Apresentação do PowerPoint - Química Verde

3º Encontro da escola de Química Verde
Mesa redonda
Principais desafios em Química Verde para rotas
Industriais de Conversão química
Debate: Petroquímicos Verdes
Adelaide Antunes
abril 2013
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Adelaide Antunes
Biochemicals
Petroquímica Verde
Adelaide Antunes
Matérias Primas Renováveis
 Brasil década de 20, século XX
Cloreto de Etila
 Rhodia
Etanol
Éter etílico
Ácido Acético
 Usina Victor Sense
Butanol
Melaço
Acetona
Adelaide Antunes
Matérias Primas Renováveis
 Década de 50
Butadieno
Borracha
Eteno
PEs
Etanol
Ácido acético
Acetato de Vinila
Butiraldeído
2-etil hexanol
Acetaldeído
 44% Industria Química
 41% álcool-gasolina
 15% bebidas, farmacêutica
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Matérias Primas Renováveis
 Início dos anos 70
 Barril do Petróleo US$2/barril
Pólos Petroquímicos
 1973 – 1º choque do Petróleo
 1975 – Pró-Álcool
 Países dependentes de petróleo passaram a considerar outras
fontes alternativas
Energia
Matérias Primas para IQ
 Anos 80
 Brasil
Congressos de Alcoolquímica
O Mundo começa
a P&D em
Biotecnologia
Adelaide Antunes
Os Termos
 Bioquímica, Biomassa, Biotecnologia
 Química verde
Convergem Definições
 Matérias Primas Renováveis
 Processos
 Produtos
Adelaide Antunes
Petroquímica
Petroquímica Verde
Verde
 A biotecnologia pode ser dividida:
 a tradicional
fermentação para a produção de bebidas,
alimentos, antibióticos, combustíveis, produtos químicos
 a nova biotecnologia
produção e uso de organismos
manipulados geneticamente para produção de proteínas, vacinas e
anticorpos monoclonais para uso, diagnóstico e terapia. (maior valor
agregado)
Adelaide Antunes
Petroquímica Verde
 Os mercados de produtos químicos renováveis incluem
 os obtidos de matéria prima renovável
 agrícola , resíduos da agro-indústria (biomassa), microorganismos,
sacarose, amido, celulose, lignina e oleos, gorduras, proteina .
 (Brasil
cana de açucar principal MP).
 A gama de possibilidades de fontes para bioprodutos e de
biocombustíveis
 gerou o conceito de
Biorefinaria
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BIOPRODUTOS
 Nº átomos de Carbono & Funções
 C1 a C6
álcoois
 C2 a C5
aldeidos
 C2 a C5
ácidos
 C2, C4e C6
ésteres
 Cn
poliésteres
 C2, C3 e C4
olefinas
PONTOS DE PARTIDA: CARBOHIDRATOS
ETANOL
GS
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C1
Syngas
Methanol
Acetic Acid
C2
Ethanol
Ethylene
Isopropyl Alcohol
Propylene
Propionic Acid
C3
Lactic Acid
PLA
Piruvic Acid
Acrylic Acid
Glycerol
Acrylic
Aldehyde
Buthanol
Biochemicals
2,3 Butylene Glycol
Butadiene
C4
Succinic Acid
Fumaric Acid
C5
Furfural
Furfurilic
Alcohol
Sacarose Esters
Sorbitol
C6
Mannitol
Citric Acid
Cn
Polyhydroxyalkanoates
PHB
Adelaide Antunes
Alcoóis
 C1 (Gás de Síntese/Metanol)
 Pirólise and gaseificação de biomassa

gás de síntese e biometanol.
 Dow (US), Coskata (US), Range Fuels(US), Fulcrum Bioenergy(US),
INEOS Bio(US) e LanzaTech (US):
 P&D sobre o potencial do gás de síntese
 Syntec Biofuel (CA): gaseifica diferentes MPs para conversão em:
biometanol, ethanol, propanol and butanol.
 Biometanol de glicerina: EVONIK(DE) e BIOMCN (Holanda)
MTBE
20.0000t/a 2013 de metanol
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Alcoóis
 C2 – Etanol de Segunda Geração
 Petrobras e Novozymes, Tereos, Cosan, Codexis, Shell e Iogen
 P&D no aumento da eficiência de enzimas.
 Dedini e Novozymes: projeto de enzimas para transformar a
biomassa celulósica do bagaço e da palha da cana de açúcar em
etanol.
 Amyris Brasil S.A.: resíduos da cana e outras MPs leveduras
geneticamente modificadas
Clariant 2012
Etanol de celulose
1000t/a na
Alemanha
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Alcoóis
 C3 – Glicerol (Hoje produção co-produto do biodiesel)
• Objetivo é seu uso como MP em outros petroquímicos verde
 European Renewable Energy Directive States converte Glicerina em
Metanol
 Glycos Biotechnologies (US) converte Glicerina em Etanol
 Solvay (na França) e a Spolchemie (República Tcheca) tem planta
piloto para conversão de Glicerina em Epicloridrina

Propanodiol (Propileno Glicol)
 DuPont(US) and Tate & Lyle (UK) desenvolveram o bio-PDO (1,3propanodiol) de fonte renovável, usado para poliester a adesivos e
tintas.
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Alcoóis
 C4 – Butanol
 Mercado mundial de n-butanol cresça 3,2%ao ano até 2025.Uso em
mistura com gasolina, diesel e etanol; combustível de aviação,
solvente para tintas,material de limpeza ou adesivos.
 Oxiteno (Brasil)- óleo fusel (caldo de cana mais melaço) potencial
para produzir 10000 t/ano de butanol em unidade multipropósito.
 Butamax Advanced Biofuels LLC (Grã-Bretanha) Tecnologia–
Escala comercial prevista para 2012
 Mitsui Chemicals (Japão) – produção de isopropanol e butanol a
partir de Celulose e óleo de mamona
 Rhodia parceria com Cobalt Technologies(emp de Biotecnologia
americana) para produção no Brasil
Adelaide Antunes
Alcoóis
 C4 – Butanodiol
 China – projeto que usa mais de 10 novos genes clonados da
bactéria Serratia marcesc para sintese de 2,3 butanodiol por
fermentação.
 EVONIK(DE) e Biamber (FR) parceria na produção de catalisador
para 1,4 BDO
 Genomatica (US) 1,4 BDO fermentação Escherichia Coli 18.000t/a
na Italia 2013 a partir resíduo agrícola
 C5 – Álcool Furfurilico
O
OH
 Ferghana (Ubequistão) – especializada na produção de álcool
furfurílico obtido a partir do furfural (aldeído) de bagaço de cana
usado nas industrias farmacêuticas, de defensivos e insumo para
resinas de fundição.
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Aldeídos
 C3 – Acroleína
 Nippon Shokubai Co Ld (JP) – P&D em catalisador de alta
performance. (A plataforma envolve desidratação de glicerina que
depois é oxidada a ácido acrílico).
 C3 – Propanal
 Processo de carbonilação de eteno de etanol para produção de
propanal que oxidado gera ácido propiônico ou hidrogenado
propanol.
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Aldeídos
 C5 – Furfural
O
H
C
O
 Furfural é um importante solvente no refino do petróleo, derivado do
bagaço de cana-de-açúcar, espigas de milho e outros produtos
agrícolas
 Biofuels America – implantando unidade lignocelulósica para
produção de etanol e furfural a partir de lixo doméstico e resíduo
agrícola
 Shengquan(China) em parceria com Novozyme em fase de iniciar
comercialização de etanol e furfural de celulose
 C5 – Aldeído Valérico
 O aldeído valérico é a matéria prima para ácido valérico utilizado na
produção de defensivos.
 Sweden Perstorp – produção prevista de 150.000 t/a. (2014)
Adelaide Antunes
Ácidos
 C2 – Ácido Acético
 “building block” para mais de 500 produtos.
 No Brasil, o ácido acético é produzido por 3 empresas que utilizam a
rota a partir do etanol:
 Butilamil - unidade multipropósito com capacidade de 9000 t/ano;
 Cloroetil - ácido acético partindo de aldeído acético e possui
capacidade de 13.000 t/a
 Rhodia Poliamida - capacidade instalada de 40000 t/ano.
 ZeaChem (EUA) –biorefinaria prevista para produção de ácido
acético e acetato de etila a partir da fermentação celulósica do
etanol( inicio jan 2012)
 OBS: Foster Wheeler no Brasil ganhou contrato para construção do
complexo gás químico (ac.acético de GS) em Linhares
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Ácidos
 C3 – Ácido Lático
 No Brasil a Purac Sínteses produz ácido láctico partindo da
sacarose da cana de açúcar.
 Haldor Topsoe (US) and a Technical University of Denmark –
produção de ácido lático por catálise heterogênea de biomassa
 Mabiolac (França) – P&D em materiais compósitos a partir de ácido
lático biodegradável. As duas aplicações potenciais são na industria
têxtil e embalagens rígidas.
 Unternelhmen (start-up austríaca) novo processo que converte
glicerina em ac. lático
Adelaide Antunes
Ácidos
 C3 – Ácido Acrílico
 O ácido acrílico e seus ésteres são monômeros versáteis.
 Arkema (Fr) – instalação de uma planta piloto em seu centro de P&D
para produção de bioacrílicos. O processo usa catalisador de
zircônia.
 PXBIO Biotechnologies (EUA)em parceria com Dow Chemical –
escala de demonstração do ácido bioacrílico –– previsto para 2013.
Usa a tecnologia Efficiency Directed Genome Engineering para
reduzir custos (85%)
 Rhoadia Coatis projeto de acrílico verde
 BASF (DE), Cargill(US), Novozymes (DN) parceria no projeto de ac.
Bioacrílico via ac. 3-hidroxipropiônico.
Adelaide Antunes
Ácidos
 C3 – Ácido Propiônico
 Usado na preservação de grãos (alimentação) e vários
produtos inclusive a vitamina E.
 Swedish Perstorp & Lund University(Sueca) – P&D para ácido
propiônico e 3-hidroxipropriônico.
 C3 – Ácido Pirúvico ( precursor do ácido lático)
 Tianfu Biochemical Technology Co Ltd (China) – projeto para
construir uma planta de 1.500 t/a. O projeto usará a tecnologia
enzimática.
 Deinove(FR) desenvolvimento processo verde para ac. pirúvico e
ac. fórmico
Adelaide Antunes
Ácidos
 C4 – Ácido Succínico “Building block”
 Diversas companhias e Universidades: P&D rotas
fermentativas para sua produção
 DSM (NL) com a Roquette (Fr)
 Rice University (US) licencia processo que emprega Escherichia
coli geneticamente modificada
 University of Georgia (US) licencia um processo que permite um
aumento significativo na produção usando enzima piruvato
carboxilase .
Adelaide Antunes
Ácidos
 C4 – Ácido Succínico
 Bioamber (jv da DNP Green Technology e Agro-industrie
Recherches et Developpements) – primeira planta de ácido
biosuccínico do mundo – 2.000 M t/a (fermentação de várias
matérias- primas renováveis). A Bioamber tem parceria com a
Evonik para desenvolvimento do catalisador para o ac. biosuccínico
 MBI (EUA) – processo com nova bactéria Actinobacillus
succinogenes para produzir ácido succínico.
 BASF Future Business aliança com Purac, para produção em escala
comercial de ácido biosuccínico . Formaram JV: SUCCINITY
capacidade prevista 10.000t/a até final de 2013 na Espanha
Adelaide Antunes
Ácidos
 C4 – Ácido Fumárico
 Imporporado na alimentação de ruminantes, melhorando a taxa de
crescimento em 10% e reduzindo a emissão de gás metano, que é
importante em países como a Nova Zelândia
 Jiangsu Polytechnic University of China patenteou uma tecnologia verde
para produzir ácido fumárico em conjunto com o DL-málico
 C6 – Ácido Cítrico
 Cargill (BR) iniciou a produção no ano 2000 com 30.000 t/ano. por
processo submerso de fermentação da glicose.
 Tate & Lyle (BR) comprou a unidade de ácido cítrico da Bayer em 2002.
 A Tate&Lyle e a Cargill são, respectivamente, a primeira e terceira maiores
fabricantes de ácido cítrico do mundo
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Ácidos
 C6 – Ácido Adípico
 The American Verdezyne – desenvolveu bioprocesso.
 Fermentação em uma etapa empregando engenharia combinatória.
promete reduzir os custos de pelo menos 20%.
 A empresa tem parceria estratégica com a Premiere Fibers (US)
(lider global) para suprir esta empresa para produção de nailon 6,6
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Olefinas
 Eteno
 de etanol para produção de PE no Brasil.
 Braskem desde 2010 em Triunfo (líder em Biopolímero)
 OBS: projeto no Brasil, da Dow Chemical em parceria com Mitsui
adiado por conta dos projeto da Dow nos EUA (de usar o shale gas)
 de etanol para produção de PVC no Brasil
Solvay: projeto etanol para produção eteno para PVC no Brasil.
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Olefinas
 Propeno
 Mitsui Chemicals (JP), Cereplast (US), Global Energies (UK) –
desenvolvendo técnicas para permitir a produção de propileno por
meio de um novo bioprocesso .
 BRASKEM prevista 30.000t/a a partir de 2013 de propeno de
etanol de cana de açucar para PP verde
 Butadieno
 American Arzeda e a Universidade de Washington – P&D processo
de bio-butadieno utilizando enzimas projetadas.
 Versalis (IT) memorando de entendimento com Genomatica(US)
Novamont (IT) para desenvolvimento de biobutadieno
 Synthos (polonesa) em parceria com a Global Energies (UK)
processo biológico para butadieno
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Biopolímeros/Bioplásticos
 O principal mercado da P&D de biopolímeros é embalagem
 Os principais produtores dos biopolímeros são: Biotec,
Novamont, Cereplast, Limagrain, Fkur, NatureWorks, Telles,
Mirel, Purac, Sphere e PSA. Produção de:
 PLA (polylactic acid),
 PHA (polyhydroxyalcanoate)
 PHB (polyhydroxybutyrate)
 Cargill ( subsidiária brasileira) prevista produção de
bioplástico
 Shiseido em colaboração com Braskem (Brazil) tem P&D em
bioPET e bioPP
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Biopolímeros/Bioplásticos
 Ácido Polilático
 NatureWorks LLC (grupo Cargill) – planta piloto com capacidade de
5.000 a 15.000 t/ano para novo grade de PLA para várias aplicações
 A marca IngeoTM é plástico 100% derivado de açúcar com
aplicação na área eletrônica, cosméticos, produtos de utilidade
doméstica com propriedades que varia de transparente e opaco e
resistência ao impacto comparado ao PS de médio impacto.
 NatureWorks – prevê nova planta de 140.000 a 150.000 t/ano
projeto em um dos seguintes países:
Tailândia, Singapura, Malásia, China, Europa e Brasil.
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Biopolímeros/Bioplásticos
 Ácido Polilático (cont.)
 Novamont (Itália) –70.000 t/a usa amido de milho
 Futerro (Bélgica) (jv Total Petrochemicals e Galactic) planta piloto
com 1.500 t/a a partir de beterraba.
Futerro pretendo combinar PLA com outros plásticos patenteando
aplicações para automóveis, agro-alimentícia e construção.
 LG Chem (Coréia) & KAIST University of Korea fermentação em
uma etapa (combinação de engenharia metabólica e enzimática)
para PLA e co-polímeros
 Faurecia (Fr) –consorcio de agro-cooperativas para produção de
fibras e biomaterial com matriz de PLA
Adelaide Antunes
Biopolímeros/Bioplásticos
 PBS –Polobutileno succinato
 Showa Highpolymer (EUA) – produz a marca Bionelle (polibutileno
succinato a partir de 1,4 butanodiol e ácido biosuccínico.) para uso
na agricultura, em sacolas e cortinas
 Mitsubishi Motors com o Aichi Industrial Technology Institute –P&D
para compósito de PBS (feito de 1,2-butanodiol e ácido succínico de
fermentação) misturado com fibra de bamboo para uso no seu novo
mini-carro.
 Há outras iniciativas para PBS por parte da Bioamber na Tailândia.
Adelaide Antunes
Conclusões
 Inovações baseadas em petroquímica Verde é crescente no
mundo e condicionada ao suprimento de petróleo e gás
natural.
 Os Governos dos países desenvovidos (Inglaterra, Japão,
EUA e Suécia) estão atentos há necessidade de investirem
em fontes renováveis
 Brasil
 Líder na produção de cana-de-açúcar
 É crucial que legislações e incentivos governamentais suportem
GPMEs para produção de bioplásticos cujas projeções para os
próximos 5 anos são promissoras.
Adelaide Antunes
Ano de 2010
 R$47,8 bilhões
Gastos do Governo + Empresas em P&D
R$1,2 Bilhão em P&D Verde
Brasil – 4 lugar no ranking mundial
Liderança: EUA, Emirados Árabes e China
Adelaide Antunes
Conclusões
 A produção de Biorenováveis está entre as 10 maiores
tendências das industria química global
 a articulação U-E é a chave para aceleração do processo
P&D aliada ao incentivo governamental.
Adelaide Antunes
Universidades & NITs
Adelaide Antunes
FORTEC
Adelaide Antunes
FORTEC
Adelaide Antunes
FORTEC
Adelaide Antunes
WIPO (OMPI) & INPI
INPI 2012
Projeto Piloto: Patentes
Verdes
Adelaide Antunes
3º Encontro da escola de Química Verde
Debate: Petroquímicos Verdes
OBRIGADA
Adelaide Antunes
abril 2013
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