado em 10/07/2014.

BIOFUEL JOURNAL. Heliae ramping up: Company’s first commercial plant begins production in AZ. 2014.

BIOFUELS DIGEST. 4C-able future: Biobased butanol, butadiene and BDO are having a hot year. Agosto de 2013.

BIOFUELS DIGEST. Elevance and Wilmar begin commercial shipments of biobased chemicals from newly commissioned refinery. Julho de 2013.

BIOFUELS DIGEST. Global Bioenergies: Biofuels Digest’s 2014 5-Minute Guide. Março de 2014.

BIOMASS MAGAZINE. Gevo brings new fermenter and separation system online. Agosto de 2013.

BNDES. Apoio à inovação. Março de 2013.

BNDES. Potencial de diversificação da indústria química Brasileira – Relatório 3. 2014.

BNDES. Potencial de diversificação da indústria química Brasileira – Relatório 4. 2014.

BNDES. Química verde na ótica dos agentes de mercado. 2013.

BOMTEMPO, J. V. Agenda Tecnológica Setorial – Químicos a partir de Renováveis: Estrutura e Dinâmica do Setor. 2013.

BOZELL, J. J.; PETERSEN, G. R. Technology development for the production of biobased products from biorrefinery carbohydrates – the US Department of Energy’s “Top 10” revisited. Green Chemistry, v. 12, p. 539 – 554. 2010.

112


BUSINESS WIRE. Global Bioenergies: Key patent on the butadiene process granted in the United States. <http://www.businesswire.com/news/home/20140428006245/en/GLOBAL-BIOENERGIES-Key-Patent-Butadiene-Process-Granted#.U781yvldV1Z> Acessado em 30/06/2014.

CASASNOVAS, N; NEEDLEMAN, H. Green Chemistry Case Studies: Presidential Green Chemistry Challenge Awards. 2012.

CAVALETTT. CTBE: Virtual Sugarcane Biorefinery - A computational tool to compare sustainability impacts of different production strategies in a biorefinery context. 2012.

CHEMAN COMPANY LIMITED. News. L-Methionine: CJ Plant to Start Commercial Production in Mid-2014. Novembro de 2013.

CHEMICALS TECHNOLOGY. ARD Bio-Based succinic acid plant, France. <http://www.chemicals-technology.com/projects/agro-industrie-plant/> Acessado em 10/07/2014.

CHEMICALS TECHNOLOGY. BioAmber’s Bio-Based Succinic Acid Production Plant, Ontario, Canada <www.chemicals-technology.com/projects/myriant-plant/> Acessado em 11/06/2014.

CHEMICALS TECHNOLOGY. Myriant Technologies Bio-Based Succinic Acid Plant, Louisiana, United States of America <www.chemicals-technology.com/projects/-bioamber-bio-based-succinic-acid-production-ontario > Acessado em 11/06/2014.

CHEMICALS TECHNOLOGY. Solvay Epichlorohydrin Plant, Thailand. <http://www.chemicals-technology.com/projects/solvay-plant/> Acessado em 25/06/2014.

COBALT TECH. Media Coverage. Cobalt Technologies Successfully Scales Commercial n-Butanol Production. Abril de 2013.

CONAB. Levantamentos de Safra. <http://www.conab.gov.br/conteudos.php?a=1253&> Acessado em 20/06/2014.

DOW CHEMICAL CO. Dow’s World-Scale Propylene Production Unit Investment Receives Initial Board Authorization. <http://www.dow.com/news/press-releases/article/?id=5695> Acessado em 10/07/2014.

DOW CHEMICAL CO. Product Safety Assessment: Dow Epichlorohydrin. Junho de 2012.

DOW CHEMICAL CO. Propileno Glicol SUP/EP. Purity Plus. Abril de 2000.

ELEVANCE. Biorefineries. <http://www.elevance.com/technology/biorefinery/> Acessado em 11/07/2014.

ELEVANCE. C18 Diacid Market to Grow and Expand Into an Array of Novel Products with Superior Properties. Setembro de 2013.

ELEVANCE. Elevance and Genting Enter New Biorefinery Collaboration. Julho de 2014.

113


ELEVANCE. Elevance Renewable Sciences announces acquisition of Delta BioFuels facility in Natchez. Julho de 2011.

ELEVANCE. Lubrificant Base Oils. < http://www.elevance.com/platforms/lubricants-and-additives/lubricant-base-oils/> Acessado em 11/07/2014.

ELEVANCE. Metathesis. < http://www.elevance.com/technology/metathesis/> Acessado em 11/07/2014.

ELEVANCE. Stepan launches Steposol® Met-10U, a powerful, sustainable surfactant designed to replace solvents. Março de 2014.

EMBRAPA. Zoneamento Agroecológico do Dendezeiro para as áreas desmatadas da Amazônia Legal. 2010.

EMFAL. Informativo técnico – Butilglicol. <http://www.emfal.com.br/ficha-tecnica/butilglicol.pdf> Acessado em 11/07/2014.

ENCAPSO. <http://www.encapso.com/> Acessado em 18/06/2014.

EUROMONITOR INTERNATIONAL. 2014.

EUROPEAN PLASTICS NEWS. Novamont BDO plant to come on stream in 2014. <http://www.europeanplasticsnews.com/subscriber/headlines2.html?id=3637&ks=1> Acessado em 10/07/2014.

FAO. Statistics. <http://www.fao.org/statistics/en/> Acessado em 23/06/2014.

FREEDONIA. World Enzymes. 2014.

FREEDONIA. World Oilfield Chemicals. 2012.

GENOMATICA. Achieving higher bio-based content in DSM Arnitel copolyesters: results from testing 1,4-butanediol (BDO) made with Genomatica’s process technology. <http://www.genomatica.com/_uploads/DSM_Technical_Paper_Evaluating_BDO_made_with_Genomatica_Process_Technology_FINAL_2.pdf> Acessado em 17/06/2014.

GENOMATICA. Genomatica Produces Bio-based Butadiene from Renewables Feedstocks. <http://www.genomatica.com/news/press-releases/genomatica-produces-bio-based-butadiene-planned-to-be-second-commercial-pro/> Acessado em 10/07/2014.

GENOMATICA. Successful commercial production of 5 million pounds of BDO. <http://www.genomatica.com/news/press-releases/successful-commercial-production-of-5-million-pounds-of-bdo/> Acessado em 17/06/2014.

GEVO INVESTOR RELATIONS. Gevo and South Hampton Resources to Build Hydrocarbon Processing Demonstration Plant. <ttp://ir.gevo.com/phoenix.zhtml?c=238618&p=irol-newsArticle&ID=1588997> Acessado em 10/07/2014.

114


GEVO INVESTOR RELATIONS. Gevo Enters into Joint Venture with Redfield Energy to Retrofit Plant for Isobutanol. <http://ir.gevo.com/phoenix.zhtml?c=238618&p=irol-newsArticle&ID=1574523> Acessado em 10/07/2014.

GEVO INVESTOR RELATIONS. Gevo opens biorefinery for fully renewable paraxylene. <http://ir.gevo.com/phoenix.zhtml?c=238618&p=irol-newsArticle&ID=1849755&highlight> Acessado em 10/07/2014.

GEVO INVESTOR RELATIONS. Gevo ships renewable para-xylene to Toray. < <http://ir.gevo.com/phoenix.zhtml?c=238618&p=irol-newsArticle&ID=1935464&highlight=> Acessado em 10/07/2014.

GEVO. Production sites. < http://www.gevo.com/about/our-business/production-sites/> Acessado em 02/07/2014.

GLOBAL INDUSTRY ANALYSTS. Food Additives: a global strategic business report. Novembro de 2012.

GLOBCAL BIOENERGIES. Process. <http://www.global-bioenergies.com/index.php?option=com_content&view=article&id=60&Itemid=157&lang=en > Acessado em 10/07/2014.

GRANBIO. < www.granbio.com.br> Acessado em 30/06/2014.

GREEN BIOLOGICS. About us. <http://www.greenbiologics.com/us.php> Acessado em 10/07/2014.

GREEN BIOLOGICS. Fact Sheet. <http://www.greenbiologics.com/GBL_Fact_Sheet.pdf> Acessado em 10/07/2014.

GREEN CHEMICALS BLOG. ADM invests in Rennovia. <http://greenchemicalsblog.com/2014/02/11/adm-invests-in-rennovia/> Acessado em 10/07/2014.

GREEN CHEMICALS BLOG. Akzo Nobel, Solvay deepen bio-partnership. <http://greenchemicalsblog.com/2013/06/05/akzonobel-solvay-deepen-bio-partnership/> Acessado em 10/07/2014.

GREEN CHEMICALS BLOG. BioAmber, Vinmar on a 100ktpa bio-BDO plant. <http://greenchemicalsblog.com/2014/01/23/bioamber-vinmar-on-a-100ktpa-bio-bdo-plant/> Acessado em 10/07/2014.

GREEN CHEMICALS BLOG. Bio-BDO commercialization race is on. <http://greenchemicalsblog.com/2013/06/12/bio-bdo-commercialization-race-is-on/> Acessado em 10/07/2014.

GREEN CHEMICALS BLOG. Butamax begins bio-butanol retrofit in Minnesota. < http://greenchemicalsblog.com/2013/10/07/8280/> Acessado em 10/07/2014.

115


GREEN CHEMICALS BLOG. Gevo opens bio-PX demo facility. <http://greenchemicalsblog.com/2013/08/26/gevo-opens-bio-px-demo-facility/> Acessado em 10/07/2014.

GREEN CHEMICALS BLOG. Green Biologics’ biobutanol now available. < http://greenchemicalsblog.com/2012/10/18/green-biologics-biobutanol-now-available/> Acessado em 10/07/2014.

GREEN CHEMICALS BLOG. Interview: OPXBio starts funding round. <http://greenchemicalsblog.com/2013/08/09/interview-opxbio-starts-funding-round/> Acessado em 10/07/2014.

GREEN CHEMICALS BLOG. Rennovia partners with JM Davy. <http://greenchemicalsblog.com/2014/03/20/rennovia-partners-with-jm-davy/> Acessado em 10/07/2014.

GREEN CHEMICALS BLOG. Rennovia updates bio-nylon feedstock developments. <http://greenchemicalsblog.com/2013/04/24/rennovia-updates-bio-nylon-feedstock-developments/> Acessado em 10/07/2014.

ICIS. OUTLOOK ’14: Asia ECH seen stable on demand-supply optimization. <http://www.icis.com/resources/news/2014/01/07/9740627/outlook-14-asia-ech-seen-stable-on-demand-supply-optimisation>. Acessado em 10/07/2014.

IHS GLOBAL INSIGHT. Dados sobre o mercado mundial e brasileiro do setor de alimentos e bebidas. 2013.

INDEX MUNDI. < http://www.indexmundi.com/> Acessado em 30/06/2014.

INTREXON. Intrexon’s industrial products division achieves Bioconversion of Methane to Farnesene.<investors.dna.com/phoenix.zhtml?c=249599&p=RssLanding&cat=news&id=1943576> Acessado em 30/06/2014.

IPCI. About us. < http://polyolchem.com/company/about-us > Acessado em 10/07/2014.

JM Davy. <www.jmprotech.com> Acessado em 10/07/2014.

KURIAN, J. K.; NAIR, G. R.; HUSSAIN, A.; RAGHAVAN, G. S. V. Feedstocks, logistics and pre-treatment processes for sustainable lignocellulosic biorefineries: A comprehensive review. Renewable & sustainable energy reviews, vol:25 p. 205 -219. 2013.

LANXESS. Company News. Lanxess steps up commitment to biobased raw materials. Fevereiro de 2011.

LANZATECH. INVISTA and LanzaTech to collaborate on development of gas-fermentation process technology. <http://www.lanzatech.com/invista-and-lanzatech-to-collaborate-on-development-of-gas-fermentation-process-technology/> Acessado em 10/07/2014.

LCM INTERNATIONAL. 2014.

LUCINTEL. Global Flavor and Fragrance Market 2013-2018: Trend, Forecast, and Opportunity Analysis. 2013.

116


LUX POPULI. Gevo in Financial Distress, Path Froward Uncertain. Maio de 2014.

MARKETS AND MARKETS. Global animal feed additives by types, livestock and geography (2011-2018). 2014.

MARKETS AND MARKETS. Global MDI, TDI and Polyurethane Market by Type, Applications, Prices, Regulations Trends & Forecasts (2011-2016). 2011.

METABOLIC EXPLORER. Industrial production of L-Methionine: Update from METabolic Explorer and Roquette. Abril de 2014.

METABOLIX. Biobased Acrylic Acid. <http://www.metabolix.com/Products/Biobased-Chemicals/Chemical-Products/Bio-Based-Acrylic-Acid> Acessado em 23/06/2014.

MYRIANT. Applications: Polymers and Esters. <http://www.myriant.com/applications/polymers-and-esters.cfm> Acessado em 11/07/2014.

MYRIANT. Myriant Develops Proprietary Process to Produce Bio-Acrylic Acid. <http://myriant.com/media/press-releases/myriant-develops-proprietary-process-to-produce-bio-acrylic-acid.cfm> Acessado em 10/07/2014.

MYRIANT. Using a Proprietary Technology Platform to produce Bio-Succinic Acid. < http://www.myriant.com/pdf/myriant-succinic-acid-customer-presentation-english.pdf > Acessado em 10/07/2014.

NEITEC. Begins commercial production of Solazyme renewable oils. Fevereiro de 2014.

NEOL. News. Neol moves forward in the scale-up process from the conversion of agricultural waste into industrial oils. Abril de 2014.

NEXANT THINKING. Dados sobre oferta e demanda de produtos químicos. <http://www.nexantthinking.com.br> Acessado em 02/06/2014.

NEXANT. Bio-Based Chemicals: Going Commercial. 2012.

NEXANT. Next Generation Feedstocks: Resources for Renewables. 2013.

NOVOZYMES. BASF, Cargill and Novozymes achieve milestone in bio-based acrylic acid process. <http://novozymes.com/en/news/news-archive/Pages/BASF,-Cargill-and-Novozymes-achieve-milestone.aspx> Acessado em 10/07/2014.

NOVVI. NovaSpec™ Base Oils. <http://novvi.com/novaspec-base-oils/> Acessado em 11/07/2014.

OCDE. The Bioeconomy to 2030: Designing a Policy Agenda. 2009.

OPXBio. Renewable rout to Acrylic Acid. <http://pt.slideshare.net/opxbio/opxbio-dow-renewable-route-to-acrylic-acid?from=ss_embed> Acessado em 20/06/2014.

PATENTDOCS. Catalytic dehydration of lactic acid and lactic esters. <http://www.faqs.org/patents/app/20130157328> Acessado em 25/06/2014.

117


PATENTDOCS. Use of inducible promoters in the production of methionine. <http://www.faqs.org/patents/app/20120252077> Acessado em 25/06/2014.

PCI NYLON. World PA & PA66 Supply/Demand Report. 2013.

PIPELINE AND GAS JOURNAL. Shale gas measurement and associate issues. <http://www.pipelineandgasjournal.com/shale-gas-measurement-and-associated-issues> Acessado em 03/06/2014.

QUÍMICA E TECNOLOGIA DOS POLIURETANOS. <www.poliuretanos.com.br> Acessado em 10/06/2014.

REN12. Renewable Global Status Report. 2013.

REVERDIA. Building on the Innovative Strengths and Experience of Our Parents. Abril de 2012.

RHODIA. News Releases. Cobalt Technologies e Rhodia construirão unidade de demonstração de bio n-butanol na América Latina. Agosto de 2012.

S2G BIOCHEM. Our sugar-to-glycol process. <http://www.s2gbiochem.com/technology.html> Acessado em 10/07/2014.

SEEKING ALPHA. Taking a look at Solazyme’s new oil profile. Dezembro de 2013.

SEGETIS. Building Production Experience and Capacity. < http://www.segetis.com/technology/mfg/> Acessado em 10/07/2014.

SEGETIS. Levulinic Acid Ready for Commercialization. 2014.

SEGETIS. Markets: Personal Care. < http://www.segetis.com/markets/pc/> Acessado em 11/07/2014.

SOLAZYME. Investors. Solazyme and Sasol olefins & surfactants finalize commercial terms for a multi-year supply of high erucic algal oil. Agosto de 2013.

SOLAZYME. Media releases. Solazyme and AkzoNobel Enter Agreement Spanning Surfactants and Coatings Markets. Maio de 2014.

SOLAZYME. Media releases. Solazyme and Unilever sign commercial supply agreement for tailored algal oil. Setembro de 2013.

SPOLCHEMIE. Spolchemie will expand epichlorohydrin production. <http://www.spolchemie.cz/en/homepage/news/2011/06/14/FACT-SHEET-82011--Spolchemie-will-expand-epichlorohydrin-production> Acessado em 10/07/2014.

STAR TRIBUNE. A few bugs at Minnesota biofuel plant. <http://www.startribune.com/business/171157951.html> Acessado em 12/07/2014.

THE MOTLEY FOOL. Amyris, Inc. Announces Plans to Increase Production Capacity by 400%. Fevereiro de 2014.

118


UBS INVESTMENT RESEARCH. Solazyme: Renewable oil leader; initiate with a Buy. 2012.

UNICA. Associadas da Única formam parcerias para desenvolver novos produtos da cana. <http://www.unica.com.br/noticia/19404741920323130215/associadas-da-unica-formam-parcerias-para-desenvolver-novos-produtos-da-cana/> Acessado em 12/07/2014.

USDA. U.S. Biobased Products Market Potential and Projections Through 2025. 2008.

UTRECHT UNIVERSITY. Medium and Long-term Opportunities and Risks of the Biotechnological Production of Bulk Chemicals from Renewable Resources. 2006.

VALOR ECONÔMICO. GranBio e Rhodia se unem para produzir bioquímicos no Brasil. Agosto de 2013.

VALOR ECONÔMICO. Solvay reforça aposta em química 'verde' no Brasil valor. Julho de 2014.

VERDEZYNE. Verdezyne announces issuance of US patent on method for producing bio-based adipic acid. < http://verdezyne.com/wp-content/uploads/AdipicAcidPR81512FINAL.pdf> Acessado em 10/07/2014.

VILAR, W.D. Química e tecnologia dos poliuretanos. 1998.

WEASTRA. Determination of market potential for selected platform chemicals. 2013.

XPORT REPORTER. Gevo to Build USD 250m isobutanol plant in Malaysia; lacking EPC contractor and equipment suppliers. <http://gevo.com/wp-content/uploads/2013/01/Biofuels-technology_01082013.pdf > Acessado em 12/07/2014.

Documents

Relatório 4 – Químicos com base em fontes renováveis