Agenda Tecnológica Setorial – ATS

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Agenda Tecnológica Setorial – A T S
Química
Q UÍMICA
DE
R ENOVÁVEIS
PANORAMA ECONÔMICO
O
Ph
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Me
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N
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O
O
N
Centro de Gestão e Estudos Estratégicos
Ciência, Tecnologia e Inovação
Este texto integra um conjunto de documentos que
compõem o projeto Agenda Tecnológica Setorial (ATS),
que inclui:
Panorama Econômico Setorial
Panorama Tecnológico Setorial
Relatório Descritivo da Consulta Estruturada
Relatório Analítico da Consulta Estruturada
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Sumário
1. Introdução. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2. Demanda: principais drivers e projeções. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1. Principais drivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2. Potencial de mercado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3. Características econômicas do setor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4. Espaços de estruturação da indústria:
matérias-primas, tecnologias, produtos e estratégias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.1. Matéria-prima. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.1.1. A transição do carvão para o petróleo e gás natural na indústria química . . 19
4.1.2. O desafio das matérias-primas renováveis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.2. Tecnologias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.3. Produtos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.4. Estratégias e modelos de negócios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5. Atributos de competitividade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
6. Recomendações para a situação Brasileira. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
7. Considerações finais. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Referências bibliográficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Lista de Tabela
Tabela 1 – Bioplásticos – Distribuição da capacidade prevista (2016). . . . . . . . 13
Tabela 2 – Produtos químicos derivados de biomassa – empresas e potencial
comercial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Lista de Quadros
Quadros 1 – Perfis de empresas e perspectivas em relação à bioeconomia . . . . . . . . . . . . 29
Quadros 2 – Estratégias de inovação e competição na bioeconomia – Quadro analítico. . . 31
1. Introdução
Este documento apresenta e discute a estrutura de competição e a dinâmica econômica
e de inovação do setor de química baseada em matérias-primas renováveis. Em algumas
situações, esse setor costuma ser confundido imprecisamente com a denominação mais
ampla de química verde. No âmbito deste relatório, a química verde é entendida de
forma restrita como a química baseada em matérias-primas renováveis.1 O processo de
inovação em curso, que busca o desenvolvimento de uma indústria baseada em matérias-primas renováveis, faz parte de um movimento mais amplo que costuma ser designado como bioeconomia ou indústria dos produtos bioderivados (biobased industry).2
Este novo setor industrial encontra-se em processo de estruturação. Sua dinâmica de
concorrência é orientada pela inovação num ambiente ainda de elevado nível de incertezas. As vantagens comparativas brasileiras são expressivas, mas dependem de esforços
tecnológicos e empresariais para se tornarem vantagens competitivas na nova indústria
e darem ao país uma posição de destaque na indústria química do futuro.
Nos últimos anos, tem sido crescente o interesse em tecnologias que levem ao desenvolvimento de uma economia de baixo carbono. Aceita-se uma ideia geral de que os
sistemas tecnológicos construídos e consolidados durante o século XX estariam vivendo
um período de transição no qual, entre outras transformações, a sua base fóssil tenderia
a ser objeto de questionamento e busca de alternativas. A exploração industrial da biomassa para a produção de biocombustíveis, produtos químicos, materiais e energia se
inscreve nesse processo de transição.
O relatório limita-se ao segmento industrial voltado para a transição dentro do âmbito da
indústria química/petroquímica, considerando o sistema tecnológico que engloba os produtos hoje obtidos a partir de matérias-primas fósseis, em geral petróleo e gás natural.
Trata-se, portanto, de discutir a estrutura econômica e a dinâmica de um setor industrial
que tem como ambição avançar na substituição das matérias-primas fósseis, base da
indústria estruturada no século XX.
A transição em sistemas tecnológicos consolidados, como o de materiais e produtos
químicos, é um processo complexo (Geels, 2004; Berkout, 2004), que depende da estruturação de um novo regime de produção. Existem, como ponto de partida, indicações
no ambiente industrial de que uma demanda crescente se oferece como oportunidade
para os inovadores. Apesar de se apresentar como um setor ainda em estruturação, as
oportunidades para a indústria química baseada em matérias-primas renováveis são vis1
Para uma visão ampla do conceito de química verde, ver Química Verde no Brasil, 2010 – 2030 (CGEE, 2010).
2
Os termos bioeconomia e biobased industry têm sido definidos de diversas formas, mas em todas elas destaca-se o potencial
de inovação para a economia nas próximas décadas. Ver, por exemplo, OECD (2009); European Commission (2012); White
House (2012); Reddy et al. (2012).
7
Panorama Econômico
tas como expressivas e têm atraído a atenção de políticas governamentais e estratégias
empresariais. Na seção 2, discutem-se a dimensão e os principais drivers da demanda.
Na busca da demanda percebida, uma oferta encontra-se em estruturação. Na seção
3, discutem-se as características do setor, sublinhando-se as dimensões que dão um
caráter ainda indefinido à sua estrutura. Na compreensão da dinâmica de inovação do
setor, quatro espaços de estruturação devem ser destacados e discutidos. São eles: as
matérias-primas, as tecnologias de conversão da biomassa, a dinâmica de inovações em
produtos e as estratégias e modelos de negócios em experimentação. Na seção 4, os
quatro espaços são discutidos.
Os atributos de competitividade do setor são apresentados na seção 5, destacando-se
as recomendações e proposições que, à luz da análise desenvolvida com base na dinâmica de competição e inovação do setor em nível mundial, podem ser sugeridas para as
iniciativas de políticas industriais e de inovação no caso brasileiro.
Na seção 6, apresentam-se as considerações finais do estudo.
8
Complexo Industrial da Química
Química de Renováveis
2. Demanda: principais drivers e projeções
O ponto inicial para se compreender a demanda é a identificação dos grandes drivers que
dão corpo aos esforços de desenvolvimento dos processos inovadores e às iniciativas
de políticas, estratégias e modelos de negócio. Discutem-se inicialmente os principais
drivers e apresentam-se em seguida estimativas do potencial de mercado que têm sido
projetadas para a indústria de produtos bioderivados.
2.1. Principais drivers3
Diversos fatores podem ser vistos como determinantes do interesse crescente pela utilização de matérias-primas renováveis. Esses fatores sugerem que o processo tem perspectiva de vir a ter peso importante na indústria no decorrer do século XXI. Podem ser
citados como fatores de maior peso (Coutinho e Bomtempo, 2011; Bomtempo, 2010):
a. o potencial da biotecnologia industrial ou white biotechnology;
b. as restrições ambientais ao uso de matérias-primas fósseis;
c. a orientação das estratégias empresariais;
d. a perspectiva da inovação tecnológica como saída de crise.
A biologia está se tornando um poderoso vetor de dinamismo da economia mundial,
como base da inovação no século XXI (OECD, 2009). A evolução dos conhecimentos
em biologia contribui para maior utilização das biomassas, seja na preparação e produção de matérias-primas, seja no desenvolvimento de novas tecnologias de conversão.
Novos conhecimentos baseados em engenharia genética, novos processos fermentativos e enzimáticos estarão crescentemente disponíveis. Além da otimização e evolução
de processos já conhecidos, a chamada biologia sintética surge como uma poderosa
ferramenta que pode permitir o desenho de rotas metabólicas inovadoras (UK Synthetic
Biology Roadmap, 2012). Assim, torna-se possível obter diretamente novas moléculas
ou moléculas já conhecidas que antes exigiam múltiplas etapas reacionais. Esse potencial, além de ter despertado o interesse de numerosas startups que tentam viabilizar comercialmente os conceitos da biologia sintética, tem influenciado e modificado a própria
agenda americana de financiamento à inovação (DOE, 2013; Regalbuto, 2011).
A questão ambiental é sem dúvida outro fator de peso no aumento do interesse pelas matérias-primas renováveis. Apesar das dificuldades políticas que têm cercado as decisões
dos grandes fóruns internacionais, pode ser tomada como consensual a ideia de que as
3
Este item retoma e atualiza a discussão apresentada em Coutinho e Bomtempo (2011) e Bomtempo (2010).
9
Panorama Econômico
restrições ambientais às tecnologias ligadas ao aquecimento global serão crescentes nas
próximas décadas. Nos últimos anos, a situação da economia mundial não tem efetivamente favorecido a adoção de regulação restritiva aos produtos de origem fóssil, o que
facilitaria a entrada e difusão dos produtos bioderivados. Entretanto, o quadro regulatório
continua a ter como tendência a transição da estrutura industrial na direção de uma base
de baixo carbono. No que se refere especificamente aos bioprodutos, diversos mecanismos têm sido colocados em prática, principalmente na Europa, Estados Unidos e Japão.
Entretanto, na avaliação de Hermann et al. (2011), a efetividade da maioria deles para a
difusão dos produtos biobased ainda não se fez sentir ou é apenas ligeiramente positiva.
Existiria, portanto, um espaço de evolução e aprimoramento dos mecanismos regulatórios
que poderiam favorecer a difusão dos produtos da bioeconomia.
As orientações estratégicas definidas por algumas empresas importantes reforçam o
processo de construção de uma indústria baseada em biomassa. Alguns exemplos podem ser destacados no âmbito da atual indústria química.4 A DuPont estabeleceu, no final dos anos 1990, princípios de sustentabilidade para a sua trajetória de crescimento no
século XXI que se baseiam fortemente na biotecnologia e na utilização de matérias-primas renováveis (West, 1999; Holliday, 2001). A DSM é outra empresa química que tem
estabelecido com clareza princípios de atuação voltados para a transição do fóssil para
os biorrecursos (Sijbesma, 2011; Kirchbaum e Wubbolts, 2010). Mais recentemente, a
BASF também passou a identificar em seus documentos estratégicos a biotecnologia
e as matérias-primas renováveis como bases do crescimento futuro da empresa (Lane,
2012). Outros exemplos de incorporação crescente da dimensão verde nas estratégias
corporativas na indústria química podem ser citados: Dow, Solvay, Mitsubishi e, no caso
brasileiro, Braskem. Uma pesquisa recente (Burr, 2013; Baker, 2013), realizada com
empresas químicas e petroquímicas em âmbito mundial, identificou, entre 190 respondentes, que 45% dos produtores de produtos químicos básicos e intermediários desenvolvem atualmente atividades de pesquisa e desenvolvimento (P&D) em matérias-primas
renováveis. No mesmo grupo, 36% das empresas declaram comprometimento estratégico com o uso de matérias-primas renováveis e 26% estão investindo na construção
de unidades de produção a partir de renováveis. Pode-se, portanto, tomar como ponto
de partida que iniciativas voltadas para a utilização de matérias-primas renováveis estão
incorporadas por numerosas empresas químicas e são, cada vez mais, centrais para as
empresas líderes do setor.
No campo das estratégias, não pode deixar de ser percebida a importância de segmentos utilizadores chaves (end users), como embalagens, automóveis, higiene e limpeza
e outros segmentos de bens finais. Esses segmentos não são, como regra, clientes
diretos da indústria química. Mas podem ter um papel central como fontes funcionais
das inovações em bioprodutos. Como estudos clássicos em inovação demonstram (von
Hippel, 1988; 2005), o agente dinâmico no desenvolvimento das inovações nem sempre
é o produtor, deslocando-se em diversas situações para outros agentes, como fornece4
As estratégias das empresas estabelecidas, assim como de potenciais entrantes na biobased industry, serão apresentadas e
discutidas na seção 4 deste relatório.
10
dores e utilizadores finais. Os esforços da Coca-Cola com a chamada plantbottle, e mais
recentemente com a formação do Plant PET Technology Collaborative (PTC), envolvendo, além da Coca-Cola, Ford, Heinz, Nike e Procter and Gamble, indicam o papel crucial
que as estratégias de sustentabilidade dos end users representam como drivers da
demanda futura dos bioprodutos. O desenvolvimento do PE verde da Braskem foi fortemente apoiado na receptividade de end users como Natura, Toyota, Tetra Pack, Johnson
& Johnson, Procter & Gamble e outros. A Unilever tem como estratégia explícita reduzir
à metade o seu footprint no horizonte de planejamento em que as vendas atuais passem
de 40 a 80 bilhões de euros (Polman, 2012), o que representa uma demanda potencial
para a química renovável. Em outras palavras, uma oportunidade a ser explorada pela capacidade inovadora da indústria química que pode oferecer produtos e materiais capazes
de contribuir para que a Unilever atinja o objetivo fixado.
Potencialmente, movimentos de empresas como a Coca-Cola e outros end users de
grande peso têm efeito muito importante no estabelecimento de novos conceitos que
podem se difundir pela economia. O segmento de embalagens sustentáveis, por exemplo, é visto como um campo de muitas iniciativas das empresas mais diretamente ligadas
ao consumidor final, como os produtores de alimentos e os grandes distribuidores, o que
sugere oportunidades de atuação para as empresas capazes de oferecer novos materiais e novos conceitos de embalagens.
No caso da indústria automobilística, duas tendências fortes influenciam as perspectivas
da utilização de produtos derivados de matérias-primas renováveis. A primeira refere-se à
redução de emissões e melhora de eficiência ambiental dos carros. Nesse ponto, os biocombustíveis encontram-se em competição com os carros elétricos que são atualmente
objeto de estratégias específicas da indústria automobilística ou de outras soluções que
afetem a organização do sistema de transporte e mobilidade urbana. No que se refere aos
materiais estruturais, algumas montadoras anunciam em seus relatórios de sustentabilidade metas de utilização de materiais biobased, como é o caso da Toyota, que tem como
meta utilizar materiais renováveis ou reciclados em 15% das peças em resinas.
A segunda tendência forte está relacionada às perspectivas de crescimento da indústria
hoje voltadas, em sua parte mais dinâmica, para os mercados emergentes. Nesses mercados, a necessidade de reduzir custos e produzir carros adaptados às condições locais
abre oportunidades de inovações nos materiais e nos modelos de negócios que podem
oferecer também oportunidades aos biocombustíveis e bioprodutos.
Finalmente, cabe valorizar o papel da utilização de matérias-primas renováveis como
parte das inovações tecnológicas que devem constar da estratégia de saída de crise. As
linhas de financiamento à inovação desenvolvidas nos Estados Unidos para biocombustíveis e bioprodutos são estruturadas explicitamente, ao lado dos objetivos de segurança
de abastecimento e redução da dependência, como plataformas de construção de uma
base tecnológica visando estabelecer uma posição de liderança na bioeconomia do século XXI, como atestam os programas dos Departamentos de Energia (DOE), Agricultura
11
Panorama Econômico
(USDA) e Defesa (DOD).5 Em maior ou menor grau, identificam-se diversas iniciativas
nacionais de políticas voltadas para a transição para a bioeconomia (Kircher, 2012). Economistas estudiosos dos grandes ciclos tecnológicos como estruturação da dinâmica
do capitalismo colocam a chamada green economy no centro da recuperação da atual
crise econômica e da construção de uma possível nova era de ouro de crescimento da
economia mundial (Perez, 2012, 2011).
2.2. Potencial de mercado
O principal uso das matérias-primas renováveis ainda é muito mais expressivo para a produção de biocombustíveis do que para produtos químicos. Entretanto, enquanto as taxas
de crescimento dos biocombustíveis são estimadas em torno de 10% a.a., as taxas
para os bioprodutos costumam se situar acima de 20% a.a. Além disso, os estudos de
impactos e efeitos ambientais têm sido favoráveis aos bioprodutos em comparação com
os biocombustíveis (Hermann et al., 2011) e a própria viabilidade econômica parece ser
favorecida nos mercados de bioplásticos e outros bioprodutos que permitem margens
maiores e eventualmente prêmios em relação aos similares de base fóssil. A produção
integrada de biocombustíveis e bioprodutos em biorrefinarias continua sendo um conceito em construção que deve contribuir para a estruturação da indústria do futuro baseada
em biomassa
Diversas estimativas têm sido divulgadas sobre o mercado potencial de polímeros e
produtos químicos baseados em biomassa (Shen et al., 2009; USDA, 2008; Patel et
al., 2006; Raschka e Carus, 2012; IEA Bioenergy Task 42, 2012; De Jong et al., 2012,
entre outras fontes). O potencial de substituição para um grupo de produtos químicos
de grande volume, considerando condições favoráveis de mercado, foi estimado pelo
chamado projeto BREW (Patel et al., 2006) em cerca de 113 milhões de toneladas até
2050. Isso representaria 38% de toda a produção da química orgânica. Na hipótese mais
conservadora, o estudo estima um mercado ainda expressivo da ordem de 26 milhões
de toneladas, o que corresponderia a 17,5% da química orgânica (Patel et al., 2006). A
produção atual da indústria química, incluindo também produtos inorgânicos, é da ordem
de 330 milhões de toneladas anuais (De Jong et al., 2012).
Na avaliação do potencial de mercados dos bioprodutos, costuma-se separar os bioplásticos e os demais produtos químicos. A capacidade de produção atual dos bioplásticos é
da ordem de 1 milhão de toneladas/ano, o que se situa em torno de 1% da capacidade
global dos plásticos convencionais. Entretanto, prevê-se para os próximos anos uma
taxa de crescimento anual da ordem de 31% (European Bioplastics Association, 2012),
o que resultaria, em 2016, numa capacidade de produção de cerca de 6 milhões de tone-
5
Referências e detalhes sobre esses programas podem ser encontrados em diversos documentos disponíveis em <www.doe.
gov> e <www.usda.gov>. Uma visão abrangente do programa americano de biomassa pode ser visto em The Biomass Program
Today: working across the supply chain, disponível em <http://www1.eere.energy.gov/biomass/pdfs/biomass_walkthrough.
pdf>. A visão estratégica dos Estados Unidos para a bioeconomia está apresentada em White House (2012).
12
ladas. A perspectiva de manutenção de taxas de crescimento dessa ordem, sustentada
pelos drivers discutidos anteriormente, tem atraído o interesse das empresas.
É importante destacar os principais tipos de bioplásticos que devem contribuir para o
crescimento da oferta nos próximos anos, pelo menos no curto e médio prazos. Na tabela 1, apresentam-se os principais bioplásticos que devem ser produzidos em 2016 e
a distribuição das capacidades instaladas. A maior parte corresponde aos bioplásticos
não biodegradáveis, ditos drop-in,6 como bio-PE (100% renovável) e bio-PET (atualmente com 30% de material renovável), cujas capacidades de produção podem atingir nos
próximos cinco anos mais de 500 mil toneladas cada. Outros drop-ins, como PP, PA e
PVC, são esperados no mercado nos próximos anos. As taxas de crescimento dos bioplásticos biodegradáveis, não drop-in, como PLA e PHA, devem se manter expressivas,
mas isso não impedirá que esse grupo de bioplásticos perca espaço para os não biodegradáveis nos próximos anos.
Tabela 1 – Bioplásticos – Distribuição da capacidade prevista (2016)
Bioplástico
Participação em capacidade (%)
BIO PET 30 (30% renovável)
80,1
BIO PE
4,3
BIO PA
1,2
Outros não biodegradáveis
1,0
Total não biodegradável (A)
86,6
PLA
5,1
Poliésteres biodegradáveis
2,7
Blendas com amido
2,5
PHA
2,5
Outros biodegradáveis
0,6
Total biodegradável (B)
13,4
Total (A + B)
100
Fonte: European Bioplastics Association (2012)
No caso dos produtos químicos bioderivados, em sua maioria considerados building blocks (básicos e intermediários) para a conversão em produtos finais, listam-se numerosos
produtos com projetos identificados. Na tabela 2, apresenta-se uma lista desses produtos, incluindo as principais empresas envolvidas. Alguns desses produtos encontram-se
em produção comercial ou pré-comercial e já demonstram efetivo potencial de crescimento. Outros são vistos como produtos ainda em pipeline, com potencial comercial
dependendo de desenvolvimentos tecnológicos e comerciais. Na seção 4, a natureza
dos produtos será discutida em subseção dedicada à análise da evolução dos produtos
como espaço de estruturação da indústria.
6
O termo drop-in refere-se a produtos, biocombustíveis ou bioprodutos, que podem ser utilizados em substituição aos produtos
de base fóssil sem necessidade de qualquer adaptação na infraestrutura de distribuição e equipamentos de transformação
e utilização. Os produtos drop-in utilizam integralmente os ativos complementares já instalados e desenvolvidos pela atual
estrutura industrial.
13
Panorama Econômico
Tabela 2 – Produtos químicos derivados de biomassa – empresas e potencial comercial
Produtos
1 Metanol
Ácido fórmico
Metano
Gás de síntese
2 Eteno
Acetato de etila
Etanol
Etilenoglicol
Ácido glicólico
Ácido acético
3 Ácido láctico
Ácido acrílico
Glicerol
3-hidroxi-propiônico
Propeno
Epicloridrina
1,3 propanodiol
n-propanol
Isopropanol
Lactato de etila
Propileno glicol
4 n-butanol
1,4 butanodiol
Isobutanol
Iso-buteno
Metaacrilato de metila
Ácido succínico
Isobuteno
5 Furfural
Ácido itacônico
Xilitol
Isopreno/farneseno
Ácido glutâmico
Ácido levulínico
6 Sorbitol
Ácido adípico
Lisina
Isosorbide
Ácido glucárico
Ácido cítrico
FDCA
Caprolactama
NPHA
Para - xileno
Ácidos dicarboxilícos
Derivados de ácidos
graxos
Empresas
BioMCN, Chemrec
Maine
Muitas empresas
BioMCN, Chemrec
Braskem, Dow/Mitsui, SongyuanJi
Zeachem
Muitas empresas
India Glycols, Greencol
Metex
Wacker, Zeachem
Purac, Natureworks, Galactic, Henan Jindan, BBCA
Cargill, Perstorp, OPX Bio, Dow, Arkema
Muitasempresas
Cargill
Braskem, Mitsubishi, Mitsui
Solvay, Dow
DuPont/Tate&Lyle
Braskem
Genomatica, Mitsui
Vertec
ADM, Oleon/BASF
Cathay, Butamax, Butalco, Cobalt/Rhodia
Genomatica com M&G, Mitsubishi, Tate&Lyle
Butamax, Gevo
Gevo/Lanxess,
Lucite/Mitsubishi, Evonik/Arkema
BioAmber, Myriant, BASF/PURAC, DSM/Roquette, PTT Chem/Mitsubishi
Gevo/Lanxess
Muitas empresas
Qingdao, Itaconix
Danisco/Lenzing, Xylitol Canada
Goodyear/Genencor, GlycosBio, Amyris
Global Biotech, Melhua, Fufeng, Juhua
Maine, Avantium, Segetis, Circa
Roquette, ADM
Verdezyne, Rennovia, BioAmber, Genomatica
Global Biotech, Evonik/Rus, BBCA, Draths, Ajinomoto
Roquette
Rivertop
Cargill, DSM, BBCA, Ensign, TTCA, RZBC
Avantium
DSM
Metabolix, Meridian, Tianjin,
Gevo, Draths, UOP, Annellotech, Virent
Cathay, Evonik
Potencial
Crescimento
Pipeline
Crescimento
Crescimento
Crescimento
Pipeline
Crescimento
Crescimento
Pipeline
Crescimento
Crescimento
Pipeline
Crescimento
Pipeline
Pipeline
Crescimento
Crescimento
Pipeline
Pipeline
Crescimento
Crescimento
Crescimento
Pipeline
Crescimento
Pipeline
Pipeline
Crescimento
Pipeline
Crescimento
Pipeline
Crescimento
Pipeline
Crescimento
Pipeline
Crescimento
Pipeline
Crescimento
Crescimento
Pipeline
Crescimento
Pipeline
Pipeline
Crescimento
Pipeline
Crescimento
Croda, Elevance
Crescimento
Fonte: IEA Bioenergy Task 42 Biorefinery (2012)
14
3. Características econômicas do setor
O setor de bioprodutos derivados de matérias-primas renováveis deve ser analisado
como um setor emergente ainda sem estrutura industrial definida. A dinâmica de competição e inovação nesse setor segue, portanto, a lógica das indústrias emergentes. Para
justificar essa condição de indefinição estrutural, algumas características econômicas
podem ser destacadas:
a. grande número de projetos inovadores em competição, propondo soluções diferentes em resposta às oportunidades do ambiente;
b. incorporação de novas bases de conhecimento, em particular a biotecnologia avançada;
c. surgimento de numerosas startups apoiadas por grants e políticas de inovação e
por volumes expressivos de recursos de venture capital;
d. participação de empresas estabelecidas de diversas indústrias, além dos players da
própria indústria química;
e. envolvimento de um processo de transição de matéria-prima, o que gera incertezas
e leva a transformações de fundo na indústria. Matéria-prima é fator estruturante na
indústria química.
A tabela 2 (lista ilustrativa dos projetos inovadores para a obtenção de produtos químicos) destaca em boa medida o ambiente de variedade que envolve uma indústria em
formação e em busca de definições de conceitos dominantes. Incluindo tanto biocombustíveis quanto bioprodutos, a base de dados elaborada pelo site Biofuels Digest (Biofuelsdigest.com, 2013) conta com 138 empresas diferentes desenvolvendo projetos inovadores, a maioria em estágios piloto ou demonstração. Há soluções propostas para um
grande número de produtos que, se viabilizados comercialmente, trariam alternativas de
substituição de um amplo espectro de produtos da indústria de base fóssil. Entretanto,
na maioria dos casos citados não é possível indicar as inovações que vão ser efetivamente adotadas e difundidas pelo mercado.
Trata-se de um processo voltado para a geração de variedades que, dentro da dinâmica
da inovação,7 serão selecionadas ao longo do tempo e contribuirão para a construção da
futura indústria baseada em biomassa. Os projetos em desenvolvimento voltam-se para
a busca de melhores produtos, melhores processos e melhores matérias-primas (de
7
A dinâmica de inovação da indústria é retomada e atualizada neste relatório a partir de Bomtempo (2010) e Coutinho e Bomtempo
(2011). Uma revisão dos conceitos em economia da inovação que dão fundamentação teórica à discussão encontra-se em
Bomtempo (2010).
15
Panorama Econômico
preços mais baixos e estáveis, e de fácil disponibilidade) para a produção de biocombustíveis e de bioprodutos, que possam se apresentar como alternativas aos produtos de
base fóssil. Seguindo a denominação clássica de Abernathy e Utterback (1978), a quantidade e a diversidade das alternativas propostas sugerem que a tecnologia encontra-se
na fase fluida. Encontram-se ainda em definição processos e produtos que vão ocupar
parcelas expressivas de mercado. Por isso, as decisões na indústria se fazem ainda com
elevado grau de incerteza.
A análise das inovações de processo mostra em primeiro lugar uma amplitude de técnicas em desenvolvimento, utilizando diversas bases de conhecimento (indo da biotecnologia convencional de processos fermentativos e enzimáticos à biotecnologia avançada
que utiliza novos conhecimentos em biologia sintética, passando pela catálise, pelos
processos de síntese química e processos termoquímicos). A variedade de processos
aponta ainda para a presença de empresas com backgrounds variados de conhecimento
e que tradicionalmente não estavam presentes nos mercados de energia e de química. É
o caso das empresas de biotecnologia, algumas com histórico de desenvolvimentos importantes em outras indústrias, como a médico-farmacêutica. A incorporação da biotecnologia sintética representa uma nova base de conhecimento que desafia fortemente a
indústria química e a coloca em competição com novas empresas detentoras dessa base
de conhecimento, mas sem competências na produção em escala e comercialização.
A variedade do perfil das empresas envolvidas é notável. Entre as empresas envolvidas
nos projetos inovadores (tabela 2), destaca-se a presença de numerosas startups de
base tecnológica, em geral saídas de universidades. Essas empresas têm sido financiadas nas fases iniciais de desenvolvimento (prova de conceito, piloto, demonstração) por
grants de agências públicas, complementados frequentemente por recursos de venture
capital. Os fundos de venture capital têm se interessado pelas oportunidades da economia verde e em particular pela indústria baseada em biomassa.8 A presença de startups e
o interesse do venture capital reforçam o caráter emergente do setor e a sua indefinição
estrutural.
A entrada das startups no setor biobased apoia-se naturalmente no seu conhecimento
tecnológico de base: empresas de biotecnologia, com experiência anterior em outras
indústrias, como a médico-farmacêutica, ou criadas diretamente para atuar na bioeconomia, ao lado de startups com bases de conhecimento em química e engenharia química.
Um grupo expressivo de participantes é o formado pelas empresas da indústria química.
Identificam-se empresas cujo processo de transformação da base produtiva já incorpora
em boa medida a biotecnologia e as matérias-primas renováveis como foco estratégico (DuPont e DSM), ao lado de empresas ainda identificadas com a indústria química/
petroquímica (Braskem, Dow, BASF, Solvay, Lanxess). O setor de produtos químicos
renováveis tem atraído ainda empresas identificadas com ingredientes para a indústria
8
Apesar de uma queda expressiva em relação a 2011, o volume de recursos aplicados nos Estados Unidos pelo venture capital
no segmento dito de Tecnologias Limpas (Clean Tech), em 2012, foi de US$ 6,46 bilhões, dos quais 14,8% foram destinados
para biocombustíveis (LaMonica, 2013).
16
de alimentos (Purac, Roquette, Tate & Lyle) e empresas do agronegócio (ADM, Bunge,
Cargill). Devem ser mencionadas ainda as empresas de petróleo e gás que, voltadas
principalmente para os biocombustíveis, têm construído negócios importantes no processamento industrial de biomassa, muitas vezes em associação com startups ou com
empresas químicas destacadas na tabela 2. É o caso notadamente de Shell, BP, Total,
Neste Oil e Petrobras. Por fim, as empresas da indústria de papel e celulose (Stora Enso,
UPM, Borregaard, Fibria) têm crescentemente se interessado pela diversificação de seu
core business a partir do expressivo know-how que acumulam no cultivo, tratamento e
processamento de recursos florestais.
Esse grupo variado de empresas – de uma pequena startup de base tecnológica a uma
gigante do agronegócio – representa na verdade um portfólio de competências complementares que devem ser combinadas no processo de estruturação do setor. A natureza
das estratégias e dos modelos de negócios colocados em prática pelos diferentes perfis
de empresas será discutida na seção 4.
Além das características econômicas mencionadas até agora – grande número e variedade de projetos inovadores, incorporação de novas bases de conhecimento, presença
de startups e do venture capital, e participação de entrantes de diversas indústrias –,
uma quinta dimensão completa o quadro de um setor em estruturação: a transição de
matéria-prima.
A matéria-prima é um fator estruturante histórico na indústria química. Em transições
anteriores – o surgimento do carvão como matéria-prima e a passagem do carvão para o
petróleo/gás –, o processo de adoção da matéria-prima representou também mudanças
estruturais importantes. Uma discussão dos aspectos estruturais envolvidos nas transições de matéria-prima e das especificidades das matérias-primas renováveis é desenvolvida na seção 4.
As características econômicas discutidas nesta seção trazem evidências de que o setor
deve ser visto como uma indústria emergente cuja estrutura encontra-se em processo
de construção. A competição nessas condições se dá pela inovação e pela capacidade
dos inovadores em atuarem para moldar a estrutura do setor. O processo de estruturação da indústria pode ser entendido como o resultado da interação de quatro dimensões:
matérias-primas, tecnologias, produtos e estratégias, e modelos de negócio. Esses espaços de estruturação – discutidos a seguir – permitem identificar a formação da oferta
do setor.
17
Panorama Econômico
4. Espaços de estruturação da indústria:
matérias-primas, tecnologias, produtos e estratégias
A estruturação da oferta do setor de bioprodutos depende da evolução, ainda em curso,
de um conjunto de variáveis. Esse processo evolutivo busca encontrar respostas aos
múltiplos problemas a serem superados para se viabilizar e consolidar comercialmente
as oportunidades identificadas. Neste relatório, considera-se que essas soluções dependem de quatro espaços de estruturação que são, com efeito, espaços de inovações interdependentes. A estruturação da oferta do setor depende da dinâmica de inovação em:
a. matérias-primas;
b. tecnologias de conversão da biomassa;
c. produtos;
d. modelos de negócio e estratégias.
À medida que os espaços de estruturação evoluam, o nível de variedade na indústria
tende a diminuir. A consolidação de uma indústria passa pela busca de conceitos dominantes (Abernathy e Utterback, 1978) que propiciem o seu amadurecimento estrutural.
Discutem-se a seguir as dinâmicas dos quatro espaços de estruturação identificados.
4.1. Matéria-prima9
A adoção de um tipo de matéria-prima deve ser vista como um elemento que exerce
influência importante na estrutura da indústria. Por isso, a transição de um tipo de matéria-prima para outro é um tema central na história da indústria química orgânica. Segundo
Spitz (1988), a história da indústria química orgânica sugere que a disponibilidade de
matéria-prima, muito mais do que a tecnologia ou o mercado, tem sido o direcionador
chave da indústria.
Assim, a disponibilidade de grandes quantidades de derivados do carvão na segunda
metade do século XIX permitiu a produção de corantes e produtos farmacêuticos. Da
mesma forma, a disponibilidade de grandes quantidades de hidrocarbonetos reativos,
gerados pelo refino de petróleo, levou à criação dos petroquímicos nos anos 1930. A
disponibilidade seria então, na perspectiva histórica, a condição de base para a adoção
de uma matéria-prima industrial.
9
A discussão sobre matéria-prima é feita a partir de Bomtempo (2012).
18
4.1.1. A transição do carvão para o petróleo e gás natural na indústria química
O surgimento da petroquímica, que representou a substituição do carvão por petróleo
e gás natural, pode trazer alguns elementos para refletir sobre o processo de transição
de uma matéria-prima para outra e levantar pontos que podem ser úteis para entender
alguns dos problemas de incorporação das matérias-primas renováveis. A consolidação
da petroquímica se dá efetivamente a partir da definição da natureza das matérias-primas. A produção de químicos a partir de petróleo inicia-se nos Estados Unidos nos anos
1920. Exxon (Standard Oil), Shell, Union Carbide e Dow identificaram oportunidades na
exploração do eteno. Até então, o offgas do refino era usado apenas como combustível,
mas a sua disponibilidade crescente e o potencial reativo das moléculas motivaram algumas empresas a trabalharem no desenvolvimento de novos usos.
Entre 1921 e 1939, a produção de químicos orgânicos não derivados do carvão passou
de 21 milhões de libras (US$ 9,3 milhões) para 3 bilhões de libras (US$ 394 milhões)
(Spitz, 1988): a base de matérias-primas da indústria química se transformava rapidamente.
No entanto, a indústria química na época via com desconfiança a perspectiva de se tornar
dependente do petróleo e de suas poderosas empresas. Nos anos 1930, ao anunciar o
nylon como uma grande inovação, a DuPont sublinhava, ao lado das extraordinárias propriedades do novo material, o fato de que poderia ser obtido a partir de carvão, ar e água.
Lembre-se que a produção industrial de nylon inicia-se em 1937, quando a produção de
químicos derivados do petróleo crescia rapidamente (Spitz, 1988; Bomtempo, 1994).
Na Europa, onde o desenvolvimento da carboquímica era mais forte, a adesão à petroquímica é um pouco mais lenta. ICI, o grande conglomerado inglês da indústria química,
apresentava, ainda em 1944, carvão, petróleo e biomassa como matérias-primas alternativas a serem combinadas de forma complementar nas suas linhas de produtos.
Na Alemanha, terra da carboquímica, a transição se dá nos anos 1950, durante o processo de reconstrução industrial do pós-guerra. Em 1953, a BASF se associa à Shell e
assim se forma a ROW (Rheinische Olefinwerke), dedicada à produção de petroquímicos
básicos. Na mesma época, as duas outras grandes empresas químicas alemãs – Bayer e
Hoechst – também aderem ao petróleo. Apesar disso, o carvão foi sendo deslocado lentamente na Alemanha. Em 1960, apenas 40% da química orgânica alemã era baseada em
petróleo ou gás natural, contra 80% nos Estados Unidos (Stokes, 1994; Spitz, 1988).
Bennet e Pearson (2009) descrevem a transição do carvão para o petróleo no Reino
Unido e identificam um processo que se estendeu por cerca de 30 anos, completando-se
apenas no começo dos anos 1970.
A mudança de matéria-prima trouxe desafios para os competidores estabelecidos
e oportunidades para novos entrantes. As características estruturais da indústria
19
Panorama Econômico
foram redefinidas. Por influência dos conhecimentos de engenharia química desenvolvidos para refino do petróleo, a concepção das unidades industriais se modifica
em diversos aspectos, e em particular pela adoção de novos patamares de economia
de escala.
Ocorreu ainda uma redefinição geográfica, com deslocamento do polo dinâmico da indústria – antes Europa, na carboquímica – para os Estados Unidos, com o advento de
petróleo e gás natural como matérias-primas predominantes. Assim, a competição na
indústria se redefine com o surgimento de novos líderes (países e empresas) e perdas
de posições dominantes.
4.1.2. O desafio das matérias-primas renováveis
O primeiro ponto, que representa uma grande diferença com os processos de transição
anteriores, é que a disponibilidade de matérias-primas renováveis não é um dado que
facilita – ou mesmo induz – a transição. No caso da biomassa, a disponibilidade deve ser
construída. A natureza e a composição causam dificuldades para a indústria que se desenvolveu processando fluidos (líquidos e gases) e deve rever seus processos para lidar
também com sólidos de processamento mais difícil. A produção dispersa em grandes
áreas desafia as cadeias de suprimento e a logística. A competição com outros usos de
algumas das matérias-primas renováveis cria dificuldades adicionais, tanto econômicas
quanto éticas, no caso dos alimentos. A escala de produção, a sazonalidade e a influência dos ciclos climáticos geram incertezas para os operadores industriais, que podem ser
levados a rever seus conceitos de escala e de eficiência operacional. A interrupção da
atividade industrial por conta da entressafra é uma restrição importante para a concepção atual de indústria intensiva em capital.
A busca da matéria-prima “ideal” é foco estratégico das empresas envolvidas na bioeconomia. Em todas as suas apresentações, as startups de base tecnológica sublinham
sempre a posição e visão em relação às matérias-primas utilizadas. Existe sempre um
esforço de mostrar flexibilidade em relação às matérias-primas potenciais. Ao mesmo
tempo, grandes empresas com interesse na bioeconomia – como BP, Shell, Dow, Petrobras, Bunge, ADM e outras – têm realizado movimentos estratégicos de posicionamento
na competição pelas fontes mais promissoras de matérias-primas. É notável que essas
empresas tenham se envolvido com o agronegócio no Brasil e se tornado, de certa forma, “plantadores de cana”.
A cana-de-açúcar é a matéria-prima de referência para a bioindústria hoje. Como a biotecnologia e os processos fermentativos e enzimáticos são centrais para as tecnologias
de conversão em desenvolvimento, a oferta estruturada de substratos fermentáveis se
torna estratégica para a viabilização dos projetos inovadores. Isso explica dois movimentos importantes no processo de estruturação da indústria:
20
• o grande interesse pelas fontes existentes de plantas sacarídeas, o que tem motivado a inserção no Brasil de um amplo espectro de empresas, incluindo startups e
incumbentes.
• o grande interesse, reforçado nos últimos anos, pelo desenvolvimento dos açúcares de segunda geração, que são os açúcares derivados dos materiais lignocelulósicos (Bomtempo, 2011).
Ao mesmo tempo, diversas fontes de matérias-primas se apresentam com algum potencial, mas com dificuldades que desafiam os esforços inovadores de pesquisadores e
empresas: resíduos florestais e agrícolas, resíduos urbanos, florestas energéticas, algas,
novas culturas energéticas.
Múltiplas oportunidades existem em matérias-primas renováveis. Todavia, a estruturação
de uma oferta articulada às correspondentes tecnologias de conversão, aos produtos e
aos modelos de negócio é uma construção que desafia a capacidade inovadora da indústria. Destaque-se que, ao contrário de transições anteriores, a utilização de matérias-primas renováveis não é movida pela disponibilidade abundante de moléculas reativas. A
estruturação da disponibilidade faz parte do processo de inovação que busca construir a
indústria do futuro.
A estruturação da oferta de matérias-primas passa por desenvolvimentos na parte da
tecnologia agrícola (produtividade, características), na estruturação logística da cadeia
produtiva (Frohling et al., 2011) e no tratamento da biomassa para obtenção dos produtos de partida a serem processados pelas tecnologias de conversão.10 As tecnologias de
conversão, por sua vez, são igualmente um espaço de estruturação em evolução.
4.2. Tecnologias
A evolução das tecnologias de conversão é particularmente importante como espaço de
estruturação da indústria. As iniciativas de entrada na indústria são em geral motivadas
por um conhecimento científico-tecnológico de base que um ator vislumbra como oportunidade de aplicação para explorar o potencial das matérias-primas renováveis. No caso
das startups, o conhecimento tecnológico de base é, como regra, o ponto de partida.
Compreende-se, assim, que essas empresas procurem demonstrar um certo grau de
flexibilidade em relação às matérias-primas, e em alguns casos considerem até mesmo
a utilização de matérias-primas fósseis como forma de garantir a aplicação da tecnologia
de conversão que é, em última instância, o conhecimento central que podem valorizar no
mercado.
10
Para mais detalhes sobre os aspectos tecnológicos envolvidos no desenvolvimento das matérias-primas renováveis necessários
para estruturar a oferta, ver o Panorama Tecnológico que faz parte da ATS Química Verde.
21
Panorama Econômico
A LanzaTech, por exemplo, uma empresa que vem merecendo grande destaque como uma
das empresas mais promissoras entre as startups da nova indústria, sublinha com clareza
em suas apresentações que sua tecnologia de fermentação de gases (CO2, CO, H2) é
adaptável a diversas fontes de matérias-primas: offgas de processos industriais, gases
obtidos por gaseificação e até mesmo a partir do gás natural (Holmgren, 2012).
A adoção de uma tecnologia de conversão tem relação direta com as matérias-primas,
e reciprocamente. Os processos biotecnológicos vão exigir açúcares ou substratos fermentáveis. A utilização de resíduos urbanos como matéria-prima se associa naturalmente a tecnologias de gaseificação. No sentido oposto, a disponibilidade de gás natural
abundante e a preço interessante nos Estados Unidos, em decorrência do shale gas,
tem levado algumas empresas cuja base tecnológica é a gaseificação a abandonar a biomassa como matéria-prima. As dificuldades de desenvolvimento tecnológico e viabilização econômica a partir da biomassa foram aparentemente resolvidas pela adoção do gás
natural. Na mesma linha, a disponibilidade de gás natural tem levado ao surgimento de
empresas inovadoras, algumas baseadas em biotecnologia avançada, utilizando já como
proposta inicial o gás natural no lugar de biomassa (Bullis, 2012).
No desenvolvimento recente da indústria, as tecnologias de conversão foram o foco dos
inovadores. A agenda dos biocombustíveis, um mercado de grande volume, contribuiu
para reforçar o foco nas tecnologias de conversão. A agenda dos biocombustíveis era,
até três ou quatro anos atrás, essencialmente uma agenda de inovações de processo
que pudessem ampliar e melhorar a qualidade da oferta de etanol e biodiesel (Bomtempo, 2010; Regalbuto, 2011). Nesse cenário se inscreve o grande esforço tecnológico
– até hoje não consolidado – de desenvolvimento do etanol celulósico, visto como o alvo
a ser perseguido como biocombustível avançado ou de segunda geração. Esse foco significa efetivamente que o elemento definidor da indústria seria fortemente a tecnologia
de conversão da matéria-prima.
Naturalmente, as tecnologias de conversão não perderam seu caráter estratégico. Entretanto, a própria definição das tecnologias vencedoras passou a depender nos últimos
anos, cada vez mais, de elementos ligados à dinâmica das matérias-primas e dos produtos
e ainda dos modelos de negócios e estratégias que as empresas tentam colocar em jogo.
No nível das tecnologias de conversão,11a variedade contempla rotas bioquímicas, termoquímicas ou químicas que podem ainda ser combinadas entre si em alguns processos. A
variedade ocorre ainda dentro de cada uma das rotas, como a utilização de enzimas e fermentações diversas ou as diferentes opções testadas para a gaseificação da biomassa
e conversão em bio-óleo (Coutinho e Bomtempo, 2011; Bomtempo, 2010). Ampliando
o grau de variedade e multiplicidade das alternativas em jogo, mesmo tecnologias de
conversão de mesma natureza apresentam variantes em desenvolvimento.
11
Para mais detalhes sobre as tecnologias de conversão em desenvolvimento, ver o Panorama Tecnológico que faz parte da ATS
Química Verde.
22
Os processos biotecnológicos podem ser enzimáticos ou fermentativos. Os processos fermentativos podem ser conduzidos por microrganismos convencionais aprimorados – como, por exemplo, a fermentação para obtenção do etanol a partir do caldo da
cana-de-açúcar. No entanto, novos processos fermentativos têm sido propostos utilizando recursos da biologia sintética. A biologia sintética poderia permitir a obtenção de
novas moléculas de interesse e assim consolidar, numa única etapa, rotas que exigem
diversas etapas reacionais. Esse processo de consolidação tem despertado interesse
crescente das empresas, em razão da redução substancial em investimento fixo (capital expenditure – capex) que pode proporcionar. A adoção da biologia sintética tende a
deslocar o alvo dos inovadores. Ao invés de, como na tradição da química de síntese,
buscar a obtenção de moléculas simples que funcionam como blocos de construção
(building blocks), o alvo passa a ser uma molécula mais complexa e próxima da estrutura final de utilização. Alguns dos processos em competição hoje em desenvolvimento
colocam frente a frente esses conceitos. O potencial estruturante para a indústria é
considerável.
A via termoquímica propõe diversas alternativas para a gaseificação, algumas inovadoras – como a gaseificação por plasma e por metal líquido –, outras mais próximas das
utilizadas comercialmente, e ainda diversas opções para transformar o gás de síntese
gerado em produto final, incluindo a mais conhecida conversão FT (Fisher-Tropsch) ou
a ação de microrganismos, como propõem a Coskata e a Lanzatech, entre outras. Ainda no campo dos tratamentos térmicos, não se pode deixar de mencionar as alternativas em pirólise para produção de bio-óleo, tanto visando à produção de combustíveis
quanto de substitutos de petroquímicos. Da mesma forma, os processos químicos
continuam sendo testados, e alguns projetos destacados têm proposto a utilização de
rotas catalíticas para a conversão química de açúcares em combustíveis drop-in ou
produtos químicos. A rota química tem ainda sido mencionada em algumas pesquisas
como alternativa para a produção de intermediários de síntese para a construção de
plataformas químicas, como a do hidroximetilfurfural (HMF), que vem despertando interesse crescente.
A utilização de diferentes bases de conhecimento faz com que na maioria dos casos as
empresas se vejam inevitavelmente em projetos que privilegiam uma das rotas, o que
coloca um nível de incerteza elevado no futuro dessas empresas caso suas apostas
venham a perder espaço na evolução da indústria. Algumas empresas e investidores de
maior porte e disponibilidade de recursos têm tratado essa incerteza multiplicando suas
apostas em diversas plataformas, com a perspectiva de desmobilizar eventualmente as
que se mostrarem menos competitivas. É o caso, por exemplo, de Shell e Khosla Ventures. Interessante notar nesse aspecto a trajetória da Shell, que, após investir em cinco
projetos conceitualmente diferentes, vem, desde 2010, reduzindo essa variedade e concentrando-se aparentemente no etanol celulósico (Iogen) e na conversão química de açúcares (Virent). Outras empresas de porte e com volumes de investimento importantes
em biocombustíveis e bioprodutos, entretanto, têm diversificando suas apostas de forma
mais orientada em termos de tecnologia de conversão, focalizando determinadas áreas
23
Panorama Econômico
do conhecimento. É o caso de BP, DuPont e DSM, que se concentram na biotecnologia
e nas rotas bioquímicas em suas diversas iniciativas.
4.3. Produtos
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. 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.
Na dinâmica dos bioprodutos, outras variáveis devem ser identificadas e analisadas. As
tabelas 1 e 2 mostram a variedade de bioprodutos em desenvolvimento ou em início de
comercialização. Algumas distinções importantes devem ser feitas para a compreensão
desse espaço de estruturação. Os bioprodutos podem ser finais ou intermediários; drop-in ou não drop-in; commodities ou especialidades. As diversas combinações entre
essas possíveis alternativas dão margem a uma variedade de abordagens do mercado e
logo a uma variedade de modelos de negócio que se ajustem a cada grupo de produtos.
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-in e os não drop-in.
Os drop-in são idênticos aos de base fóssil. Como substitutos perfeitos, adaptam-se
perfeitamente à cadeia produtiva existente e têm, assim, 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 as de 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.
24
Os não drop-in 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. Estimaram na época que em dez anos o PLA chegaria a 450 mil 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. A Dow abandonou o negócio alguns anos depois. A demanda atual ainda
está na faixa de 150 mil t/a. A Cargill continuou no negócio. A empresa foi redominada
Natureworks e é atualmente uma joint venture Cargill-PTT Chemicals. Recentemente, a
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-in, 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 (Oroski, Bomtempo e Alves, 2013).
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.12
A Coca-Cola apoia o desenvolvimento de um novo plástico, o 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 a 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 neces12
Uma retrospectiva da história da busca de uma garrafa sustentável pela Coca-Cola pode ser encontrada em diversos artigos
do blog Green Chemicals (Doris de Guzman; <http://greenchemicalsblog.com/>).
25
Panorama Econômico
sário produzir um intermediário – o p-xileno – por rota renovável, o que é um processo
bastante desafiador. Nessa linha, a 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.
A exemplo do ácido succínico, outros produtos com elevados rendimentos em relação ao
açúcar utilizado, como os ácidos glucárico, fumárico e málico,13 podem oferecer grandes
oportunidades de consolidação de vantagens competitivas. Esses produtos representam
de certa forma inovações que exploram efetivamente o potencial das matérias-primas
renováveis, no caso os açúcares, tirando vantagem do fato de serem oxigenados. Existe
entretanto um desafio importante para desenvolver as aplicações finais desses produtos.
Essas aplicações tenderiam a ser especialidades e exigiriam transformações químicas
para finalização do produto, seguida do desenvolvimento comercial do mercado. A finalização química depende de esforços de desenvolvimento em síntese química e testes de
adequação inicial à utilização pretendida.
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, para um inovador, escolher um produto é 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
13
Esses produtos têm rendimento acima de 100% em relação ao açúcar consumido, o que os torna potencialmente competitivos
em termos de custos.
26
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? Investir em produtos 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. Produzir e introduzir no mercado uma especialidade química exige competências
bem diversas das que são mobilizadas para um produto tipo commodity.
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.
Aborda-se a seguir o espaço das estratégias e modelos de negócios.
4.4. Estratégias e modelos de negócios
Atuando nos espaços de estruturação estudados – matérias-primas, tecnologias de conversão e produtos –, pode ser identificado um conjunto variado de empresas de portes, origens
e bases de conhecimento diferentes. Identificam-se startups, como Genomatica, Solazyme,
LanzaTech, Gevo, Amyris, Renmatix, Kior, entre muitas outras; empresas da indústria química e petroquímica, como DuPont, DSM, BASF, Braskem, Dow, Solvay; empresas de petróleo e gás, como Shell, BP, Petrobras, Total; empresas do agronegócio, como ADM, Bunge,
Cargill; empresas das indústrias de alimentos e ingredientes, como Tate &Lily, Roquette,
Purac; empresas da indústria de papel e celulose, como StoraEnso, UPM, Borregaard, Fibria.
Além disso, note-se a participação expressiva de fundos de venture capital.
A oferta deve ser entendida como inicial e quase exploratória na maioria de casos. Dirigem-se predominantemente a nichos. As empresas líderes são as que introduziram
alguns produtos ou as que têm dirigido estrategicamente seus esforços para o desenvolvimento da química baseada em biomassa. Não cabe, portanto, identificar líderes, já
que a indústria está em formação, mas sim estratégias e posicionamentos importantes
na construção do negócio. A título ilustrativo, vale mencionar a pesquisa realizada por
Burr (2013), na qual BASF, Dow, DuPont, Braskem e Cargill foram identificados por
profissionais ligados à indústria química como os cinco produtores mais destacados em
química sustentável.
Assim, esta seção discute o perfil e as características de atuação dos diferentes players
que têm se apresentado como inovadores no setor.
27
Panorama Econômico
Para discutir as formas de participação desses diferentes perfis de competidores, é importante distinguir as diferentes perspectivas que têm em relação ao negócio. O quadro 1
compara os principais perfis de empresas envolvidas no setor em relação às suas competências chave, competências complementares, fontes de recursos, importância do setor
para a empresa e importância das iniciativas da empresa para o desenvolvimento do setor.
As competências chave dos diferentes perfis de competidores e as correspondentes
competências complementares, não detidas pelos players, mas indispensáveis para o
desenvolvimento, produção e comercialização dos produtos inovadores, reforçam a dimensão ainda não estruturada da indústria. Além disso, mostram uma tendência natural
de alianças e associações na busca de complementaridade das competências de cada
um. Assim, se as tecnologias mais inovadoras têm surgido a partir das startups de base
tecnológica, o acesso e a estruturação da cadeia de suprimento de matérias-primas, o
scale-up dessas tecnologias, a produção em escala e a comercialização dos produtos
dependem na maioria dos casos de competências detidas por empresas estabelecidas.
Essas empresas – por exemplo, as empresas químicas e petroquímicas – detêm competências e ativos complementares específicos necessários para estabelecer relações
com as indústrias utilizadoras (end users) e desenvolver aplicações comerciais dos novos produtos. Além disso, a disponibilidade de recursos e as fontes de acesso a financiamento variam segundo os diferentes perfis de empresas. No ambiente competitivo
do setor, essas relações de complementaridade têm levado a numerosas associações
entre empresas. O Plano Conjunto BNDES-FINEP de Apoio à Inovação Tecnológica Industrial dos Setores Sucroenergético e Sucroquímico (programa PAISS), recentemente
lançado pelo BNDES FINEP, valorizou com ênfase essa dimensão, ao definir planos de
negócio que contemplassem associações entre empresas detentoras de capacitações
complementares. As associações são naturais, e possivelmente crescentes, à medida
que a estruturação da cadeia produtiva da indústria biobased evolui e adquire contornos
mais estáveis.
Uma dimensão ainda abordada no quadro 1 e pouco considerada nos estudos sobre
indústrias emergentes é a da importância relativa do novo setor para os diferentes perfis
de empresas envolvidas. As grandes empresas de petróleo e gás têm orçamento de
investimentos em seus negócios centrais extraordinariamente mais elevados do que os
recursos que aplicam em biocombustíveis. Entretanto, para o volume de investimentos
e necessidades de desenvolvimento dessa indústria, as iniciativas das empresas de petróleo têm peso significativo tanto no aporte de recursos quanto nas competências para
difusão dos conceitos inovadores. Situação semelhante pode ser identificada no papel
dos grandes grupos do agronegócio.
A importância relativa pode ser vista também no caminho inverso, isto é, a importância
dos novos negócios em bioeconomia para o portfólio das grandes empresas estabelecidas. O problema da pequena importância dos novos negócios para as grandes empresas
estabelecidas pode ser o da inconstância dos esforços, interrompidos ou descontinuados sem grandes dificuldades, se as perspectivas do negócio principal assim sugerirem.
28
Em outras palavras, esses recursos podem ser relativamente impacientes e as decisões
serem revertidas, criando dificuldades quase intransponíveis para as startups envolvidas.
Quadro 1 – Perfis de empresas e perspectivas em relação à bioeconomia
Startup
Química
Agronegócios
petroquímica
Alimentos
Produção; comercialização
Acesso a
Competência
Processamento
Tecnologia
de materiais matéria-prima;
chave
de biomassa
e produtos
logística
químicos
Acesso a
Acesso a matématéria-prima;
Tecnologia;
Tecnologia;
Competências
ria-prima;
tecnologia;
produção;
produção;
complementares produção; cobiotecnologia comercialização comercialização
mercialização
avançada
Recursos
Importância da
bioindústria para
a empresa
Importância da
empresa para a
bioindústria
Petróleo e gás Papel e celulose
Produção;
comercialização
de combustíveis
Acesso a
matéria-prima;
logística;
pré-tratamento
Acesso a
matéria-prima;
Tecnologia,
tecnologia;
comercialização
biotecnologia
avançada
Grants; venture
capital; IPO;
associações
Próprios e
públicos
Próprios e
públicos
Próprios e
públicos
Próprios
Próprios e
públicos
Total
Variável, dependendo da
visão estratégica
Variável,
dependendo
da visão
estratégica
Média
Pequena
Média
Pequena de
cada empresa isolada;
essencial do
conjunto de
startups
Grande
Grande
Média
Grande
Média
Fonte: Elaboração própria
Partindo-se da caracterização dos perfis de competências acima, podem-se analisar as
bases das estratégias de inovação e competição na bioindústria. Propõe-se um quadro
analítico partindo da relação entre a natureza da estrutura industrial e as dimensões competitivas relevantes (estratégia de base, tipo de oportunidade, estágio tecnológico e tipo
de trajetória tecnológica). O quadro 2 apresenta o quadro analítico, colocando em perspectiva três arenas de competição baseadas em matérias-primas renováveis. São elas: a
indústria de biocombustíveis convencionais ou de primeira geração (etanol e biodiesel);
os novos biocombustíveis e bioprodutos que têm sido lançados ou estão em estágio
piloto/demonstração; e, por último, as biorrefinarias, que representam o conceito mais
avançado da indústria baseada em matérias-primas renováveis.
A indústria de biocombustíveis de primeira geração – etanol e biodiesel – representa um
setor baseado em biomassa que teve grande destaque na última década em todo o mundo.
Esse segmento tem relação de proximidade tecnológica e estratégica com os bioprodutos.
Muitas empresas inovadoras que iniciaram suas atividades nos anos 2000 dirigiram-se inicialmente para os mercados de combustíveis e posteriormente redirecionaram seus alvos
para a produção de químicos e materiais. A estrutura industrial dos biocombustíveis de
primeira geração, etanol principalmente, é bem definida em suas principais dimensões: os
produtos estão definidos e especificados como combustíveis líquidos para uso em transporte, há trajetórias tecnológicas estabelecidas, as escalas econômicas de produção são
29
Panorama Econômico
conhecidas e um processo de concentração e consolidação da indústria pode ser observado em alguns países. Assim, a competição nessa indústria se dá dentro da lógica do
paradigma clássico estrutura- conduta-desempenho. Em outras palavras, conhecendo-se
a estrutura da indústria e seu padrão de concorrência, os competidores podem seguir estratégias de posicionamento dentro do espaço competitivo.
Os segmentos mais dinâmicos e inovadores – identificados no quadro 2 como novos biocombustíveis (biohidrocarbonetos e combustíveis de aviação) e bioprodutos – não apresentam características estruturais definidas e exigem dos competidores uma estratégia
voltada para inovação, construção de capacitações (no sentido de dynamic capabilities,
conforme Teece, Pisano e Shuen, 1997) e aquisição de competências complementares.
Não é possível uma estratégia de posicionamento ao modo de Porter nesse ambiente. A
maior parte das ofertas ainda se encontra em estágio piloto ou demonstração, e mesmo
algumas em estágio de laboratório. Algumas poucas já são comerciais, mas ainda exploram nichos dentro da indústria química e petroquímica. O amadurecimento da indústria
corresponderá ao desenvolvimento de alguns desses nichos – por exemplo, bioplásticos
para embalagens –, que poderão se aproximar de volumes compatíveis com commodities petroquímicas. No caso dos produtos químicos drop-in – PE verde e PET verde, por
exemplo, entre outros –, as características estruturais da indústria química são parcialmente preservadas, permitindo que o competidor explore em certa medida seus parâmetros de posicionamento. Os volumes são pequenos, existe um desafio tecnológico e
econômico na construção da oferta, mas a cadeia produtiva a jusante da transformação
química é preservada, valorizando os ativos complementares já existentes. No caso dos
produtos não drop-in, entretanto, como já discutido na subseção “Produtos”, os modelos de negócio devem ser capazes de estruturar uma nova cadeia de complementadores
para assegurar a difusão de suas inovações.
O setor biobased poderia ainda apresentar um terceiro espaço, que pode ser denominado biorrefinaria e corresponde ao conceito ainda emergente de uma química baseada
em matérias-primas renováveis, explorando de forma integrada e integral a biomassa. As
condições de competição nesse espaço estariam ainda em aberto, com menos definições do que no caso dos novos biocombustíveis e bioprodutos já em desenvolvimento.
Uma distinção essencial entre os espaços de competição identificados no quadro 2 refere-se à natureza das trajetórias tecnológicas envolvidas. Adotando-se a classificação
clássica de Pavitt (1984), a indústria de biocombustíveis de primeira geração se caracteriza como uma indústria dominada pelos fornecedores. Isto quer dizer que as tecnologias
são detidas pelos fornecedores (equipamentos, engenharia, projetos, insumos), cabendo aos produtores operarem eficientemente essas tecnologias adquiridas no mercado.
As barreiras de entrada na indústria não são altas e se situam muito mais no acesso
à matéria-prima do que na tecnologia ou capital. A transição para os biocombustíveis
avançados e bioprodutos marca uma notável diferença na natureza da trajetória tecnológica, que passa a ter características de science based, segundo a tipologia de Pavitt.
As empresas partem de uma tecnologia, em muitos casos com origem em laboratório de
30
universidade ou centro de pesquisa, e tentam construir um novo negócio, agregando os
ativos complementares necessários para estruturar a produção e comercialização. Essa
distinção entre as duas trajetórias tecnológicas pode ser de grande importância, tanto
nas estratégias empresariais quanto nas políticas governamentais que visem à passagem de uma indústria baseada em biomassa de primeira geração à indústria do futuro
baseada em matérias-primas renováveis. Isso quer dizer que os atributos de competitividade da indústria do futuro tendem a ser em boa medida distintos daqueles da indústria
de primeira geração, como a de etanol. Na seção seguinte, discutem-se esses atributos
de competitividade.
Quadro 2 – Estratégias de inovação e competição na bioeconomia – Quadro analítico
Estrutura industrial
Etanol e biodiesel 1ª
geração
Conhecida
Estágio tecnológico
Maduro
Estratégia de base
Oportunidade
Trajetória tecnológica
Posicionamento
Commodities
Dominada pelos
fornecedores
Biohidrocarbonetos e bioprodutos
Biorrefinaria do futuro
Fluida
Laboratório/piloto/demo
Início de comercialização
Inovação: construção de
capacitações; aquisição de
competências
Diversificada (commodities e
especialidades)
Exploração de nichos disruptivos
Em aberto
Inovação: construção de
capacitações; aquisição de
competências
Em aberto; a ser construída
Exploração de nichos
disruptivos
Science based
Science based
Laboratório/piloto
Fonte: Elaboração própria
31
Panorama Econômico
5. Atributos de competitividade
A análise desenvolvida neste relatório – caracterizando o setor de química renovável
como um setor em estruturação – conduz à identificação dos atributos de competitividade como intimamente ligados a estratégias de inovação em setores emergentes, ainda
em fase fluida. Esses setores se caracterizam por um elevado nível de incerteza. No
presente caso, as variantes se multiplicam no nível das matérias-primas, das tecnologias
de conversão e dos produtos, multiplicando o número de alternativas que um investidor
pode adotar para explorar o potencial de demanda existente.
O processo de evolução da indústria deve levar a uma redução da variedade, com algumas definições vencedoras entre as alternativas hoje colocadas. Essa situação coloca o
tomador de decisões, tanto no nível das políticas públicas quanto no nível das estratégias
empresariais, numa posição difícil. Dois riscos opostos podem advir das decisões, ao se
considerarem a multiplicidade de alternativas tecnológicas e a imaturidade da indústria.
Num polo, na tentativa de se distribuir as apostas em diversas alternativas, valorizando a
indefinição dos designs dominantes, corre-se o risco de investir insuficientemente para
desenvolvê-las. No outro polo, a escolha de uma alternativa a ser privilegiada pode levar
à escolha de opções perdedoras e correr-se o risco de perder os investimentos e esforços realizados.
O primeiro atributo de competitividade é, portanto, a capacidade de captar a dinâmica do
setor e orientar seus investimentos e políticas num ambiente de incerteza para a construção de uma base tecnológica sólida e, a partir daí, assegurar a competitividade futura na
química renovável. Compreender a indústria é uma habilidade difícil no caso de indústrias
emergentes. Exige capacitação científico-tecnológica, mas também percepções de economia e gestão da inovação para entender a dinâmica da indústria. Esse entendimento
necessita assim de forte conhecimento setorial associado a bases científico-tecnológicas. Esse é um atributo particularmente crítico para os órgãos de formulação de políticas
industriais e financiamento, sem deixar de ser valioso para as decisões empresariais. A
inexistência de experiência brasileira na participação de corridas tecnológicas reforça a
importância desse ponto.
O segundo atributo seria certamente ligado às tecnologias propriamente ditas. Nesse
ponto, a biotecnologia industrial aparece como base incontornável do futuro da indústria, principalmente em campos mais avançados e ainda sem experiência industrial expressiva, como a biologia sintética. A adaptação de outros conhecimentos tecnológicos
tradicionais da química e da engenharia química, por exemplo a catálise, ganham também importância crescente. Ainda no terreno das capacitações tecnológicas, deve ser
destacado o desafio de pré-tratamento de matérias-primas. Nesse ponto, a busca de
tecnologias capazes de disponibilizar de forma competitiva os açúcares dos materiais
lignocelulósicos tem aparecido crescentemente como fator decisivo para o desenvol32
vimento da indústria. Um número crescente de projetos inovadores tem se dedicado
especificamente a essa etapa inicial, que se mostra um desafio crítico para a viabilidade
e crescimento da indústria.
Ainda relacionado à matéria-prima, um terceiro atributo de competitividade deve ser destacado. Trata-se da estruturação da oferta de biomassa, atendendo os requisitos de
produtividade, disponibilidade, qualidade, custo, performance ambiental, além da cadeia
logística de suprimento.
No campo tecnológico, além do conhecimento tecnológico central que permite o desenvolvimento inicial em escala piloto, o scale-up e a operação dos novos processos
constituem atributos de competitividade importantes, já que os novos processos, principalmente os baseados em biotecnologia avançada, exigem novos conhecimentos de
engenharia. Conceber e operar uma unidade industrial utilizando processo baseados em
biologia sintética será um grande desafio para a indústria.
Por fim, a capacidade de introdução e difusão de novos produtos é também um atributo
de competitividade de grande importância. A compreensão da utilização dos produtos e
o desenvolvimento de relações com os end users estarão no centro dos requisitos para
a introdução de inovações. No caso dos novos produtos drop-in, o custo adequado
à substituição pode ser suficiente e reduzir muito o processo de desenvolvimento de
novas aplicações. Entretanto, para os produtos novos não drop-in, o desenvolvimento
de ativos complementares e relações com os end users exigirá grande empenho dos
produtores. Sublinhe-se que produtos novos, não drop-in, podem ser justamente os
mais interessantes para explorar o verdadeiro potencial da indústria biobased e obter
vantagens competitivas sustentáveis. Considerando a posição brasileira, a capacidade
de desenvolver aplicações para novos produtos, muitos deles com características de
especialidades químicas, pode ser um atributo chave para uma posição competitiva na
indústria do futuro.
Os atributos de competitividade acima discutidos podem ser colocados no ambiente
brasileiro para uma discussão inicial de proposições de políticas e estratégias.
33
Panorama Econômico
6. Recomendações para a situação Brasileira
A principal vantagem comparativa brasileira reside na produtividade agrícola, em particular da cana-de-açúcar. Entretanto, existem desafios importantes na produção de biomassa que desafiam a capacidade de pesquisa e inovação do país. O relatório Panorama
Tecnológico descreveu alguns desses desafios. Destaque-se que, mesmo no caso da
cana-de-açúcar, existem desafios ligados ao atual estágio de produtividade que devem
ser enfrentados nos próximos anos.14 O histórico de desenvolvimentos relevantes na
agricultura pode ser um indicador favorável para a capacidade de inovação brasileira nas
tecnologias agrícolas.
Entretanto, existem ainda lacunas em condições básicas que se recomenda fortemente
sejam atacadas, sob pena de se constituírem em fatores limitantes para os estudos e
projetos inovadores. É o caso da inexistência de um mapa georreferenciado de resíduos
e da limitada capacidade em estudos de análise de ciclo de vida (life cycle assessment
– LCA).
A experiência em biocombustíveis, em particular etanol, é um ponto a explorar. Entretanto, a mudança de base de conhecimento, a complexidade das novas tecnologias de
conversão e o esforço de introdução de novos produtos trazem um desafio de porte para
as empresas estabelecidas na indústria de primeira geração.
Um aspecto original no desenvolvimento da indústria da biomassa é a mudança no perfil
empresarial dos competidores se comparado com o perfil tradicional e histórico da indústria sucroalcooleira. Além da presença de players internacionais, como Shell (Raizen),
BP, Bunge, DSM, Dow, da participação de players nacionais ligados à petroquímica (Petrobras e Braskem), de novos players nacionais, como Odebrecht Agroindustrial e GranBio, deve ser destacado o interesse pela implantação no Brasil de startups americanas,
como Amyris e Solazyme. Algumas dessas empresas, como a GranBio e as startups
americanas, desenvolvem projetos de notável ambição inovadora. Existe, portanto, uma
expressiva mudança no perfil empresarial da indústria baseada em biomassa que não
pode deixar de ser explorada. O programa PAISS (BNDES/FINEP) considerou esse ponto ao apoiar o processo de inserção dessas empresas no país. Mas, considerando que o
PAISS foi apenas o primeiro passo nessa direção, recomenda-se que esse processo de
atração seja aprofundado, explorando o potencial de inovação gerado nos países desenvolvidos e buscando criativamente novos formatos, que favoreçam tanto a instalação de
capacidade produtiva quanto o desenvolvimento tecnológico no Brasil.
14
Nyko et al. (2013) desenvolvem a questão das tecnologias agrícolas no caso da cana no artigo A evolução das tecnologias
agrícolas do setor sucroenergético: estagnação passageira ou crise estrutural? O artigo conclui que “o atual SPIS (Sistema
de Produção e Inovação Sucroalcooleiro) conquistou consistentes ganhos de produtividade na cultura da cana, mas vem
enfrentando problemas para manter o ritmo dos resultados alcançados no passado. De fato, o período mais recente pode ser
considerado frustrante e, se extrapolado para o futuro, aponta para ganhos de rendimento agrícola cada vez mais reduzidos”.
34
A experiência recente do PAISS tem ainda uma lição a ser ampliada: a integração dos
programas e políticas em biocombustíveis e bioprodutos. Biocombustíveis e química
renovável, como este relatório procurou mostrar, estão intimamente relacionados na
mobilização de novas bases de conhecimento e no processo de estruturação industrial.
Recomenda-se que, nas diversas esferas de governo e agências envolvidas na indústria
baseada em biomassa, biocombustíveis e bioprodutos sejam sempre tratados e discutidos nos mesmos fóruns.
Além disso, as políticas e estratégias não podem se satisfazer em promover a produção, estabelecendo apenas metas de volume. Recomenda-se que os programas tenham
sempre metas de inovação explícitas e não apenas volumes a serem produzidos ou
consumidos. Esse parece ser um ponto a explorar de forma efetiva na bioeconomia, na
busca de uma posição de liderança na nova indústria. As metas representam redução de
incertezas, por apontarem perspectivas pelo menos indicativas de mercado, e principalmente são indicadores da direção dos esforços de inovação.
Na linha do estabelecimento de metas de inovação no apoio à indústria, cabe uma recomendação em relação às políticas de subvenção econômica. Esse mecanismo pode
ser de grande importância numa corrida tecnológica, como a da bioeconomia, mas deve
ser aperfeiçoado. Recomenda-se que a concessão das subvenções seja condicionada a
resultados previamente definidos, em moldes semelhantes aos mecanismos de financiamento de grants já utilizados internacionalmente.
Além da perspectiva da indústria, cabe destacar ainda a questão da criação e expansão da
base de conhecimento, principalmente em biotecnologia. É possível identificar uma evolução recente da capacidade local de pesquisa baseada nos esforços do Centro de Tecnologia Canavieira (CTC), Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE) e
outros, além da instalação de centros de pesquisa internacionais, como o finlandês Technical Research Centre (VTT), especializado na bioindústria, e o centro de pesquisa da GE,
com agenda mais ampla, mas com áreas de interesse em biocombustíveis e oportunidades
tecnológicas relacionadas à bioeconomia. Nesse terreno, cabem igualmente agendas ambiciosas de nível internacional, buscando reforçar, se necessário, a capacitação local com
a atração de pesquisadores estrangeiros aos quais, a exemplo das startups inovadoras,
podem ser oferecidas melhores condições de desenvolvimento no país.
Envolvendo todas as recomendações acima mencionadas, deve ser destacada a importância dos mecanismos de coordenação dos processos. Mais uma vez o PAISS surge
como um exemplo ou ponto de partida importante para as políticas de inovação. É indispensável inovar na forma de promover a inovação, principalmente no caso da bioeconomia, que se distingue dos esforços tradicionais de catching-up em relação a setores
estruturados.
35
Panorama Econômico
7. Considerações finais
Este documento apresentou e discutiu a estrutura de competição e a dinâmica econômica do setor de química renovável. Esse setor foi descrito segundo a sua dinâmica tecnológica e de inovação e foi interpretado como um setor com estrutura industrial ainda em
processo de definição, com características de indústria emergente.
Múltiplas oportunidades existem em matérias-primas renováveis. Todavia, a estruturação
de uma oferta articulada às correspondentes tecnologias de conversão, aos produtos e
aos modelos de negócio é uma construção que desafia a capacidade inovadora da indústria. Destaque-se que, ao contrário de transições anteriores, como a da passagem do
carvão para o petróleo e o gás, a utilização de matérias-primas renováveis não é movida
pela disponibilidade abundante de moléculas reativas. A estruturação da disponibilidade
faz parte do processo de inovação que busca construir a indústria do futuro.
Cabe reforçar uma vez mais a perspectiva que representa na indústria química a mudança de base de matéria-prima. Essa mudança é uma oportunidade de redefinição da indústria e uma oportunidade para um país como o Brasil, detentor privilegiado de vantagens
comparativas na biomassa. As vantagens comparativas brasileiras são expressivas, mas
dependem de esforços tecnológicos e empresariais para se tornarem vantagens competitivas na nova indústria e darem ao país uma posição de destaque na indústria química
do futuro.
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Agenda Tecnológica Setorial – ATS

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