Dinâmica de inovação na indústria biobased:

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Dinâmica de inovação na indústria

biobased:

oportunidades e desafios em química

verde e biomateriais

Grupo de Estudos em Bioeconomia EQ/UFRJ José Vitor Bomtempo Flavia Alves Fabio Oroski

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Duas perguntas chave:

1. Que produtos escolher?

Com base em que critérios?

2. Que desafios existem para a

produção e difusão de cada

tipo de produto?

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Reddy et al., 2012

Oportunidades em biobased products

 Biocombustíveis 1ª geração: 150 bi l/a;  crescimento 3% aa (2020/2015) (FAO,2015)

 Bioprodutos: 9% da ind química (2012);  crescimento 8% aa(2020/2012) (McKinsey, 2016)

 Bioplásticos: 1,7 M ton (<1% do mercado) , mas taxas de crescimento são altas. Projeção de 7,9 M ton em 2019 (WEF, Ellen MacArthur F, Mckinsey, 2016)

 Potencial de

substituição: 2/3 dos químicos, sendo 60% especialidades

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Premissa

Os setores da

economia baseada em

biomassa

são ainda

emergentes

e sem

estrutura industrial definida

Logo, apresentam dinâmica de

concorrência com base em

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Espaços de estruturação da

bioeconomia/ biobased economy

Uma diversidade de soluções em

desenvolvimento para encontrar respostas aos

múltiplos problemas;

A estruturação depende da co-evolução de

quatro dimensões:



Matérias-primas;



Tecnologias de tratamento e conversão da

biomassa;



Produtos;



Modelos de negócio.

Essas dimensões estão circunscritas pela

Paisagem Socio-técnica (instituições,

regulação, tendêncas da sociedade, etc)

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Uma indústria em construção com 4

dimensões chave em co-evolução

1 Modelos de Negócio Produtos Tecnologias Matérias Primas Paisagem sócio-técnica

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Matérias-primas renováveis

 Natureza e composição

Sólidos X Fluidos (petróleo e gás);

Hidrocarbonetos X Composição complexa

e funcionalizada (C, H, O etc;)

 Forma de produção

 Competição com outros usos

 Cadeias de suprimento e logística

 Disponibilidade

Escala de produção

Sazonalidade e ociosidade das unidades

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Matérias-primas renováveis

 Busca da matéria-prima “ideal” é foco

estratégico das empresas;

 Cana de açúcar é uma matéria-prima de

referência;

 A corrida por outras fontes de açúcares: os

açúcares de segunda geração;

 Potencial e dificuldades de outras fontes

de matérias primas:

Resíduos florestais e agrícolas

Resíduos urbanos

Florestas energéticas

Algas

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In the advanced bioeconomy, the

question for some time has been

“how do you fund it?” or

“how do you make it?”.

But now, feedstock is becoming the key

variable, it’s a case of

“where do you find it?”

Jim Lane, June 15, 2015

Is it

affordable?

available?

reliable?

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Produção e desenvolvimento da matéria-prima

Tratamento da

matéria-prima Processos de Conversão Finalização química Comercialização

Como abordar a questão tecnológica

na biobased industry?

Desafios

tecnológicos

Indústria emergente → incerteza tecnológica

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Tecnologias de tratamento e

conversão da biomassa

 Que processos de pré-tratamento e tratamento

para obtenção dos açúcares simples ou outros produtos de partida?

 Que processos de conversão?  Biotecnologia?

 Processos fermentativos? Enzimáticos?  Consolidação de processos via biologia

sintética?

 Processos químicos?

 Termoquímicos? Gaseificação? Pirólise?  Combinações entre eles?

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(16)

Produtos: uma crescente diversificação



Os produtos substitutos “imperfeitos”, ex: etanol



Os produtos substitutos “perfeitos” (os produtos

drop in), ex: biohidrocarbonetos, PE verde

(Braskem), combustíveis de aviação



Os novos produtos e plataformas, ex: PHAs,

bioácido succínico, farneceno.

Que produtos podem se tornar efetivamente

competitivos na indústria biobased?

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Classificação Produtos na indústria biobased Biocombustíveis Bioquímicos Biomateriais Bioingredientes Drop in Não drop in 1ª geração avançados Intermediários finais Substituição Natureza Posição na cadeia Biocombustíveis Tecnologia/ MP Commodities Especialidades Comercialização Biodegradável biobased Bioplásticos Plataforma Não plataforma Estruturação da cadeia produtiva

Múltiplas abordagens

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Drop in ou não drop in ?

Drop-in : produtos considerados substitutos

perfeitos aos de base fóssil do ponto de vista de toda a cadeia a jusante de forma que se adaptam à cadeia produtiva e à

infraestrutura existente.

Não drop in: produtos que exigem, para a

sua difusão, o desenvolvimento de novas aplicações envolvendo complementadores a jusante na cadeia produtiva para a

adaptação e/ou construção de ativos complementares.

(19)

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O que é um bioproduto drop in ?

Drop in Ativos complementares

Mercado

Propriedades técnicas Molécula

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Drop in ou não drop in?

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A adoção de bioprodutos não drop in pode ser mais lenta Comparativo do crescimento (Kta): PP x PLA

0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 40.000 45.000 1960 1970 1980 1990 2000 2010 PP PLA

?

20 anos _{25 anos}

“it took 12 years for petrochemical-based PET to mature into a 7.6 billion pound commodity material from the time of it’s inception in 1963, while it took 40 years for nylon to be developed as an engineering material with a volume of around 1.3 billion pounds from when it was first introduced in the US around 1938.”

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Fatores críticos para adoção

“Manufacturers must innovate technology, develop better products, and scale-up capacity to bring per unit costs down. To encourage companies to enter the market, local governments should introduce codification for composting and biodegradability, and implement national standard certifications. This will enable the bioplastics market in Asia-Pacific to attract investments and grow steadily.”

– Frost & Sullivan (2013)

Fonte: http://greenchemicalsblog.com/2013/01/09/green-market-forecasts/

“Bio-polymers: the business case for bio-based plastics is mainly faced with

problems related to price (vs. fossil substitutes), a lack of critical mass due to immature value chains, and no real regulatory support to foster its competitiveness. A lack of recycling systems for new polymers, poor public awareness and the need for clear standards/definitions are also hampering the sector. ”

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Fatores críticos na adoção de bioprodutos

 Custo de mudança (adaptações)

 Preço relativo (competição com fóssil)  Propriedades técnicas desconhecidas  Desenvolvimento de novas aplicações  Grau de reversibilidade

 Estruturação da oferta (confiabilidade, poder de barganha, grau de reputação do produtor)

 Incentivos à adoção  Mandatos (ex: políticas)

 Ganhos intangíveis (produto “verde”)  Adoção por usuários-chave (lead users)

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No contexto dos bioprodutos,

destaca-se o papel dos end users

Players from different industries and

knowledge basis participate in bioplastics development (Shen et al, 2009). Some

examples are: petrochemicals and

chemicals companies (e.g.: Dow, Braskem, Du Pont, DSM, Basf), agribusiness and/or

ingredients and food companies (e.g.: Cargill, Purac, Galactic) and end users (e.g.: Coca-Cola, Pepsi, Walmart, P&G, Toyota). Among them, we outline the end

users role in adoption of drop-ins and non

drop- ins solutions.

(26)

No contexto dos bioprodutos,

destaca-se o papel dos end users

(27)

No contexto dos bioprodutos,

destaca-se o papel dos end users

 Visão da Unilever:

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Coca-cola e o dilema “drop-in or non

drop-in”

As alternativas para a busca de uma embalagem sustentável:

1. Um novo produto, PEF, polyethylene-furanoate, (projeto Avantium)

2. PET renovável a partir de p-xileno renovável

 Projeto Gevo a partir de bioisobutanol

 Projeto Virent a partir de açúcar por catálise

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A discussão “drop in” ou “não drop in” deve ser melhor compreendida

Exemplos Molécula Propriedades

técnicas Mercado Ativos complementares (downstream) Bio-PE = = = = PEF ≠ >> >> ≈ Bio-isobutanol = = >> = Ác. Succínico = = >> ≠

(30)

Mais um fator crítico:

a utilização eficiente da

biomassa

 Em que extensão a biomassa é utilizada de forma

eficiente?

 Qual percentual da biomassa é de fato incorporada

no produto final?

 Não seria melhor produzir químicos de maior valor

agregado para novas aplicações e com maior eficiência na utilização da biomassa?

 Cálculo da Utilização Eficiente da Biomassa: Iffland et

(31)

(32)

Afinal, drop in ou não drop in?

Oportunidades/ vantagens Ameaças/ desvantagens

Drop in Adoção mais rápida

Ativos complementares existentes Ancoragem em cadeias de

valor/produção existentes

Atores da química/petroquímica

Preço do petróleo baixo

Não adicionam funcionalidades comparativas aos petroquímicos Perda do prêmio sobre os preços Depende de mercados e aplicações estabelecidas

Competição com produtos de base fóssil : escalas maiores

Baixa eficiência na utilização da biomassa

Não drop in Novos mercados ou mercados existentes (substituição)

Nichos ou mercados amplos

Diferenciação: novas funcionalidades Menor exposição ao preço do petróleo Prêmio no preço de venda

Não estão “presos” à lógica da escala

Risco na adoção

Desenvolvimento lento de aplicações Estruturação de novas cadeias de valor Forte dependência do sucesso de novos atores e aderência de incumbentes

(33)

Afinal, quais serão os produtos “vencedores” ?

 Há um dinamismo na percepção dos

bioprodutos “vencedores”.

(34)

Em resumo:

 Diversidade de produtos: oportunidades para diferentes

atores e indústrias

 Dimensões não apenas tecnológicas:

complementaridade (esforços de estruturação da oferta)

 Importância dos atores envolvidos para a adoção

 Atenção para produtos não drop in com utilização

(35)

(36)

A importância do modelo de negócio como unidade de análise na biobased industry

 De que forma as empresas estruturam as suas

oportunidades na biobased industry?

 Como acessam as competências complementares?

 Decisões sobre matéria-prima, tecnologia, produtos,

mercados afetam os modelos de negócio?

 Como as empresas se adaptam e os modelos de

negócio evoluem?

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Antes, é preciso compreender o

conceito de modelo de negócio

 Osterwalder e Pigneur (2011):

“um Modelo de Negócio

descreve a lógica de criação, entrega e captura de valor por parte de uma organização”

O que entregar?

Como estruturar?

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As cadeias de valor na biobased industry diferem da cadeia de valor dos produtos de base fóssil

Obtenção e pré-tratamento de matéria-prima Conversão da biomassa (fermentação) Processamento (separação e purificação) Desenvolvi mento

de aplicações Comercialização Distribuição e

 Há atores de diferentes setores de origem que

trazem competências distintas:

Atores ligados ao upstream: agricultura, papel e

celulose, ingredientes de alimentos

Atores ligados ao downstream: química,

combustíveis, utilizadores finais

Competências ligadas à oferta

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Modelos de negócio na biobased industry

Fatores que afetam os modelos de negócio na biobased

industry:

 Natureza do produto

 Drop in ou não drop in?

 Intermediário ou final?

 Building block?

 Perfil da firma

 Estabelecida, incumbente ou startup?

 Setor de origem (upstream ou downstream?)  Perfil do parceiro chave

 Setor de origem (upstream ou downstream?)

 Commitment do parceiro chave

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Duas perguntas chave:

1. Que produtos escolher?

Com base em que critérios?

2. Que desafios existem para a

produção e difusão de cada

tipo de produto?

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Uma indústria em construção com 4

dimensões chave em co-evolução

1 Modelos de Negócio Produtos Tecnologias Matérias Primas Paisagem sócio-técnica

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vitor@eq.ufrj.br

O debate continua no blog Infopetro:

www.infopetro.wordpress.com.br

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