INOVAÇÃO TECNOLÓGICA COMPETITIVA NA INDÚSTRIA DE CELULOSE: O PAPEL DO MELHORAMENTO GENÉTICO FLORESTAL

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1 XVIII Simpósio Internacional de Atualização em Genética e Melhoramento de Plantas INOVAÇÃO TECNOLÓGICA COMPETITIVA NA INDÚSTRIA DE CELULOSE: O PAPEL DO MELHORAMENTO GENÉTICO FLORESTAL Fernando L. G. Bertolucci Maio / 2014

2 ONDE ESTAMOS Base florestal 960 mil ha Reservas nativas 345 mil ha Florestas plantadas 555 mil ha Outros usos 60 mil ha Fomento florestal 110 mil ha Consumo de madeira: 40 t / minuto 2

3 NOVAS METAS DE LONGO PRAZO PRODUTIVIDADE FLORESTAL 3

4 NOVO MODELO DE NEGÓCIOS 4

5 A pergunta que vale US$ 1 MM: qual é o código para alcançar o sucesso??? 4

6 NOVO POSICIONAMENTO ESTRATÉGICO EM INOVAÇÃO Fonte: Época Negócios Maio

7 A G E N D A POR QUE INOVAR? A INDÚSTRIA DE CELULOSE NO BRASIL: UMA HISTÓRIA DE SUCESSO PRESENTE E FUTURO: DESAFIOS CRESCENTES INOVAÇÃO TECNOLÓGICA: DA TEORIA À PRÁTICA COMO PODE SER O NOSSO FUTURO 7

8 Jornal A Província de São Paulo 20 de julho de

9 Eucalyptus rostrata, 7 anos Rio Claro 1917 Fonte: O Eucalipto, Edmundo N. de Andrade 2ª Edição

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17 O DESENVOLVIMENTO DO EUCALIPTO BRASILEIRO Côco (Índia e Sri Lanka) Café (Etiópia e Arábia) Manga (Sul e Sudeste da Ásia) Eucalipto (Austrália e Indonésia, principalmente) Culturas importantes para o Brasil têm origens diversas, mas tornaram-se BRASILEIRAS. O Eucalipto é um ótimo exemplo: trabalhos realizados por empresas e instituições de pesquisa e ensino públicas e privadas geraram materiais genéticos espetaculares em crescimento, qualidade da madeira e tolerância às principais pragas e doenças, adaptados às condições brasileiras! 17

18 DESENVOLVIMENTO DA CLONAGEM: INOVAÇÃO RADICAL QUE MUDOU OS NEGÓCIOS FLORESTAIS, NO MUNDO A Fibria (ex-aracruz) foi pioneira na utilização comercial da clonagem para a produção de florestas de alto rendimento 18

19 USO DA TERRA: UM MODELO VENCEDOR Plantios florestais Fibria Florestas nativas Fibria (preservadas) Vizinhos outros usos 19 19

20 Valor adicionado ao negócio 1970 GANHOS EXPRESSIVOS EM PRODUTIVIDADE E QUALIDADE DAS FLORESTAS, SOB AS MESMAS CONDIÇÕES CLIMÁTICAS

21 IMPACTO NA COMPETITIVIDADE IMA: m³/ha.ano Fibria ABRAF, STCP, Poyry and Fibria. 21

22 A CELULOSE DE EUCALIPTO EVOLUIU EM QUALIDADE O MERCADO RESPONDEU! Consumo global de celulose de mercado Outras Coníferas 21% 1974 Não Branqueada 10% Outras Coníferas 18% 2012 Outras Folhosas 23% Outras Folhosas 25% Coníferas do Norte 42% Eucalipto 2% Coníferas do Norte 27% Eucalipto 31% Total 18.3 MM ton Total 51.7 MM ton Fonte: Hawkins Wright

24 A DEMANDA GLOBAL POR MADEIRA VAI AUMENTAR A população mundial chegará a 9 bilhões em A disponibilidade de terras e madeira está diminuindo, enquanto o consumo está aumentando. Tendência de escassez de água e fertilizantes no planeta. Bio energia e bio produtos: utilização crescente de madeira plantada (fonte renovável) em produtos de maior valor agregado. De onde virá tanta madeira? X

25 A DEMANDA GLOBAL POR MADEIRA VAI AUMENTAR O Eucalipto neste contexto: Rápido crescimento / rotações curtas. Madeira aplicada a diferentes fins. Enorme variabilidade genética disponível. Propagação vegetativa. Mas há desafios...

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27 Exemplo 1: Variação no padrão de chuvas no Espírito Santo (1968 a 2010) chuva (mm) Ano Redução do volume de chuvas e aumento da amplitude (extremos climáticos) 27

28 Simulação da produtividade Média histórica 2003 (ano seco) 28

29 Alteração do clima afetando a capacidade produtiva de clones selecionados Material recomendado em 2005 Situação dos plantios em 2010 Só para lembrar... Fenótipo = Genótipo (G) + Ambiente (A) + GxA 29

30 CAUSA: interação entre inúmeros fatores Manejo Solos Clima Distúrbio Fisiológico Relevo Genética 30

31 ALÉM DOS ASPECTOS TÉCNICOS, QUESTÕES ESTRUTURAIS ESTÃO ERODINDO A HISTÓRICA VANTAGEM COMPETITIVA FLORESTAL BRASILEIRA USD/m³, nominal terms Custo da Madeira, posto Fábrica (USD/m3) USD/m³sol. cc, em termos reais 2012 Bétula - Finlândia Eucalipto - Brasil Fibras Curtas - EUA Fonte: Pöyry Nota: Deflator usado para preços reais - US WPI 31

32 O MUNDO ESTÁ SE TORNANDO MAIS PLANO, PELO MENOS NA NOSSA INDÚSTRIA BHKP - Curva de Custo da Celulose (USD/t colocado Europa) Posição de custo de um produtor marginal Capacidade Acumulada (milhões de t/ano) Fonte: Pöyry 32

33 NECESSIDADE DE SERMOS GLOBAIS (E CHINESES )! Fluxo de BHKP, partindo da América Latina 2011 x >2 4.7 >5 3.9 >10 Fonte: PÖYRY 2011: Total 11 million tons 2025: Total 20 million tons 33

34 NECESSIDADE DE SERMOS CHINESES! 24

35 China Aproveitamento de biomassa (todas as fontes são usadas)

36 CHINA BAIYUN PULP MILL t/a a partir de resíduos de trigo

37 ALÉM DISSO, OS CHINESES ESTÃO PROCURANDO RESOLVER O PROBLEMA DA FALTA DE CELULOSE COM IMPORTAÇÃO DE MADEIRA DA REGIÃO

38 Desenvolvimento da indústria florestal no Vietnã Viveiro de Acácia 38

39 Vietnã - Plantios de acácia: 1, 2 e 5 anos de idade (pronta para colheita) 39

40 Como a indústria de celulose brasileira poderá se manter competitiva, diante de desafios tão complexos? Desenvolvimento Sustentável Margens comprimidas Novas fronteiras 40

41 LOGÍSTICA GLOBAL EFICIENTE INOVAÇÃO ESCALA 41

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44 O modelo de Gestão da Inovação Tecnológica Competitiva adotado pela Fibria envolve quatro elementos essenciais : Alinhamento Estratégico Governança do Processo de Gestão da Inovação Recursos para a Inovação Processo de Execução Fonte: Adaptado de W.A Fischer, IMD 44

45 GOVERNANÇA DO PROCESSO DE INOVAÇÃO NA FIBRIA Assembleia Geral de Acionistas Conselho de Administração Conselho Fiscal Comitê de Auditoria Estatutário Comitê de Sustentabilidade Comitê de Inovação Comitê de Pessoas e Remuneração Comitê de Finanças CEO Diretoria Executiva GG de Tecnologia CT 45

46 ALINHAMENTO ESTRATÉGICO A INOVAÇÃO TECNOLÓGICA COMPETITIVA NA FIBRIA PRESSUPÕE ASPIRAÇÕES DE CURTO, MÉDIO E LONGO PRAZO. NESSE CONTEXTO, A EXISTÊNCIA DE UMA ÁREA DEDICADA É ESSENCIAL, NA VISÃO DA EMPRESA. O CT Fibria Centro de Tecnologia tem atividades em todas as unidades da empresa, desde a produção de mudas até o desenvolvimento de novos produtos e serviços. O portfólio anual de projetos do CT passa por aprovações na Diretoria, CEO e Comitê de Inovação, num processo de duas mãos, que visa assegurar o alinhamento entre as atividades de P&D&I e a estratégia da Empresa. 46

47 ALINHAMENTO ESTRATÉGICO: PORTFÓLIO CT 2014 Obs.: em 2011 os recursos aplicados à inovação incremental representavam 52% do orçamento anual. 47

48 RECURSOS PARA A INOVAÇÃO ESTRUTURA, PESSOAL E ORÇAMENTO ALINHADOS COM OS (NOVOS) DESAFIOS PRESIDENTE & CEO GERÊNCIA GERAL DE TECNOLOGIA ASSUNTOS REGULATÓRIOS PROPRIEDADE INTELECTUAL INTELIGÊNCIA COMPETITIVA MELHORAMENTO E BIOTECNOLOGIA MANEJO FLORESTAL E RECURSOS NATURAIS PRODUTO E PROCESSO Pessoal capacitado: 38 cientistas dedicados (60% MSc., 40% PhD.) 0,7% da receita líquida da empresa: Financiamento BNDES 48

49 EXECUÇÃO DA INOVAÇÃO TECNOLÓGICA COMPETITIVA: CONDUÇÃO DO FUNIL DE INOVAÇÃO: STAGE & GATE PROCESS IDEIAS PESQUISADORES MERCADO CLIENTES PARCEIROS CONGRESSOS PATENTES ETC. GERENTES CT CI / CEO / DIRETORIA ANÁLISES CRÍTICAS ENTREGAS PROJETOS PRIORIZADOS PROJETOS APROVADOS PROJETOS EM DESENVOLVIMENTO Validação do CEO para fins de bônus anual 49

50 A G E N D A POR QUE INOVAR? A INDÚSTRIA DE CELULOSE NO BRASIL: UMA HISTÓRIA DE SUCESSO PRESENTE E FUTURO: DESAFIOS CRESCENTES INOVAÇÃO TECNOLÓGICA: DA TEORIA À PRÁTICA COMOPODE SER ONOSSO FUTURO 50

51 Pipeline de Inovação Tecnológica Competitiva 2014 Melhoramento Clássico Desenvolvimento Produtos / Processos Biotecnologia Manejo Florestal 51

52 Fenótipo (F) = Genótipo (G) + Ambiente (A) + GxA ES e BA diferentes condições de clima e solo Híbrido comerci al SP 2 condições climáticas 2 relevos MS déficit hídrico acentuado baixa fertilidade Laboratórios a céu aberto ($$) Sensores e equipamentos Equipes de campo especializadas Parcerias com Universidades e Institutos de pesquisa Cerca de ha de experimentos MONITORAMENTOS ESTUDOS blocos de plantio : Potenciais de crescimento distintos Necessidades específicas 52

53 Melhoramento e Biotecnologia O que queremos melhorar? FOCO NO NEGÓCIO!! Rápido crescimento (volume). Trata se da expressão final da adaptação. Sobrevivência e volume individual. Tolerância a pragas e doenças (estabilidade da produção). Capacidade de rebrota ( custos). Densidade da madeira, impactando produtividade e qualidade do produto final (ex.: consumo específico e resistência à tração). Rendimento em celulose. Morfologia de fibras (qualidade do produto). As características de interesse comercial são, na sua maioria, quantitativas

54 Melhoramento e Biotecnologia... as características quantitativas são controladas por muitos genes Illinois (US): 106 ciclos de melhoramento de milho para teor de proteína 173 genes envolvidos

55 A estratégia de melhoramento genético clássico Estamos apenas no início da exploração da variabilidade genética do eucalipto; Seleção recorrente como espinha dorsal do programa de melhoramento do eucalipto da Fibria; Sucessivas gerações, trabalhando todos os genes ao mesmo tempo. Diferentes espécies e diferentes populações em cada Unidade. 29

56 Melhoramento genético clássico: tendências atuais Garantir e Ampliar as Fronteiras de Adaptação (Redução de riscos bióticos e abióticos, especialmente com as mudanças climáticas)

57 Melhoramento genético clássico: tendências atuais Compostos Clonais CC02JAC Potenciais benefícios: Redução da vulnerabilidade genética. Ganhos operacionais em viveiro (menor nº de clones novos). Uso da seleção natural a nosso favor ( purificação a partir da avaliação de desempenho em viveiro e campo), com possibilidade de individualização de clones a posteriori. Mix otimizado de madeira no campo. CC03JAC A aprender: CGCompetição e CECompetição (composição de cada mix). Adequação de manejo (viveiro e campo). Proteção de cultivares.

58 Melhoramento genético clássico: tendências atuais Tolerância ao Déficit Hídrico Clone IMA4 m 3 /ha/ano DBC4 kg/m 3 Operacionais Grande variabilidade genética disponível!

59 Melhoramento genético clássico: tendências atuais Híbridos Inéditos, visando saltos em qualidade da madeira Clone E. urophylla x E. globulus em Capão Bonito SP 10 meses 24 meses Combinação única e diferenciada de produtividade + qualidade da madeira Impacto para o negócio: redução de custos de produção, melhor qualidade da celulose, novas avenidas para desenvolvimento de produtos.

60 Melhoramento genético clássico: tendências atuais Ainda temos muita variabilidade genética a explorar!!!

61 Melhoramento genético clássico: tendências atuais E até novos gêneros, antes proibidos para celulose

62 Melhoramento Clássico + Biotecnologia: Conceito Diferentes ferramentas, visando principalmente: Geração de variabilidade genética nova ; Aceleração significativa dos processos de seleção e multiplicação dos melhores clones. 62

63 Melhoramento + Biotecnologia: tendências atuais Reduzir os ciclos de melhoramento (Seleção Genômica Ampla) XAVALIAÇÃO (Testes de progênies) RECOMBINAÇÃO (Cruzamentos controlados) 2 anos X SELEÇÃO (Análises estatísticas) AVALIAÇÃO (Testes clonais) 4 anos SELEÇÃO (Análises e recomendação) Será possível prever o Fenótipo somente com base no Genótipo?

64 Desenvolvimento do Modelo Preditivo GENOTIPAGEM Modelo preditivo POPULAÇÃO DE TREINAMENTO Ex. Teste de progênie FENOTIPAGEM Y = Xb + Zh + e POPULAÇÃO DE VALIDAÇÃO RECOMBINAÇÃO CICLO DE SELEÇÃO GENÔMICA GENOTIPAGEM Mudas selecionadas Instalação de teste clonal, sem necessidade do teste de progênie Clones elite CANDIDATOS A SELEÇÃO

65 Melhoramento + Biotecnologia: tendências atuais Biorreatores: aumento da eficiência da propagação vegetativa (clonagem) AVALIAÇÃO (Testes de progênies) RECOMBINAÇÃO (Cruzamentos controlados) SELEÇÃO (Análises estatísticas) AVALIAÇÃO (Testes clonais) SELEÇÃO (Análises e recomendação) BIORREATORES PLANTAÇÃO COMERCIAL 65

66 Melhoramento + Biotecnologia: tendências atuais Biorreatores: aumento da eficiência da propagação vegetativa (clonagem) Novo paradigma na clonagem do eucalipto: BIOFÁBRICAS. Aumento na taxa de multiplicação clonal por unidade de área. Redução no ciclo de produção e melhoria na qualidade das mudas. 66

67 Melhoramento + Biotecnologia: tendências atuais Transgenia: geração de variabilidade genética nova AVALIAÇÃO (Testes de progênies) RECOMBINAÇÃO (Cruzamentos controlados) SELEÇÃO (Análises estatísticas) AVALIAÇÃO (Testes clonais) TRANSGENIA Não compete com melhoramento clássico. É complementar: não transforma ruim em bom, mas pode transformar bom em melhor. SELEÇÃO (Análises e recomendação) PLANTAÇÃO COMERCIAL Também requer etapas específicas de avaliação e seleção. 67

68 Melhoramento + Biotecnologia: tendências atuais Transgenia: geração de variabilidade genética nova = Atualmente a Fibria tem mais de 100 ha estabelecidos com experimentos de eucalipto GM, em plena conformidade com os requisitos da CTNBio. Eventos com genes relacionados ao teor de lignina e acúmulo de celulose. Muitos outros genes se encontram no pipeline de transformação. Desafios na eficiência do processo e na expressão dos genes... 68

69 TRANSFORMAÇÃO GENÉTICA dificuldades A eficiência do processo é baixa (resultados com lenhosas em torno de 1%). A posição do novo gene é aleatória e o número de cópias é variável. Possibilidade de efeitos colaterais indesejados. Ex.: experimento TLS. Necessário gerar vários eventos com o mesmo gene, para tentar identificar um que tenha fenótipo com diferencial positivo em relação ao clone original. Justificável quando a variabilidade natural é insuficiente (abordagem Fibria). Muito mais aplicável para caracteres qualitativos. Processo regulatório brasileiro: complexo e caro. Não aceitação pela sociedade e pelas certificadoras.

70 MANEJO FLORESTAL: NOVOS SISTEMAS DE MONITORAMENTO VANT (Drone) 3 anos de desenvolvimento Produtividade: 700 ha/hora Floresta vista de cima Salto de qualidade nos monitoramentos 70

71 DO ENTENDIMENTO DOS FENÔMENOS BÁSICOS AOS MODELOS DE CRESCIMENTO (SIMULAÇÕES) Calibrados para as condições da Fibria Vento Umidade Temperatura Condições ambientais Radiação Transpiração Área foliar Crescimento Fotossíntese Umidade Nutrição Tipologia Fertilidade Textura Temperatura Adaptado de PMS Instrument Company 71

72 MANEJO FLORESTAL: FLORESTA DO FUTURO Manejo Intensivo Floresta adensada Exemplos fora do setor florestal demonstram que através do manejo intensivo é possível aumentar a produtividade e/ou modificar a qualidade dos produtos finais. 72

73 DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS Diferenciação da celulose através de aplicações químicas Diferenciação da celulose através de modificações na floresta e/ou nos processos industriais Engenharia de aplicação da celulose DIRECIONADORES: fidelização de clientes / adição de valor financeiro 73

74 DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS: EUCASTRONG TM Bulk NSK Avg EU/NA EUCASTRONG BEKP Tração 74

75 Mensagem Final: Estratégias clássicas consagradas, inclusive de melhoramento genético, nos trouxeram até aqui! Fonte: Fibria

76 Mensagem Final Toneladas de Celulose por ha por ano Ano de Plantio Com inovações radicais em melhoramento clássico, manejo e biotecnologia, mas sem transgenia! 76

77 Nível Tecnológico HISTÓRICO ATUAL POTENCIAL FATORES REDUTORES: Ervas daninhas, pragas e doenças FATORES LIMITANTES: Solo, nutrientes, genótipos, manejo FATORES DEFINIDORES: Clima (água, temperatura, radiação e CO 2 ) Através da Inovação somos capazes de: Antecipar o futuro (previsibilidade) Mitigar fatores limitantes Produzir mais com menos Produtividade de madeira (m 3 /ha.ano) 77

78 Construção do futuro: INOVAÇÃO NO MODELO DE NEGÓCIO Florestas Plantadas Fábrica de Celulose Tradicional Celulose Energia Elétrica Objetivo: agregar mais valor! Resíduos / Lignina Florestas dedicadas Biorrefinarias Bioprodutos e Biocombustíveis 78

79 Construção do futuro: O QUE MAIS PODEMOS TIRAR DA MADEIRA? NANOCELULOSE 79