O Renascimento De Uma Tecnologia Madura: O Processo Fischer- Tropsch De Conversão De Gás Em Combustíveis Líquidos

O Renascimento De Uma Tecnologia Madura: O Processo

Fischer-Tropsch De Conversão De Gás Em Combustíveis Líquidos

Edmar Luiz Fagundes de Almeida

Fabrício Brollo Dunham

José Vitor Bomtempo

Escola de Química -UFRJ

Ronaldo Goulard Bicalho

Resumo

O processo Fischer-Tropsch foi introduzido, nos anos 1920, para produção de combustíveis líquidos a partir de carvão. Nos anos 1950, com o desenvolvimento da indústria do petróleo, a tecnologia foi praticamente abandonada, exceto na África do Sul que, devido ao embargo, continuou a utilizá-la como fonte de petroquímicos básicos. Entretanto, nos últimos cinco anos, identifica-se um processo de claro renascimento da tecnologia, como forma de converter gás natural em combustíveis líquidos e outros produtos.

O artigo proposto estuda o renascimento dessa tecnologia, procurando relacionar o desenvolvimento de novas opções tecnológicas e as estratégias das empresas envolvidas.

Analisa-se inicialmente, do ponto de vista da abordagem evolucionista do progresso técnico, a mudança do ambiente de seleção. Utilizando indicadores como patentes, citações e outros, examina-se o desenvolvimento das opções tecnológicas e caracteriza-se a competição entre elas. Nesse cenário, estuda-se o comportamento estratégico dos atores em busca de posições num ambiente ainda em aberto em algumas dimensões chave.

1 - Introdução

O processo “Fischer-Tropsch” permite a conversão química do gás natural em um líquido estável. As moléculas do gás são quimicamente transformadas para formar produtos que podem ser diretamente consumidos como combustíveis, por exemplo diesel, ou produtos especiais, como lubrificantes. As tecnologias baseadas no processo “Fischer-Tropsch” têm sido denominadas “Gas to liquids” – GTL.

Os produtos derivados da tecnologia GTL apresentam dois tipos de vantagens econômicas: i) o custo de transporte é muito menor do que o do gás natural. Este tem poder calorífico

(kcal/Nm3) cerca de 1000 vezes inferior ao do petróleo, o que acarreta não apenas custos elevados para o transporte, mas também exige ativos específicos (gasodutos ou navios metaneiros) para sua exploração; ii) Os produtos produzidos pelas unidades GTL apresentam vantagens ambientais importantes em relação aos produtos tradicionais, já que são produzidos a partir de um combustível limpo: o gás natural.

A década de 1990 assistiu a volta do processo Fischer-Tropsch ao centro das atenções da indústria de petróleo e gás natural no mundo. Esta tecnologia, desenvolvida nos anos 1920 e colocada em operação em larga escala pela Alemanha Nazista, havia entrado para os arquivos da história em função dos baixos preços do petróleo e o desenvolvimento de mercados abundantes para o gás natural. Entretanto, uma transformação radical no seu ambiente de aplicação abriu espaço para a renovação da tecnologia GTL. O aumento das reservas de gás irrecuperáveis e o desenvolvimento de nichos de mercado para combustíveis sintéticos, em função da legislação ambiental, impulsionaram a renovação do interesse das empresas por essa tecnologia. Observa-se o desenvolvimento de vários projetos para construção de plantas GTL, e uma verdadeira corrida tecnológica em busca do desenvolvimento de processos mais eficientes e baratos.

O sucesso do processo de inovação na tecnologia GTL tem um impacto potencial muito importante para a dinâmica dos mercados mundiais de óleo e gás. Para o mercado de óleo, a opção GTL representa o limite máximo para os preços do petróleo no longo prazo. Caso este preço se sustente acima do custo do GTL, novas empresas serão atraídas para entrar nesse negócio, permitindo a exploração de grandes reservas de gás, hoje irrecuperáveis (stranded

gas) com as tecnologias de transporte tradicionais. Para o mercado de gás, o GTL representa

um limite mínimo para os preços do gás. O produtor de gás pode ter no GTL mais uma opção de valorizar o seu produto.

Este artigo busca analisar o processo de inovações na tecnologia GTL relacionando o desenvolvimento de novas opções tecnológicas, que surgem em decorrência das mudanças do ambiente de aplicação, e as estratégias das empresas envolvidas na busca de posições favoráveis para a apropriação dos possíveis ganhos decorrentes da inovação. A seção 2 aprofunda a análise da evolução do ambiente de aplicação da tecnologia GTL, buscando colocar em evidência as forças indutoras da renovação do interesse pela tecnologia. A seção 3 do artigo analisa os esforços de inovação nas diferentes direções de pesquisa em andamento. Na seção 4, estudam-se as estratégias tecnológicas de empresas que buscam se posicionar no mercado GTL. Finalmente, a seção 5 apresenta as conclusões do trabalho.

2 – Mudanças no Ambiente de Aplicação da Tecnologia.

A inovação tecnológica é fruto de uma atividade de busca de soluções de determinados problemas tecnológicos na qual se procura atender, ao mesmo tempo, certos requerimentos técnicos e econômicos de custos e de comercialização. Esta atividade de busca organiza-se em torno de um programa de pesquisa tecnológica (Dosi, 1988), com objetivos definidos e com determinados procedimentos escolhidos para se alcançar esses objetivos.

Nesse contexto, as trajetórias tecnológicas constituem a realização padronizada das promessas de solução contidas nos diversos programas de pesquisa tecnológica. Avançar ao longo de uma trajetória significa aperfeiçoar os atributos técnico-econômicos desejáveis de um certo produto, equipamento, ferramenta ou dispositivo, tendo em mente os trade-offs entre esses atributos. Nesse sentido, o progresso técnico segundo uma trajetória se constitui exatamente na busca de redução desses trade-offs, na redução dos desequilíbrios existentes entre as dimensões técnicas e econômicas que caracterizam essa trajetória.

Os fatores econômicos e institucionais têm um papel decisivo na focalização dos trade-offs relevantes, portanto na escolha dos programas de pesquisa tecnológica que serão implementados. Dessa forma, esses fatores terão uma função importante na definição do volume de recursos financeiros, científicos e técnicos que serão alocados em um determinado esforço tecnológico. Eles definirão assim o que pode ser chamado de ambiente de seleção ou de aplicação da tecnologia (Nelson e Winter, 1982).

Uma série de fatores econômicos e institucionais impulsionou a transformação do ambiente de aplicação da tecnologia de conversão do gás natural em líquidos estáveis, conhecida como GTL. Nesta análise, serão retidos os seguintes:

i) o grande aumento das reservas de gás (principalmente gás associado a petróleo) consideradas irrecuperáveis com as tecnologias convencionais de aproveitamento (transporte por gasodutos e cadeia do gás natural liqüefeito – GNL), em função do aumento do esforço exploratório pós-choques do petróleo;

ii) o recrudescimento da legislação ambiental, viabilizando a criação de nichos de mercado para combustíveis limpos;

iii) a liberalização da indústria do gás natural e de eletricidade nos principais mercados mundiais, com maior volatilidade nos preços do gás, dificultando sua venda em contratos de longo prazo e, por conseqüência, criando obstáculos importantes para o financiamento de grandes projetos de gasodutos e de GNL.

2.1– Aumento Das Reservas Irrecuperáveis

O esforço na busca de reservas alternativas para o petróleo árabe, após os choques do petróleo na década de 1970, teve um grande impacto no aumento das reservas provadas de gás, que saltaram de 40 tmc, em 1970, para 140 tmc, em 1996. A relação reservas/produção aumentou de 59 anos, no final de 1985, para 65 anos, no final de 1996. Ou seja, a indústria do gás natural passa por um período de abundância de reservas de gás. Entretanto, essas reservas abundantes não se localizam nas regiões onde se concentram os mercados (Estados Unidos, Europa Ocidental e Japão e Sudeste Asiático), como se pode ver na tabela 1.

Tabela 1 - Distribuição das reservas e consumo de gás no mundo

Reservas Produção Consumo

Oriente Médio 34% 8% 7,3% EUA e Canadá 4,6% 32% 32,3% América Latina 5,6% 5% 5,3% Europa ocidental 3,8% 12% 19% Resto do mundo 12% 15% 13,7% Fonte: BP Statistics (1999)

A concentração das reservas de gás em regiões com baixo potencial de demanda, como a África Ocidental e parte da América Latina (Bolívia, Venezuela, Peru e Amazônia Brasileira), dificulta a exploração comercial dessas reservas. Boa parte das reservas situadas a mais de 5.000 km dos grandes centros de consumo não são economicamente aproveitáveis com as tecnologias de transporte tradicionais, em função dos riscos associados a tais investimentos. Existe, portanto, um volume cada vez maior de reservas de gás a baixo custo que poderia ser explorado economicamente via tecnologia GTL.

2.2 – Aumento Das Restrições Ambientais

A pressão da legislação ambiental constitui um dos principais fatores de indução do desenvolvimento da tecnologia GTL, através de duas formas: i) restrições crescentes para a ventilação e queima do gás associado à produção de petróleo; ii) ampliação do controle das emissões no setor de transportes.

As restrições à queima em campos de gás associado, através da aplicação de multas ou mesmo de uma carga tributária mais elevada, fizeram surgir uma grande oferta de gás a preços muito baixos. Este é o caso, por exemplo, do gás associado na Nigéria ou em Angola, cujo não aproveitamento representa um custo para o produtor de petróleo. Este está disposto a viabilizar o aproveitamento do gás, mesmo que o preço recebido pelo produto não remunere totalmente os investimentos realizados para tal. Surge, então, um nicho de mercado importante para projetos GTL, visando a aproveitar reservas que têm um custo de oportunidade negativo.

As restrições ambientais impostas à qualidade dos combustíveis são um grande incentivo para o GTL. Em primeiro lugar, essas exigências representam um aumento de custo para as refinarias tradicionais. Estas devem enfrentar uma situação cada vez mais difícil: devem produzir, com uma matéria prima cada vez pior (óleos cada vez mais pesados), produtos cada vez mais limpos. Essa tarefa fica ainda mais difícil num contexto de crescente competição e margens apertadas. Entretanto, mais do que a competição no longo prazo entre refinarias e plantas GTL, o que representa um incentivo importante é a abertura de nichos de mercado no curto prazo. O diesel metropolitano é um grande mercado à disposição de futuros produtores GTL.

2.3 – Aumento Da Demanda Por Flexibilidade

A trajetória tecnológica de transporte do gás natural por dutos ou via cadeia do gás natural liquefeito (GNL), caracterizada pela exploração de economias de escala, gerou uma grande inflexibilidade na interação entre os diversos espaços articulados. Os gasodutos, plantas de liquefação e navios metaneiros representam ativos específicos na medida em que são

dedicados a transações econômicas específicas. Ou seja, as transações econômicas podem ocorrer apenas entre aqueles espaços que estão interconectados por aquela rede específica1_{. As}

decisões, tanto as operacionais quanto as de investimento, dos agentes presentes em cada espaço se dão em um contexto marcado pela interdependência. A construção de um equilíbrio operacional/econômico ao longo de toda a cadeia, e não apenas em uma atividade específica, nesse contexto de interdependência, demanda a existência de algum tipo de coordenação que viabilize a operação e a expansão desse conjunto de atividades.

Nesse caso, rigidez é sinônimo de especificidade de ativos elevada; portanto de maiores custos de transação (Williamson, 1993). A coordenação econômica entre as diversas etapas da cadeia surge para reduzir esses custos e viabilizar a operação e a expansão desse conjunto de atividades interdependentes. Busca-se afastar a possibilidade de comportamentos oportunistas por parte de agentes presentes na cadeia, cuja posições venham a ser beneficiadas a partir de uma mudança do contexto que não foi prevista em contrato. Considerando que a rigidez da cadeia obriga os agentes a manterem as transações entre eles, se quiserem manter seus ativos operando, mecanismos que permitam lidar com o oportunismo serão sempre bem-vindos, acalmando as inquietações e viabilizando os investimentos.

O grande problema que enfrenta o aproveitamento de reservas via as trajetórias tradicionais (gasoduto e GNL) encontra-se na dificuldade de se negociarem mecanismos de coordenação para contornar os riscos de negócios caracterizados por grande interdependência entre os atores. A liberalização dos mercados energéticos, em particular mercados de gás e eletricidade, torna difícil o engajamento em torno de contratos de longo prazo. A volatilidade de preços aumenta os riscos para compra ou venda de gás a preços pré-fixados, além de incrementar a probabilidade de contingências imprevisíveis.

A trajetória tecnológica de conversão química do gás em líquido de gás natural (GTL) representa uma ruptura radical com as trajetórias anteriores. A integração espacial que nasce dessa trajetória apresenta uma flexibilidade muito maior do que aquela presente nas configurações precedentes. A possibilidade de transportar um líquido estável abre as portas para a utilização de toda a infra-estrutura já existente para o transporte de petróleo e derivados, com toda a redução relativa de custos associada a essa mudança nas características do produto a ser transportado. Além disto, os produtos dos processos GTL podem ser comercializados em um mercado globalizado e de grande liquidez. Desta forma, os ativos deixam de ser específicos, na medida em que podem ser dedicados a um grande número de transações. O risco de oportunismo passa a ser praticamente inexistente, já que o produto pode ser vendido por contratos de curto prazo, com reduzida interdependência entre compradores e vendedores.

A tecnologia GTL representa assim uma resposta adequada ao novo contexto do mercado internacional de gás natural, que exige maior flexibilidade nos contratos, e menor interdependência entre compradores e vendedores.

1 _{Obviamente, a flexibilidade da cadeia GNL é maior que a no transporte de gás via dutos. Entretanto, o grau de}

especificidade dos ativos é elevado já que, tendo em vista as escalas de produção e o tamanho do mercado mundial de GNL, não é possível que um projeto formatado para atender um determinado mercado seja redirecionado para outro mercado. A interdependência entre compradores e vendedores do gás é muito elevada.

2.4 – Impactos Nos Esforços De Inovação

A abertura de oportunidades tecnológicas, a partir das mudanças no ambiente de aplicação da tecnologia GTL, teve uma resposta imediata não somente das empresas envolvidas no setor de petróleo e gás como também de algumas empresas tradicionalmente ausentes desses mercados, mas que se viram em condições de encontrar uma posição adequada de apropriação de parte dos ganhos gerados pela difusão dessa inovação. A identificação e análise das estratégias tecnológicas dos atores envolvidos no renascimento dessa tecnologia encontra-se desenvolvida na seção 4 deste trabalho. O esforço de inovação dessas empresas ganhou um novo ímpeto a partir da década de 1990. A intensificação deste esforço tecnológico pode ser confirmada analisando-se seus resultados em termos de produção de patentes.

O número de patentes, diretamente ou indiretamente associadas com a tecnologia GTL, apresentou, conforme a tabela 2, um crescimento sustentado a partir da década de 1980. Entretanto, a partir da segunda metade da década de 1990, verificou-se um grande salto no número de patentes, que praticamente dobrou em relação ao período anterior. Isto se explica pelo aumento do número de empresas neste esforço de pesquisa. À medida que as perspectivas de utilização comercial da tecnologia se tornaram menos incertas, outras empresas que não as pioneiras, se lançaram no esforço de inovação. Atualmente, quase todas as grandes empresas petrolíferas têm seu próprio programa de pesquisa e desenvolvimento ou fazem parte de consórcios de pesquisa sobre a tecnologia GTL.

Tabela 2 – Evolução do Número de Patentes Relacionadas com a Tecnologia GTL

Período Gás de Síntese Processo Fischer-Tropsch

1996 a 2002 433 1008 1991 a 1995 250 514 1986 a 1990 265 443 1981 a 1985 190 394 1976 a 1980 51 334 anterior a 1975 0 0 TOTAL 1189 2693 Fonte: www.uspto.gov

Os processos de conversão de gás natural em produtos líquidos, podem ser divididos em dois tipos: processos de conversão direta e processos de conversão indireta.

Os processos de conversão direta utilizam catalisadores e rotas de síntese específicas para transformar quimicamente as moléculas de metano, o principal constituinte do gás natural, em substâncias mais complexas e de maior peso molecular. Os produtos líquidos que podem ser obtidos incluem os álcoois (principalmente o metanol), as olefinas e os aromáticos (benzeno, tolueno e naftaleno). Entretanto, a alta estabilidade da molécula de metano traz uma série de problemas técnicos para viabilizar as reações químicas envolvidas. Assim, os esforços de pesquisa e desenvolvimento dos processos de conversão direta estão focados na melhoria dos catalisadores, na elucidação dos mecanismos de reação e no desenvolvimento de novos equipamentos (Martin, 2001). A conversão direta encontra-se ainda em um estágio inicial de pesquisa.

Ao contrário dos processos de conversão direta, a rota indireta é tecnicamente mais fácil. Os processos envolvidos estão mais bem estudados e já existem diversas plantas piloto e comerciais em operação. Os processos de conversão indireta são caracterizados por uma etapa preliminar de transformação do gás natural em gás de síntese (mistura de monóxido de carbono - CO e hidrogênio- H2). Após ser produzido, o gás de síntese é convertido em hidrocarbonetos líquidos através do processo Fischer-Trospch (FT) (Vosloo, 2001 e Wilhelm, 2001).

A produção de hidrocarbonetos por esta via não resulta diretamente em produtos de interesse comercial. Para tal, existe a necessidade de uma etapa adicional, o hidroprocessamento, na qual os hidrocarbonetos de alto peso molecular são decompostos em moléculas menores, de acordo com a linha de produtos desejada (nafta, óleo diesel, óleo lubrificante, parafinas e outros). Assim, a conversão de gás natural em hidrocarbonetos pode ser melhor caracterizada em três etapas distintas: 1) geração de gás de síntese, 2) conversão do gás de síntese e 3) hidroprocessamento.

Apesar de as três etapas do processo GTL, por via indireta, estarem individualmente bem estudadas e existirem tecnologias disponíveis para comercialização, ainda se busca uma combinação ótima que permita a redução de custos das plantas comerciais de produção. Além dos aspectos técnicos da conversão, esta combinação ótima deve considerar o tamanho das plantas, a disponibilidade de fontes de energia e água, o volume de gás natural disponível nos campos a serem explorados, entre outros fatores.

Os esforços de inovação realizados por institutos de pesquisa, universidades e principalmente pelas empresas envolvidas, estão concentrados nos processos de conversão por via indireta. A busca pela redução dos custos de capital a níveis que permitam alcançar a viabilidade econômica dos projetos é a premissa básica desses grupos. A seguir, busca-se identificar as rotas estudadas, suas potencialidades de sucesso e os possíveis impactos.

3.1 - Geração de Gás de Síntese

As plantas de geração de gás de síntese correspondem a cerca de 50% dos custos de capital das unidades de conversão de gás natural em hidrocarbonetos líquidos, o que explica o grande esforço de inovação realizado pelas empresas nessa etapa do processo de conversão (Wilhelm, 2001, Sundset et. al. 1994 e Jager et al. 2001).

Pelo menos cinco tipos diferentes de tecnologias estão disponíveis para a geração de gás de síntese. Entre elas destaca-se o processo de reforma auto-térmica. Sendo uma combinação de

processos clássicos, a reforma por vapor e a oxidação parcial do metano, o processo ocorre na presença de catalisadores, com a utilização de vapor d´água e oxigênio, a uma temperatura de cerca de 1.000oC (Rostrup-Nielsen, 2000 e Dybkjaer e Christensen, 2001).

Vários esforços tecnológicos têm sido dirigidos para o aperfeiçoamento dessa tecnologia. O principal problema técnico a ser solucionado é a geração de gás de síntese em uma relação H2/CO igual a 2. Esta relação ideal permite otimizar o processo de conversão por Fischer-Tropsch. Apesar dos indicativos em contrário, testes utilizando insumos com baixas razões de vapor/carbono, realizados pelas empresas Haldor-Topsoe e Sasol, tiveram sucesso. Estes desenvolvimentos aumentam significativamente a eficiência global do processo, melhorando a viabilidade econômica das plantas e as perspectivas de comercialização da tecnologia por estas empresas.

Não menos importante, a Syntroleum tem concentrado seus esforços de pesquisa para o desenvolvimento de uma tecnologia que substitui o emprego de oxigênio puro por ar atmosférico, com a redução dos custos de capital das unidades de geração de gás de síntese. Na mesma direção, a Exxon Chemical está desenvolvendo um reator de leito fluidizado para a geração de gás de síntese com a utilização de ar atmosférico. O processo tem sido testado em uma unidade piloto de 220 bpd.

Nos últimos anos, uma nova tecnologia também tem despertado atenção das empresas e pesquisadores: o processo de reforma por membrana catalítica. Esse processo guarda as mesmas características básicas do processo de reforma auto-térmica. Entretanto, substitui-se a planta de suprimento de oxigênio por uma membrana seletiva a este gás, reunindo a separação de ar e a oxidação parcial em uma única operação unitária.

As pesquisas têm sido conduzidas por dois consórcios de empresas. O primeiro formado por: Air Products, ARCO, Ceramatec, Eletron Research, Agonne National Laboratory, McDermott Tecnology, Babcock&Wilcox, Chevron, Norsk Hydro, Pacific Northwest National Laboratory, Pennsylvanic State University e University of Alasca, com um custeio de 35% por parte do U.S. Department of Energy . O segundo é formado pelas empresas BP-Amoco, Praxair, Statoil, Philips Petroleum e Sasol. A opção pela formação de consórcios, ao invés da realização de pesquisas isoladas, indica que as empresas do setor estão dispostas a dividirem o risco. O desenvolvimento dessa tecnologia é apontado como uma das rotas mais promissoras na viabilidade econômica das plantas de GTL (Wilhelm, 2001 e Rostrup-Nielsen, 2000)

3.2 - Conversão do Gás de Síntese

A conversão do gás de síntese em hidrocarbonetos se baseia no processo Fischer-Tropsch (FT). Atualmente, existem duas opções bem definidas: o processo FT a baixas temperaturas e o processo a altas temperaturas. O primeiro é empregado na produção de ceras que, após a etapa de hidroprocessamento, são convertidas em nafta ou óleo diesel. O segundo processo é utilizado na produção de gasolina e de alfa-oleofinas (Wakatsuki, 2001 e Voss, 2002).

Devido à reação de conversão ser extremamente exotérmica, várias pesquisas têm sido realizadas com o objetivo de desenvolver novas configurações dos equipamentos, permitindo um aproveitamento energético mais eficiente. Além de desativar os catalisadores, as altas temperaturas provocam a formação de fuligem, que se deposita na superfície dos reatores, com perdas de produtividade. A Sasol, empresa fornecedora da tecnologia FT, tem realizado significativos esforços de pesquisa e desenvolvimento nessa área (Hill, 1998).

3.3 - Hidroprocessamento

O hidroprocessamento, terceira etapa do processo de conversão, é utilizado para o tratamento da cera produzida no processo FT a baixas temperaturas. A cera é composta basicamente de parafinas lineares e pequenas quantidades de olefinas e oxigenados. A hidrogenação das olefinas e dos compostos oxigenados, além do hidrocraqueamento da cera, pode ser realizada em condições não muito severas, com a produção de nafta e óleo diesel.

São vários os fornecedores dessa tecnologia, largamente utilizada nas operações tradicionais de refino. Entretanto, a Chevron tem se destacado, pelo seu interesse nos processos de conversão de gás natural em hidrocarbonetos, como uma das principais fornecedoras dessa tecnologia. Atualmente, a Chevron e a Sasol participam de vários projetos comerciais em conjunto.

3.4 – Situação E Perspectivas Das Tecnologias

Das três etapas necessárias para a conversão de gás natural em hidrocarbonetos líquidos por via indireta, as etapas de conversão FT e hidroprocessamento são as mais bem estudadas. Já a etapa de geração de gás de síntese possui diferentes caminhos possíveis para o desenvolvimento de inovações. Entre eles, destaca-se claramente a tecnologia de reforma por membrana catalítica.

Entretanto, os processos por via direta são aqueles que apresentam as melhores perspectivas a longo prazo. A implementação prática destes processos propiciaria total eliminação dos custos de capital associados à construção e operação das unidades de gás de síntese, que hoje representam de 40 a 50% dos investimentos nas plantas de GTL. Essa rota representa o potencial de inovações radicais em GTL. Isso parece claro ao se considerar que a BP decidiu, em 2001, financiar, durante dez anos, pesquisas em conversão direta nas universidades de Berkeley e Caltech, destinando US$ 1 milhão por ano, para cada uma delas (Voss, 2002).

Caso as pesquisas de catalisadores que possam converter diretamente o gás natural em produtos de interesse comercial venham a se concretizar, os detentores dessa tecnologia terão, certamente, uma vantagem de custos que nenhuma combinação de inovações incrementais nos processos por via indireta será capaz de oferecer.

4 – Estratégias Tecnológicas

As estratégias das empresas envolvidas com as tecnologias GTL devem ser examinadas dentro do contexto de renovação de uma tecnologia madura, possivelmente estagnada, cujo desenvolvimento foi interrompido há mais de 50 anos com o advento e predomínio da petroquímica. Nas últimas décadas, a tecnologia esteve restrita, do ponto de vista operacional, às atividades da Sasol que, utilizando o carvão como matéria prima inicial, instalou e operou, na África do Sul, plantas de conversão de gás de síntese via Fischer Tropsch2_{.; e às atividades}

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Na década de 1990, foi construída na África do Sul uma planta comercial de GTL usando o gás natural como combustível. Trata-se da planta da empresa sul africana Mossgas que utiliza tecnologia da Sasol.

da Shell, que construiu uma planta na Malásia a um custo de 600 milhões de dólares para uma capacidade de 12.500 bpd.

Dentro da dinâmica da inovação, a retomada da conversão gas to liquids pode ser vista hoje como a definição de uma nova trajetória que teria assim características assimiláveis às da fase fluida do ciclo de vida das tecnologias, no sentido de Utterback, 1994. A característica essencial da fase fluida é a existência de numerosas opções em competição, em busca de definições a serem validadas pelo mercado e que irão constituir o projeto dominante. Essa busca de convergência entre as diversas concepções possíveis da tecnologia torna o cenário competitivo particularmente complexo e de grande incerteza para os participantes. Esses são levados a fazer suas apostas, mas ao mesmo tempo se encontram diante do risco de fazer opções que podem vir a ser perdedoras com a natural redução do número de opções tecnológicas utilizadas. Cabe, entretanto, ressaltar que o caso em questão se atém essencialmente a inovações de processo. Os produtos a serem obtidos são, na melhor das hipóteses, versões superiores de produtos estabelecidos cujos mercados são bem conhecidos.

De qualquer forma, o posicionamento estratégico dos atores caracteriza-se pela busca de posições num ambiente ainda em aberto em que um certo número de opções está em competição. Essas posições visam naturalmente a tentar garantir a apropriação do valor gerado pela inovação GTL. As principais opções estratégicas sobre as quais os atores são levados a fazer suas apostas são apresentadas a seguir:

4.1- As Escalas Das Plantas

Atualmente, as escalas das plantas apresentam-se como uma dimensão importante do posicionamento estratégico do mercado GTL. Por um lado, alguns atores se posicionam na busca de escalas maiores, dentro da trajetória natural (Nelson e Winter, 1977) das indústrias de processos químicos visando à redução do custo de produção e rentabilização dos volumosos investimentos exigidos. As grandes empresas de petróleo que possuem grandes reservas de gás natural irrecuperáveis (Shell e ExxonMobil, por exemplo) são as mais interessadas nas grandes escalas. Por outro lado, algumas empresas buscam plantas eficientes em escalas menores (abaixo dos 10.000 barris por dia), capazes de explorar um grande número de pequenos campos de gás natural irrecuperáveis3_.

As plantas embarcadas propostas pela Syntroleum representam de forma expressiva o conceito de escalas pequenas (de 2000 a 10.000 bpd), enquanto os projetos das empresas de petróleo, situando-se em torno de 80.000 bpd ou mais, privilegiam a redução de custo e a busca de competitividade das tecnologias GTL em relação às tecnologias estabelecidas de exploração do gás natural.

3 _{Uma planta não-embarcada, com uma capacidade de produção de 5.000 barris por dia, requer uma reserva de 12 bilhões de}

metros cúbicos (bcm), supondo-se um tempo de vida do projeto de 25 anos. Na África Ocidental, por exemplo, existem cerca de 97 campos de gás natural com capacidade de até 14 bcm em reservas irrecuperáveis e apenas 13 campos com reservas acima desse volume.

4.2 - A Conversão Direta Versus A Conversão Via Gás De Síntese

Paralelamente ao posicionamento em torno da questão do tamanho das plantas, existe também um grande campo para o posicionamento estratégico em torno do esforço de pesquisa sobre diferentes rotas tecnológicas de conversão do gás. Este posicionamento não ocorre de forma independente dos objetivos em termos de escalas das plantas, mas extrapola esta questão. O jogo estratégico está relacionado com a escolha ou não de uma rota a ser privilegiada. A concentração dos esforços de pesquisa em uma rota pode resultar em grandes vantagens competitivas, caso o esforço seja bem sucedido. Entretanto, a seleção de uma rota apresenta riscos, na medida em que outras deixam de serem privilegiadas.

Esforços de otimização da rota tradicional se contrapõem a pesquisas, embora ainda em estado inicial, que tentam desenvolver catalisadores capazes de eliminar a etapa de produção do gás de síntese, reduzindo dessa forma drasticamente o investimento das plantas. Ao mesmo tempo, esforços de P&D são feitos na busca de novas opções para a produção do gás de síntese, procurando torná-la mais eficiente por meio de processos radicalmente novos, como, por exemplo, a reforma por membrana catalítica. O quadro 1 resume as várias direções de pesquisa e suas características em termos dos atores envolvidos, a natureza do esforço de inovação e o estágio em que se encontra a pesquisa.

Quadro 1 – Diferentes direções de pesquisa em GTL e suas características

Fonte: Elaboração própria

Consórcio 1: Air Products, ARCO, Ceramatec, Eletron Research, Agonne National Laboratory, McDermott Tecnology, Babcock&Wilcox, Chevron, Norsk Hydro, Pacific Northwest National Laboratory, Pennsylvanic State University e University of Alasca

Tecnologia Principais Atores Natureza do

esforço de inovação

Estágio

Conversão direta British Petroleum Universidades

Radical Pesquisa básica

Uso de baixas razões de vapor/carbono nas plantas ATR

Haldor Topsoe Sasol

Incremental Pesquisa aplicada e desenvolvimento

Uso de ar atmosférico em substituição ao oxigênio

Syntroleum Incremental Pesquisa aplicada e desenvolvimento

Reator de leito fluidizado

Exxon Chemical Incremental Planta piloto em operação Reforma por membrana

catalítica

Consórcio 1 Consórcio 2

Radical Pesquisa básica

Conversão pelo processo Fischer-Tropsch

Sasol Incremental Pesquisa aplicada e

Consórcio 2: BP-Amoco, Praxair, Statoil, Philips Petroleum e Sasol

4.3 - As Linhas De Produtos

Uma linha de motivação das tecnologias GTL toma como mercado alvo o dos combustíveis ultra limpos (ultra-clean fuels), sem enxofre, aromáticos e metais. Nesse caso, os produtos receberiam um prêmio em relação aos combustíveis tradicionais. Entretanto, se outras soluções se viabilizarem para produzir os combustíveis ultra-limpos, as tecnologias GTL estariam em competição direta com as refinarias e o prêmio se reduziria ou mesmo desapareceria. Nesse caso, seria exigida uma considerável redução do custo de produção para que as plantas se tornassem competitivas, privilegiando, assim, as economias de escala.

Outra opção também mencionada refere-se aos mercados de especialidades químicas que oferecem preços sensivelmente mais altos que o dos combustíveis, mas demandam volumes pequenos de produtos, resumindo-se a nichos de aplicações. O dilema das linhas de produtos é menos restritivo do que os anteriores, mas está relacionado a eles, em particular à questão das escalas de produção.

4.4 - Principais Atores E Suas Linhas Estratégicas

Note-se que a capacidade instalada atual é modesta, da ordem de 54.000 bpd, estimando-se em 80.000 bpd a capacidade total dos projetos em implantação e em cerca de 800.000 bpd a dos anunciados4_{. Os principais operadores são Shell, ExxonMobil, Syntroleum e Sasol. Essas}

quatro empresas sintetizam bem a diversidade estratégica na competição pelas posições no futuro das tecnologias GTL.

Shell declara que manteve atividades em P&D em tecnologias GTL desde o final dos anos 1940, o que levou ao desenvolvimento da tecnologia SMDS (Shell Middle Distillate Synthesis) voltada para a produção de destilados médios, principalmente querosene e gasóleo. Shell opera desde 1993 uma planta de 12.000 bpd em Bintulu, Malásia, e é um dos pioneiros na indústria em sua fase de renascimento. A planta se caracteriza por uma grande flexibilidade quanto ao produtos, variando entre nafta, óleo diesel, querosene, solventes, graxas refinadas e matéria prima para detergentes.

ExxonMobil anunciou recentemente o desenvolvimento da segunda geração do seu processo conhecido como Advanced Gas Conversion (AGC-21). Trata-se de processo utilizando reator

slurry e catalisador de cobalto. A estratégia dos desenvolvimentos da ExxonMobil

concentra-se em melhorias incrementais na geração do gás de sínteconcentra-se e no sistema de reação Fischer Tropsch.

Syntroleum é uma empresa de tecnologia, criada em 1984 e com ações em bolsa desde 1998, que atua na indústria de energia. Possui um processo de conversão de gás natural em

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hidrocarbonetos líquidos disponível comercialmente desde 1997. A principal característica desse processo é a utilização de ar no lugar de oxigênio na preparação do gás de síntese, o que elimina o significativo custo de capital da planta de separação de ar. As estratégias de P&D parecem principalmente voltadas para o aprimoramento do processo Syntroleum, procurando aperfeiçoá-lo, além de reduzir os custos de capital e de operação.

Além de oferecer licenças à indústria de petróleo e gás, Syntroleum tem como objetivo igualmente estabelecer joint-ventures para construir e operar suas próprias plantas para a produção de especialidades ou de óleo diesel. Syntroleum busca assim passar de licenciador a produtor. Atualmente, vem propondo vários projetos do tipo joint-ventures às empresas petrolíferas que possuem reservas de gás irrecuperáveis na América Latina (PDVSA na Venezuela, Petrobrás no Brasil, Enap no Chile e consórcios no Peru). A empresa busca viabilizar algumas plantas GTL, com participação no capital investido nestes projetos, demonstrando assim a viabilidade comercial de sua tecnologia.

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é um competidor particularmente interessante. É o único com efetiva experiência operacional em plantas Fischer Tropsch, que a empresa mantém na África do Sul, produzindo hidrocarbonetos líquidos a partir de carvão, desde os anos 1950. O renascimento das tecnologias GTL representa uma oportunidade de utilizar os conhecimentos acumulados em conversão Fischer Tropsch. A empresa considera a alavancagem de sua tecnologia em conversão Fischer Tropsch um dos cinco drivers fundamentais do seu crescimento. A empresa tem considerado diversos projetos de plantas GTL, um deles em associação com Chevron. Além de associações anunciadas com empresas de petróleo, Sasol também tem buscado reforçar sua posição em tecnologia, como é o caso da associação com a empresa norueguesa especializada em tecnologias para produção de gás de síntese, Haldor Topsoe.

Além de diversas empresas de petróleo, como BP, Conoco, Statoil, que têm anunciado iniciativas em GTL, tanto de produção como de projetos de pesquisas, deve ser mencionada ainda a presença das empresas de gases industriais, em particular Praxair e Air Products. Essas empresas estão à frente de dois consórcios envolvendo empresas de petróleo e empresas especializadas em campos específicos de conhecimento para projetos de P&D em reforma por membrana catalítica. No caso, as empresas de gases industriais tentam mobilizar suas competências tecnológicas para buscar uma inovação radical nos processos de produção de gás de síntese.

5 - Conclusões

Este artigo mostrou que a tecnologia GTL passa por um processo de renovação do seu processo de inovação. Vários fatores estão conspirando para aumentar a competitividade desta tecnologia. Primeiro, verifica-se um rápido aumento das reservas de gás consideradas irrecuperáveis com as tecnologias convencionais de transporte de gás. Segundo, o recrudescimento da legislação ambiental vem contribuindo para a criação de nichos de mercado para combustíveis limpos. Finalmente, a liberalização da indústria do gás natural e de eletricidade nos principais mercados mundiais, com maior volatilidade nos preços do gás e

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Sasol tem vendas anuais da ordem de US$ 2,4 bilhões, sendo 57% fora África do Sul; a principal área de atuação é a química.

eletricidade, aumenta a demanda por flexibilidade dos arranjos contratuais, o que é difícil de ser obtido em projetos com concentração de investimentos em ativos específicos, como ocorre nos caso dos gasodutos e da cadeia GNL. Este conjunto de fatores redefine o ambiente de aplicação da tecnologia, levando-a a um renascimento notável.

As estatísticas de patentes deixam evidente a renovação do processo de inovação na tecnologia GTL. O número de patentes aumentou especialmente nos últimos cinco anos. Entretanto, o que é interessante é que o processo de inovação vem buscando não apenas aprimorar as rotas tecnológicas tradicionais (inovações incrementais), mas vem propiciando a busca de inovações radicais. As agendas de pesquisa em torno das diferentes opções tecnológicas tanto incrementais quanto radicais está clara para os agentes. Atualmente, um jogo estratégico está se formando em torno do posicionamento do esforço de pesquisa nas diferentes opções apresentadas. As associações dos atores envolvidos nas tecnologias GTL podem ser entendidas como estratégias de busca de complementaridade e redução de riscos, o que se justifica numa fase do ciclo de vida da tecnologia com características fluidas.

A observação das estratégias das empresas envolvidas nas tecnologias GTL permite identificar dois grupos de empresas: as empresas centradas nos mercados de energia e as empresas centradas nas tecnologias. No primeiro grupo estão naturalmente as empresas de petróleo e gás. Sua base de interesse pelas tecnologias GTL deriva da atuação como operadores em gás e petróleo. Com poucas exceções, dispõem de limitações tecnológicas para levar a frente seus projetos e buscam então associar-se às empresas do segundo grupo. Do ponto de vista das condições de apropriabilidade dos resultados da inovação, podem vistas como detentoras de ativos complementares (Teece, 1986) mas com deficiências nos conhecimentos tecnológicos de base.

O grupo das empresas que têm como forma de participação na indústria GTL a tecnologia é tipicamente representado pela Syntroleum, uma empresa de base tecnológica criada para atuar nesse mercado. Note-se que a empresa tem realizado movimentos que, se concretizados, podem torná-la também uma empresa com base de mercado. Syntroleum e outras empresas centradas na tecnologia são deficientes nos ativos complementares necessários para a difusão dessa inovação, o que está claramente refletido nos objetivos dos movimentos estratégicos da empresa. O maior risco da Syntroleum seria ver os detentores de ativos complementares apropriarem a maior parte dos ganhos das inovações. As empresas de gases industriais estão numa posição similar à posição original da Syntroleum, como eventuais provedores de tecnologia. Entretanto, têm no mercado GTL um mercado a mais dentre os muitos que atendem e estão longe de jogar o futuro da empresa nessa inovação.

Sasol tem um perfil particular na medida em que não era nem uma empresa de tecnologia nem uma empresa importante na operação dos mercados de petróleo e gás. Situa-se num ponto intermediário, detendo uma base de conhecimento única em operação, principalmente da etapa de conversão FT. Suas associações, tanto com empresas de petróleo como empresas de tecnologia, justificariam a singularidade da posição da empresa.

Uma caracterização mais aprofundada dos atores envolvidos e um mapeamento de suas condições de apropriabilidade,na linha proposta por Teece, 1986, pode trazer lições importantes sobre o resultado da competição que se trava nas fases fluidas das tecnologias. No caso em análise, essa competição coloca em jogo o domínio da base de conhecimento da

inovação contra a detenção dos ativos complementares. O estágio atual dos projetos e plantas em construção não permite identificar com clareza os vencedores.

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