de geração de 1-butanol via etanol31. Evidentemente, neste caso são considerados em paralelo os
aprimoramentos na rota fermentativa.
No Brasil, durante o Proálcool, a produção industrial do 1-butanol a partir de etanol era conduzida num processo que envolvia três etapas, ou seja, três sistemas reacionais. A primeira reação era a de- sidrogenação do etanol, que gerava hidrogênio e acetaldeído. Este último era separado e submetido à reação de condensação aldólica, formando crotonaldeído. Na etapa final, o hidrogênio gerado no início do processo era usado na hidrogenação do crotonaldeído, obtendo-se, finalmente, o butanol (Figura 3.1). Pode-se inferir que, este processo devido as suas características intrínsecas deve envolver custos elevados de produção. De fato, a síntese em três etapas foi desativada quando da queda dos subsídios da indústria alcoolquímica.
O número de trabalhos científicos relativos à conversão do etanol a butanol em uma etapa e de pa- tentes é ainda baixo, mas fortemente crescente (vide Figura 3.2). Os resultados da busca nas bases de dados internacionais mostraram a viabilidade técnica do processo proposto. A questão apontada como crítica atualmente é a geração de catalisadores mais ativos. De fato, os rendimentos anuncia- dos pela literatura científica e por patentes ainda são significativamente baixos. A Figura 3.2 eviden- cia a ênfase recente neste tópico, seguramente devido a sua associação com a questão dos biocom- bustíveis, como já mencionado anteriormente.
A obtenção de 1,3 butadieno em uma ou duas etapas (T3f) é conhecida deste o inicio do século passado e já foi praticada no Brasil32, Índia e Rússia. Os dados técnicos disponíveis indicam que jun-
tamente com o butadieno outros subprodutos são gerados33. A minimização desses compostos
reveste-se de grande interesse, pois, naturalmente, favoreceria a viabilização econômica do processo. Considera-se que este buteno é um importante intermediário químico. Ele é utilizado na síntese da borracha sintética e também em outros polímeros em mistura com o estireno (SBR) ou acrilonitrila (NBR), os quais são amplamente utilizados na indústria automobilística34.
31 Tsuchida, 2008; DuPont, 2009.
32 COPERBO, 2010.
33 Kitayama, 1981.
3.5. Mapa tecnológico no mundo: 2010- 2030
A Figura 3.3 representa o mapa tecnológico do desenvolvimento do tema “alcoolquímica” no mundo, visando comparar as trajetórias mundiais dos tópicos com as trajetórias no Brasil, ten- do em vista a definição da estratégia tecnológica a ser seguida em nível nacional e o estabe- lecimento das prioridades da Rede Brasileira de Química Verde no que se refere à geração de conhecimento e inovações neste tema.
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Desenvolvimento d o tema “ alcoolqu í mica ” no mundo 2010 - 2015 2016 - 2025 2026 - 2030 Comercializa ç ão Produ ç ão/ processo Inova ç ão/ implanta ç ão Scale - up
Fase demonstra ç ão
Fase piloto
Pesquisa em bancada Est á gios
Desenvolvimento do tema “ alcoolqu í mica ” no mundo 2010 - 2015 2016 - 2025 2026 - 2030 Comercializa ç ão Produ ç ão/ processo Inova ç ão/ implanta ç ão Scale - up
Fase demonstra ç ão
Fase piloto Pesquisa em bancada T3c T3a T3e T3d T3b T3f T3e T3a T3c T3e T3a T3b T3f T3d T3d T3b T3f T3e T3a T3d T3b T3f T3d T3b T3f
Figura 3.3: Mapa tecnológico do tema “alcoolquímica” no mundo: 2010 – 2030
Notação: T3a – Obtenção de propeno via etanol; T3b – Obtenção de acetato de etila a partir de etanol via oxidativa; T3c – Obtenção de acetato de etila a partir de etanol via desidrogenativa; T3d – Obtenção de ácido acético a partir de etanol; T3e – Obtenção de 1-butanol a partir de etanol; T3f – Obtenção de 1,3 butadieno a partir do etanol.
Conforme já comentado anteriormente, o etanol, de uma forma geral, não é considerado matéria- prima para indústria química. No entanto, essa assertiva deve tender a se alterar com o aumento
da oferta de etanol, que deve ocorrer quando da entrada em operação no mundo das unidades de produção de etanol de segunda geração (em torno de 2015). Assim, quando da elaboração do mapa de desenvolvimento tecnológico no mundo, se pressupôs que a dinâmica de implantação dos pro- cessos alcoolquímicos será função, naturalmente, da disponibilidade de matéria-prima.
Neste mapa se sugere que os processos que envolvem a geração de propeno (T3a) e o butanol (T3e) devam tomar a dianteira em relação aos demais elencados. O primeiro devido a sua posição de grande relevância na Indústria Petroquímica, enquanto que o segundo pelo seu potencial uso como combustível ou aditivo de combustíveis. Esta pressuposição esta também baseada na dinâmica dos pedidos de patentes (vide Figura 3.2).
Conforme já citado, o processo de obtenção de acetato de etila via desidrogenação (T3c) já esta sen- do praticado (África do Sul/ Processo Davy), no entanto, se sugere que a disseminação desta tecno- logia sofra certo atraso devido à disponibilidade de matéria-prima. A posição do tópico “obtenção de acetato de etila a partir de etanol via desidrogenativa” (T3c) no mapa reflete esta consideração.
Com relação à Figura 3.3 como um todo, pode-se perceber que a dinâmica de implantação dessas tecnologias é semelhante. Isto se deve ao fato de que todos os tópicos associados se referem a tec- nologias de certo modo semelhantes (catálise heterogênea).
3.6. Mapa tecnológico no Brasil: oportunidades estratégicas
no período 2010- 2030
A Figura 3.4 apresenta o mapa tecnológico do desenvolvimento do tema “alcoolquímica” no Brasil, tendo em vista a análise das vantagens competitivas potenciais para o país, principalmente no curto e médio prazo em relação às trajetórias mundiais.
Com relação ao mapa tecnológico representado na Figura 3.4, observa-se que a dinâmica de im- plantação dos processos abordados é semelhante às trajetórias desenhadas no mapa tecnológico no mundo. No entanto, pode-se pressupor que algumas dessas tecnologias envolvam uma defasagem maior na escala de bancada.
Nesse contexto, pode-se citar a síntese do propeno, que constitui um processo ainda embrioná- rio ou ainda o 1-butanol, cuja síntese apresenta rendimentos baixos. Por outro lado, pode-se tam-
bém supor que alguns processos terão seu desenvolvimento acelerado devido a fortes interesses comerciais. Considerando que, esse último fator seja determinante, pode-se sugerir que os proces- sos envolvendo a geração de propeno e acido acético devam ser priorizados no Brasil por razões já apresentados anteriormente neste Capítulo. De fato, a situação da disponibilidade de etanol no país coloca-se de forma diferenciada em relação ao resto do mundo. Esta, sem dúvida, não se caracteriza como um óbice ao desenvolvimento da alcoolquímica brasileira.
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Pesquisa em bancada T3a T3f T3d T3c T3e T3d T3a T3f T3e T3a T3d T3f T3c T3b T3e T3f T3c T3b T3c T3b T3e T3d T3a T3f T3c T3b T3e T3d T3a
Figura 3.4: Mapa tecnológico do tema “alcoolquímica” no Brasil: 2010 – 2030
Notação: T3a – Obtenção de propeno via etanol; T3b – Obtenção de acetato de etila a partir de etanol via oxidativa; T3c – Obtenção de acetato de etila a partir de etanol via desidrogenativa; T3d – Obtenção de ácido acético a partir de etanol; T3e – Obtenção de 1-butanol a partir de etanol; T3f – Obtenção de 1,3 butadieno a partir do etanol.
A Figura 3.5 representa o portfolio tecnológico estratégico do tema “alcoolquímica”, no qual os tópi- cos associados foram classificados e dispostos no gráfico segundo dois critérios: (i) sustentabilidade, calculada em função do impacto econômico e socioambiental das aplicações potenciais do tópico
no período 2010-2030; e (ii) grau de esforço para atingir o posicionamento desenhado no mapa tec- nológico do Brasil (Figura 3.4).
Ao se analisar o portfolio tecnológico da Figura 3.5, confirma-se o posicionamento estratégico in- dicado nos mapas tecnológicos, particularmente no que tange aos tópicos em posição desejável, a saber: “obtenção de acetato de etila a partir de etanol via oxidativa” (T3b); “obtenção de ace- tato de etila a partir de etanol via desidrogenativa” (T3c); “obtenção de ácido acético a partir de etanol” (T3d) e “obtenção de 1,3 butadieno a partir do etanol” (T3f). Cabe ressaltar, porém, que os tópicos com maior potencial e que representam as chamadas “apostas” no processo decisó- rio são “obtenção de propeno via etanol” (T3a) e “obtenção de 1-butanol a partir de etanol” (T3e).
Ideal Desejável
Desejável Aceitável
Aceitável Indesejável Indesejável
Indesejável Aposta
Grau de esforço requerido
baixo médio alto
Su st en ta b ili d ad e m éd ia a lt a b a ix a T3e T3b T3c T3f T3d T3a
Figura 3.5: Portfolio tecnológico estratégico do tema “alcoolquímica” no Brasil: 2010 – 2030
Notação: T3a – Obtenção de propeno via etanol; T3b – Obtenção de acetato de etila a partir de etanol via oxidativa; T3c – Obtenção de acetato de etila a partir de etanol via desidrogenativa; T3d – Obtenção de ácido acético a partir de etanol; T3e – Obtenção de 1-butanol a partir de etanol; T3f – Obtenção de 1,3 butadieno a partir do etanol.
Constata-se que todos os tópicos associados situam-se em nonantes que indicam alta sustentabi- lidade. Já o grau de esforço necessário é de médio para alto. Esses resultados estão intrinsecamente
ligados ao grau de maturidade das tecnologias elencadas. Conforme citado na parte introdutória deste Capítulo, a indústria alcoolquímica brasileira somente terá sucesso nas próximas décadas se processos químicos com baixos custos de operação e investimento forem desenvolvidos, ou seja, processos modernos que possam efetivamente competir com os de origem petroquímica. Sem dú- vida, essa condição irá requerer, por sua vez, um grau de esforço considerável, mas que os pesquisa- dores brasileiros são capazes de enfrentar.
3.7. Condicionantes do futuro em relação ao desenvolvimento
do tema
O Quadro 3.3 apresenta os principais condicionantes do futuro em relação ao desenvolvimento dos tópicos associados ao tema “alcoolquímica” no Brasil, na perspectiva de correlacionar tais condicio- nantes, mais gerais, aos planos de ação de curto, médio e longo prazo que viabilização o desenvol- vimento dos referidos tópicos nos respectivos períodos. Esses, por sua vez, apóiam-se nas seguintes premissas: (i) foco no desenvolvimento de processos alcoolquímicos competitivos; (ii) relevância do estabelecimento de uma aliança entre a indústria química e o setor sucroalcooleiro; (iii) importância da participação da academia no processo de modernização da alcoolquímica; e (iv) o papel do go- verno como catalisador deste processo.
Destacaram-se para cada período de análise um conjunto diferenciado de condicionantes por or- dem de importância, em função do potencial da geração de novos conhecimentos e inovações no país e da identificação dos gargalos existentes e previstos nos próximos anos.
A visão de futuro construída para o Brasil, no que se refere à geração de novos conhecimentos e inovações no tema “alcoolquímica” estará sujeita, portanto, a tais condicionantes, como mostrado no Quadro 3.3. Nesse contexto e visando a concretização das trajetórias tecnológicas preconizadas na Figura 3.4, as ações voltadas à estruturação e ao fortalecimento da capacidade nacional devem ser implementadas como prioridades estratégicas, como será devidamente abordado no Roadmap Estratégico da Rede Brasileira de Química Verde.
Quadro 3.3: Condicionantes do futuro do desenvolvimento do tema “alcoolquímica” no Brasil
Condicionantes do futuro do desenvolvimento do tema “alcoolquímica” no Brasil
2010 – 2015 2016 – 2025 2026 – 2030
Determinação do setor produtivo no sentido da implantação de unidades alcoolquímicas a partir de tecnologias competitivas com o setor petroquímico.
Apoio governamental no financiamento da implantação das novas unidades alcoolquímicas alocadas nas refinarias.
Continuidade no apoio governamental com referência ao financiamento da implantação das novas unidades alcoolquímicas alocadas nas refinarias. Participação efetiva do setor sucro-alcooleiro no
processo de expansão da indústria alcoolquímica.
Avaliação dos resultados e estabelecimento de novas metas para as redes cooperativas.
Reavaliação dos resultados e estabelecimento de novas metas para as redes cooperativas. Apoio do governo à expansão da indústria
alcoolquímica no Brasil.
Estabelecimento de estratégias que possibilitem o país se tornar um player de destaque na venda de tecnologia na área de processos alcoolquímicos.
Estabelecimento de estratégias que possibilitem o país de se manter como um player de destaque na venda de tecnologia na área de processos alcoolquímicos. Estabelecimento de redes cooperativas
envolvendo representantes da Indústria Química, setor sucro-alcooleiro, órgãos financiadores, universidades e centros de pesquisa visando o desenvolvimento tecnológico na área. Planejamento, instalação e operacionalização de consórcios envolvendo produtores de etanol, empresas químicas e o BNDES vislumbrando a instalação de processos alcoolquímicos nas destilarias.
Definição de uma política de pessoal para as equipes das universidades e centros de pesquisa envolvidas no processo de desenvolvimento tecnológico.
Estabelecimento de mecanismos de cooperação internacional nas áreas de P&D e industrial.