Agenda Tecnológica Setorial PBM/ABDI/CGEE

Transcrição

1 PBM/ABDI/CGEE Quais as tecnologias prioritárias no Brasil em química de renováveis? Escola Brasileira de Química Verde 25/09/2014 José Vitor Bomtempo Grupo de Economia da Energia IE/UFRJ Grupo de Estudos em Bioeconomia EQ/UFRJ

2 Metodologia Comitê técnico 85 tecnologias emergentes Respondentes (indústria, academia, governo) Tecnologias relevantes Tecnologias relevantes: alta difusão esperada no Brasil nos próximos 15 anos

3 Consulta Estruturada

4 Consulta Estruturada FACTIBILIDADE TÉCNICA NO MUNDO ATÉ 2029 VIABILIDADE DO USO COMERCIAL NO MUNDO ATÉ 2029 EM 5 ANOS DIFUSÃO ESPERADA DO TÓPICO NO BRASIL EM 15 ANOS POTENCIAL DE DESENVOLV. E PRODUÇÃO NO BRASIL ATÉ 2029 Tecnologia Não-Factível Tecnologia Não-Viável Baixa Baixa Média Tecnologia Não-Atrativa Alta Reavaliada Tecnologia Emergente Média Baixa Média Alto Potencial Tecnologia Prioritária Tecnologia Factível Tecnologia Viável Alta Alta Baixa Média Tecnologia Relevante Baixo Potencial Tecnologia Crítica Alta Ver mais * As tecnologias emergentes que não passarem pelos critérios de priorização comporão um Banco de Tecnologias.

5 Premissa para a construção da Lista de Tecnologias Emergentes A química de renováveis (biobased industry ou bioeconomia) é um setor emergente sem estrutura industrial definida Apresenta dinâmica de concorrência com base em inovação

6 Por que a biobased industry é um setor emergente sem estrutura industrial definida? Centenas de projetos inovadores Novas bases de conhecimento Participação de empresas estabelecidas de diversas indústrias Surgimento de startups apoiadas por grants e políticas de inovação e por recursos expressivos de venture capital Grants e políticas (USDA, DOE, EU) Transição de matéria-prima. Matéria-prima é fator estruturante da indústria química

7 Indústria baseada em biomassa (biobased products) Biocombustíveis 1ª geração: 100 bi l/a; crescimento ~ 10% a.a. Fonte: Reddy et al., 2012 Bioplásticos: 1% do mercado Bioprodutos crescimento ~ 20% a.a. Potencial de substituição: 17 a 38% da química orgânica até 2050 Fonte: Patel et al., 2006

8 Espaços de estruturação Uma indústria em construção com 4 dimensões chave em co-evolução Modelos de Negócio Matérias Primas Tecnologias De Conversão Produtos

9 Mudança de matéria prima Dificuldades e desafios para entrantes e estabelecidos Redefinição das características estruturais da indústria Redefinição da competição com surgimento de novos líderes (países e empresas) e perdas de posição Particularidades das matérias primas renováveis: a disponibilidade tem que ser construída Potencial, desafios e dificuldades de diversas fontes de matérias-primas Matéria-prima é estruturante na indústria química

10 Tecnologias de tratamento e conversão da biomassa Que processos de pré-tratamento e tratamento para obtenção dos açúcares simples ou outros produtos de partida? Que processos de conversão? Biotecnologia? Processos fermentativos? Enzimáticos? Consolidação de processos via biologia sintética? Processos químicos? Termoquímicos? Gaseificação? Pirólise? Combinações entre eles?

11 Produtos: uma crescente diversificação Os produtos substitutos imperfeitos - ex: etanol Os produtos substitutos perfeitos (os produtos drop in) - ex: biohidrocarbonetos, PE verde (Braskem), combustíveis de aviação Os novos produtos e plataformas ex: PHAs, ácido succínico, butanol, farneceno Que produtos podem se tornar efetivamente competitivos nas biorrefinarias?

12 Tecnologias emergentes analisadas em Química de Renováveis Foco nas tecnologias relacionadas à estruturação da cadeia produtiva: Produção e desenvolvimento de matérias-primas (Grupo 1) Tratamento das matérias-primas (Grupo 2) Processos de conversão das matérias-primas (Grupo 3) Desenvolvimento de novos produtos (Grupo 4)

13 etanol Açúcar 1a geração Rotas bioquímicas gás de síntese Material lignocelulósico algas oleaginosas tratamento Fixação de CO2 Açúcar 2a geração lignina bioóleo bioóleo glicerina Rotas químicas Rotas químicas e bioquímicas Rotas químicas Rotas químicas e bioquímicas GRUPO 4 Produtos químicos a partir de matéria prima renovável CO 2 Rotas químicas lixo gaseificação gás de síntese Rotas bioquímicas GRUPO 1 GRUPO 2 GRUPO 3

14 Estrutura da Consulta Estruturada 85 Tecnologias Emergentes 4 Grupos Grupo 1 - Tecnologias de produção e desenvolvimento de matérias primas 22 tecnologias investigadas Grupo 2 - Tecnologias de tratamento da biomassa 25 tecnologias investigadas Grupo 3 - Tecnologias de produção (conversão) 24 tecnologias investigadas Grupo 4 - Novos produtos químicos 14 tecnologias investigadas

15 Painel de respondentes Indústria 53% Academia / Pesquisa 38% Governo 9% Área de atuação do respondente Academia / Centro de Pesquisa Governo Indústria Total N o de respondentes

16 Resultados 3% 5% Tecnologia Não Viável 34% Tecnologia Não Atrativa 58% Relevante Crítica Relevante Prioritária Classificação das tecnologias analisadas Não viável Não atrativa Relevante prioritária Relevante crítica Total N o de tecnologias

17 Resultados por grupo de tecnologia 41 Tecnologias Relevantes 4 Grupos Grupo 1 - Tecnologias de produção e desenvolvimento de matérias primas Grupo 2 - Tecnologias de tratamento da biomassa Grupo 3 - Tecnologias de produção (conversão) Grupo 4 - Novos produtos químicos Relevantes Prioritárias Relevantes Críticas As Tecnologias Relevantes selecionadas ainda Total devem ser validadas 19 pelo Comitê 5 Técnico e passar por um beta teste

18 Grupo 2 - Tecnologias de tratamento Tecnologias relevantes prioritárias Tecnologias de pré-tratamento de lignocelulose para liberação de açúcares simples Uso de termólise no pré-tratamento Hidrólise enzimática da celulose para liberação de açúcares simples Tecnologias de fracionamento dos açúcares de cinco carbonos (pentoses) e seis carbonos (hexoses) Tecnologias de purificação da glicerina Tecnologias de tratamento da vinhaça para produção de metano e hidrogênio

19 Grupo 3 - Tecnologias de produção (conversão) Tecnologias relevantes prioritárias Conversão química de açúcares Conversão química de açúcares por catálise heterogênea Desidratação hidrogenativa de açúcares (obtenção p ex valerolactona, hidrocarbonetos) Processos fermentativos com micro-organismos geneticamente modificados para conversão de açúcares Cloração de glicerina (obtenção p ex epicloridrina, éteres de glicerina) Conversão química de etanol Desidratação de alcoóis de cadeia curta (etanol, propanol, butanol)

20 Grupo 3 - Tecnologias de produção (conversão) Tecnologia relevante crítica Conversão química de CO2 (obtenção por ex: dimetilcarbonato, carbonato de glicerina, produção direta de ácido acrílico, propileno carbonato, etileno carbonato)

21 Grupo 4 - Novos produtos Tecnologias relevantes prioritárias Produtos por desidratação hidrogenativa de açúcares (ex: ácido levulínico) Produtos derivados da glicerina por conversão química ( ex: acetais e cetais de glicerina, éteres de glicerina e solventes verdes) Biopolímeros biodegradáveis derivados do ácido succínico (ex PBS)

22 Grupo 4 - Novos produtos Tecnologias relevantes críticas Produtos a partir de processos fermentativos de açúcares (ex: ácido glutárico, ácido mucônico) Tecnologias de polimerização de ácido láctico para obtenção de PLA

23 Considerações finais 85 tecnologias emergentes investigadas, sendo 63 em tratamento da biomassa, conversão e obtenção de produtos 20 tecnologias são relevantes das quais 17 são prioritárias e 3 são críticas 43 foram consideradas não relevantes, isto é, são não factíveis, inviáveis ou sem difusão esperada no país O pequeno número de críticas em relação às prioritárias sugere um estágio favorável para a indústria brasileira em relação aos esforços de desenvolvimento a serem empreendidos. Visão positiva da capacitação tecnológica no país