Grupo de Economia da Energia

O futuro dos biocombustíveis XVIII: Os dilemas dos produtos na bioeconomia

In biocombustíveis on 26/08/2013 at 00:15

Por José Vitor Bomtempo

vitor082013Nesta série de artigos, temos traçado uma visão da indústria baseada em matérias-primas renováveis (biobased industry) como um setor em estruturação, isto é, ainda sem estrutura industrial definida. Podemos dizer que o setor apresenta características de uma indústria emergente.

É importante então tentarmos entender o processo de estruturação da indústria. Que variáveis seriam críticas na definição estrutural da nova indústria? Na nossa série de artigos, diversos aspectos desse processo foram discutidos. Podemos identificar quatro variáveis chave cuja evolução, ou se preferirem co-evolução, está na base desse processo: matérias-primas, tecnologias de conversão, produtos e modelos de negócios. Nessa perspectiva, entender o processo de estruturação da indústria é entender a evolução de cada uma dessas variáveis e de suas inter-relações.

Discutimos hoje a dimensão “produtos”. Numa postagem anterior já tínhamos discutido que o etanol tendia a deixar de ser o produto dominante e que uma variedade de novos produtos estava em busca de espaço no mercado. Diversos dilemas cercam o desenvolvimento desses produtos, não só em biocombustíveis como, talvez em maior grau ainda, no caso dos bioprodutos químicos e bioplásticos.

A dimensão produtos é um espaço de importância crescente na estruturação do setor. A dinâmica inicial voltada para biocombustíveis orientou-se num primeiro momento para a produção de etanol e biodiesel. O problema era mais de desenvolver melhores tecnologias, isto é, melhores processos, para a produção de etanol e biodiesel. Esses dois produtos podem ser vistos como substitutos relativamente imperfeitos dos combustíveis de base fóssil. O etanol tem densidade energética inferior à gasolina em 30%; exige adaptação dos motores e estrutura dedicada de distribuição. O biodiesel em função das matérias-primas utilizadas pode ter comportamentos variados conforme as condições de temperatura ambiente. O aumento do teor de biodiesel na mistura depende de testes e avaliações para que os fabricantes de equipamento assegurem as garantias de seus produtos.

Por conta das limitações dos biocombustíveis de primeira geração e principalmente em razão dos desenvolvimentos tecnológicos dos últimos anos e da existência de oportunidades como as dos combustíveis de aviação, surgiram nos últimos anos os combustíveis ditos drop in. Esses biocombustíveis são hidrocarbonetos e podem ser utilizados sem necessidade de adaptação, aproveitando dessa forma os ativos complementares já existentes e utilizados pelos derivados de petróleo. O espaço efetivo que vão ocupar entre os combustíveis líquidos ainda está para ser definido. Mas representam uma inovação de produto importante para o futuro da indústria.

Na dinâmica dos bioprodutos, outras variáveis que poderiam ter influência na estruturação da indústria podem ser identificadas. Dezenas de bioprodutos encontram-se em desenvolvimento ou em início de comercialização. Ver, por exemplo, para uma lista dos mais importantes, a publicação IEA Bioenergy Task 42 Biorefinery.

Algumas distinções importantes devem ser feitas para a compreensão dos produtos como  espaço de estruturação. Os bioprodutos podem ser finais ou intermediários; drop in ou não drop in.

Produtos finais: é o caso dos bioplásticos e biopolímeros principalmente e de produtos que vão entrar em formulações em indústrias clientes da indústria química. São comercializados atualmente PE verde (Braskem), PET verde (30% renovável; diversos produtores), PLA (Nature Works), PHA (pequenos produtores). Entre esses produtos a primeira grande distinção é entre os drop ins e os não drop ins.

Os drop ins são idênticos aos de base fóssil. Como substitutos perfeitos do ponto de vista de toda a cadeia a jusante, têm sua adoção facilitada. Essa adoção passa a depender dos custos compatíveis com os critérios dos end users (indústrias utilizadoras dos plásticos na comercialização de seus produtos como alimentos, cosméticos e materiais de higiene e limpeza). Cabe ao produtor de um drop in ser capaz de produzir em condições que atendam a esse requisito. No caso, os fatores chave para competitividade seriam a disponibilidade de matéria-prima a preços competitivos e a capacidade de desenvolvimento da tecnologia para produção dos monômeros.

Os não drop ins são produtos novos que entram em substituição a outros plásticos de origem fóssil. São em geral biodegradáveis. O mais conhecido deles é o PLA cuja produção comercial foi iniciada por uma joint venture Cargill-Dow no final dos anos 1990. Esses produtos exigem para sua difusão que novas aplicações sejam desenvolvidas. Essas aplicações envolvem complementadores a jusante na cadeia produtiva: produtores de aditivos, transformadores, além de esforços de desenvolvimento de aplicações para adoção pelos  end users. Nesse caso, os ativos complementares existentes devem ser adaptados ou em alguns casos construídos para alcançar a utilização final do produto.

A trajetória do PLA em quase 15 anos de história atesta as dificuldades de difusão de um novo plástico. Em 1997, Cargill e Dow formam uma joint-venture para a produção de PLA. Estimam na época que em dez anos o PLA chegaria a 450.000 t/a. A biodegradabilidade era a proposição de valor que deveria atrair os utilizadores finais, principalmente no segmento de embalagens. Entretanto, as expectativas dos produtores não se confirmaram. Dow abandonou o negócio alguns anos depois. A demanda atual ainda está na faixa de 150.000 t/a. Cargill continuou no negócio. A empresa foi redominada Natureworks e é atualmente uma joint-venture Cargill/PTT Chemicals. Recentemente, Purac, o mais importante produtor de ácido láctico – bloco de construção para o PLA – se interessou pelo bioplástico e começou a desenvolver um novo modelo de negócio. Esse modelo de negócio facilita a entrada de novos produtores em nichos de aplicação voltados para usos técnicos do PLA nos quais a biodegradabilidade não é a propriedade de interesse.

Os fatores chave de competitividade no caso dos novos bioplásticos, além dos mencionados para os drop ins, incluem também o esforço de difusão do produto. Esse esforço inclui  desenvolvimento de aplicações e estruturação das relações a jusante da cadeia, de modo a adquirir sólidas competências na compreensão da utilização final. Esse é o dilema  drop in ou não drop in (Essa discussão está  mais desenvolvida em Oroski, Bomtempo e Alves, 2014).

O dilema drop in ou não drop in é hoje muito presente na indústria biobased e representa uma escolha estratégica importante para as empresas envolvidas. O caso das alternativas em desenvolvimento com o apoio da Coca-cola para a produção de um substituto renovável para o PET ilustra bem esse dilema. Uma retrospectiva da história da busca de uma garrafa sustentável pela Coca-cola pode ser encontrada em diversos artigos do blog Green Chemicals .

Coca-cola apoia o desenvolvimento de um novo plástico, PEF, polietileno-furanoato, que teria propriedades até superiores ao PET e seria biodegradável. O projeto é desenvolvido pela empresa holandesa Avantium. Como novo produto, o PEF exigiria adaptações ou novos desenvolvimentos nas etapas de transformação da resina e fabricação das garrafas. Seria portanto uma solução não drop in.

Mas Coca-cola, reconhecendo que não resolveu o dilema, apoia igualmente uma solução drop in. Trata-se de produzir um PET 100% renovável. Para este desafio é necessário produzir um intermediário – o p-xileno – por rota renovável, o que é um processo bastante desafiador. Nessa linha, Coca-cola tem apoiado duas empresas que seguem duas rotas diferentes: Gevo que parte do butanol, obtido por fermentação, e Virent que segue uma rota por catálise química (bioforming) a partir de açúcar. A solução drop in preservaria não só os ativos complementares de transformação e utilização do PET como também os esquemas de reciclagem já montados.

No caso de bioprodutos intermediários ou plataformas, além da questão drop in ou não drop in, pode ser necessário em alguns casos o desenvolvimento de novos mercados de utilização dentro da indústria química. Entre os produtos citados como mais promissores, incluem-se diversos blocos de construção que somente serão difundidos se for possível desenvolver novas árvores de aplicações. A perspectiva de desenvolver uma produção expressiva de ácido succínico, na qual apostam hoje diversas empresas, pressupõe o desenvolvimento de um conjunto de novas utilizações do produto, hoje não desenvolvidas nas cadeias químicas.  O processo de substituição deve ser promovido ao longo das cadeias químicas, o que pode ser um desafio para o produtor, principalmente se ele não se integra para frente e se torna apenas um fornecedor de produtos básicos ou intermediários.

No caso de produtos finais destinados a formulações em outras indústrias (higiene e limpeza e cosméticos, por exemplo), o processo de adoção de um produto não drop in exige o desenvolvimento de formulações nas quais cabe em geral ao produtor químico demonstrar e desenvolver a nova aplicação para convencer o end user. Por isso, o desenvolvimento de relações de cooperação com end users estratégicos como Procter & Gamble ou Unilever pode ser indispensável para a introdução de inovações.

Assim, nesse ambiente ainda pouco estruturado da bioeconomia, a escolha dos produtos é para  um inovador enfrentar diversos dilemas.

Convém apostar em produtos drop-in ou em produtos não  drop-in? Finais ou intermediários? Os produtos drop in simplificam a adoção mas podem ser vistos como inovações apenas de sustentação da indústria em seu modelo atual. Por outro lado, apostar em produtos não drop in exige esforços significativos e arriscados para o desenvolvimento da rede de complementadores para a difusão de novos bioplásticos ou biopolímeros ou, no caso de produtos para formulações por outras indústrias, o desenvolvimento de know how de aplicação específico da indústria final (por exemplo: cosméticos ou alimentos).

Convém apostar em produtos intermediários? Integrados com a produção final ou ser um fornecedor de outras empresas químicas?

Ainda um ponto de dúvida: como a introdução do bioproduto é quase sempre em nicho, que pode ou não crescer, isso pode favorecer produtos com vocação de especialidades em detrimento de produtos com vocação de commodities, como plásticos para embalagens.

A evolução dos dilemas dos produtos está relacionada à evolução dos dilemas em matérias-primas, tecnologias e modelos de negócios na estruturação da indústria biobased. A tentativa de entender esse processo passa pelo entendimento da dinâmica dessas quatro variáveis.

Referência:  Oroski, F., Bomtempo,  J.V., Alves F., 2014, Bioplastics tip point: drop in or non drop in?,  aprovado para publicação na revista  Journal of Business Chemistry, previsto para fevereiro de 2014.

GEEseminário

Leia outros textos de José Vitor Bomtempo no Blog Infopetro

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