UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS FACULDADE DE CIÊNCIAS APLICADAS
FELIPE IOAVASSO VIEIRA DOS SANTOS
BIOQUEROSENE DE AVIAÇÃO: panorama e perspectivas do biocombustível
Limeira 2015 1
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS FACULDADE DE CIÊNCIAS APLICADAS
FELIPE IOAVASSO VIEIRA DOS SANTOS
BIOQUEROSENE DE AVIAÇÃO: panorama e perspectivas do biocombustível
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Gestão do Agronegócio à Faculdade de Ciências Aplicadas da Universidade Estadual de Campinas.
Orientador(a): Dra. Professora Maria Ester Dal Poz
Limeira 2015 2
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Dedico este trabalho aos meus pais.
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AGRADECIMENTOS
“De todo coração, Senhor meu Deus, presto homenagens por Suas maravilhas! Direi bem alto e de bom som! Estou feliz e agradeço ao Senhor. Sempre celebrarei Seu nome Altíssimo.” (Sl 9)
Obrigado, Deus! Obrigado por ter me guiado pela mão quando eu mais precisava e quando eu menos merecia. Assim, como no Salmo acima, eu, sempre celebrarei o Seu nome Altíssimo!
Obrigado, pai e mãe. Obrigado por sempre me deixarem livre para escolher o meu caminho e por me ensinarem a sempre ser justo, honesto e gentil. Essas são as qualidades na qual me inspiram no meu dia-a-dia!
Angela e Renan, agradeço por vocês dois fazerem parte da minha família e por sempre estarem por perto!!
Obrigado, Mirela! Sem você as coisas seriam mais fáceis(?)... Mas, quem disse que eu gosto de coisas fáceis?!
Augusto, Thaís, Ivan e Henrique. Obrigado por terem me recebido na casa de vocês e pelo final de semana inesquecível que passei na companhia de vocês. Nesse curto espaço de tempo, eu reaprendi a ter esperança (algo que há muito já não existia em mim)! Ao Ivan, obrigado pela irmandade durante esses anos de faculdade, desejo sempre o melhor para você e toda a sua família!
Rafa Rössler. Conheci-te em uma situação tão improvável, que eu nem imaginaria que em pouco tempo você se tornaria uma pessoa que faria a diferença na minha vida. Obrigado por acreditar no meu potencial, nas minhas ideias. Obrigado pela sua sinceridade, autenticidade e aos ótimos bom- dias que você me desejava e, é claro, por ficar brava comigo quando era necessário. Você pode não ver, mas, aprendo muito com você ao meu lado. Na face da terra ainda não existe palavras que possam expressar toda a minha gratidão e carinho que sinto por ti! Vielen Dank!
Agradeço à minha Orientadora e Professora Doutora Maria Ester Dal Poz, pelo tempo, paciência, incentivo e inspiração à mim dedicados. Agradeço também por ter me apresentado e inserido no tema tão rico em possibilidades e oportunidades que é a bioenergia. “Ninguém consegue viver sozinho.” Essas são as palavras que me fizeram refletir, escrever e reescrever o meu agradecimento. Hoje eu sei que o meu agradecimento não teria sido sincero se eu não tivesse ouvido e compreendido o sentido dessa frase. Obrigado, Raphaela Morais!
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Mude o ponto de vista E descubra um novo paradigma.
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SANTOS, Felipe Ioavasso Vieira dos. BIOQUEROSENE DE AVIAÇÃO: panorama e perspectivas do biocombustível. 2015. f 47. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Gestão do Agronegócio.) – Faculdade de Ciências Aplicadas, Universidade Estadual de Campinas, Limeira, 2015.
RESUMO
O presente trabalho apresenta os atuais contextos de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação (PD&I) em BioQuerosene de Aviação (BQA) e um conjunto não-exaustivo de dados acerca dos investimentos do setor na inovação da tecnologia; relaciona-os ao atual nível institucional das políticas públicas que estão sendo desenvolvidas no Brasil. A preocupação ambiental tem se tornado uma constante no mundo contemporâneo, as mudanças climáticas decorrente do aumento das concentrações de gases do efeito estufa, que são originários da queima de combustíveis fósseis são utilizados intensivamente em todo o mundo. No setor de transporte aéreo a matriz energética utilizada é o querosene de aviação de origem fóssil, sendo este setor responsável por uma pequena parcela nas emissões de gases do efeito estufa, porém, são altamente prejudiciais por conta da altura em que são emitidos. Medidas têm sido tomadas para a redução dos impactos ambientais causados pela utilização do querosene de aviação, dentre elas, o desenvolvimento de combustíveis a base de matérias-primas renováveis, o BQA. Os esforços de PD&I tem como base tecnológica os processos de transformação das diferentes matérias-primas em BQA; são também diferentes possibilidades em termos de rotas tecnológicas, algumas delas aprovadas e certificadas para a produção e comercialização. O presente trabalho também apresenta a receita que o setor de refinamento de óleos tem em comparação com a receita das recém-criadas biorefinarias. Por fim, demonstro o desenvolvimento do setor e quem são os principais agentes interessados através das patentes registradas no Instituto Nacional da Propriedade Industrial e no United States Patent and Trademark Office's.
Palavras-chave: Biocombustíveis. Meio ambiente. Desenvolvimento sustentável.
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SANTOS, Felipe. Ioavasso. Vieira dos. Biokerosene for aviation: outlook and prospects of biojet. 2015. f 47. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Gestão do Agronegócio.) – Faculdade de Ciências Aplicadas, Universidade Estadual de Campinas, Limeira, 2015.
ABSTRACT
The present works introduce the current contexts of Research, Development and Innovation (RD & I) in aviation bio-kerosene (BQA) and a non-exhaustive set of data on industry investments in technology innovation; relates them to current institutional level of public policies that are being developed in Brazil.Environmental concern has become a constant in the modern world, climate change resulting from increasing concentrations of greenhouse gases, which originate from the burning of fossil fuels are used extensively worldwide. In the air transport sector the energy matrix used is fossil jet fuel, and this sector accounts for a small portion in emissions of greenhouse gases, however, are highly detrimental because of the time they are issued. Measures have been taken to reduce the environmental impacts caused by the use of jet fuel, among them, the development of fuels based on renewable raw materials (BQA). The RD & I efforts is as technology-based transformation processes of different raw materials in BQA; They are also different possibilities in terms of technological routes, some of them approved and certified for the production and marketing. This work presents the revenue that the oil refining sector has compared to revenue of the newly created biorefineries. Finally, it shows the development of the sector and who are the key actors involved through patents registered with the National Institute of Industrial Property and the United States Patent and Trademark Office's.
Keywords: Biofuel. Environment. Sustainable development.
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LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 Concentração de Mercado em diversos Países...... 21
Figura 2 Participação de Mercado das Principais Companhias Aéreas...... 22
Figura 3 Evolução do Consumo do BQA no Brasil...... 24
Figura 4 Cenários de Demanda e Oferta de Combustíveis Aeronáuticos...... 25
Figura 5 Emissão Antropogênica de CO2...... 26
Figura 6 Projeção de Emissão de Gases do Efeito Estufa do setor 27 aeronáutico......
Figura 7 Curva de Aprendizagem Etanol de Cana-de- açúcar...... 34
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1 As Dez Maiores Companhias Aéreas...... 40
Tabela 2 Participação das Refinarias dentro do setor de aviação...... 41
Tabela 3 Patentes Brasileiras de Obtenção de BQA...... 42
Tabela 1 Patentes Internacionais de tecnologias relativas ao BQA...... 43
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LISTA DE QUADROS
Quadro 1 Base da Plataforma de Bioquerosene...... 29
Quadro 2 Roadmap das rotas tecnológicas identificadas para o Brasil...... 33
Produção de BQA por meio Fischer-Tropsch...... Quadro 3 36
Quadro 4 Obtenção de Bioquerosene através do processo Bioquímico...... 37
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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ANAC Agência Nacional de Aviação Civil
ANP Agência Nacional do Petróleo
ASTM American Society for Testing and Materials International International
ATAG The air Transport action Group
BQA Bioquerosene de Aviação
CGEE Centro de Gestão e Estudos Estratégicos
CONAC Conferências Nacionais de Aviação Comercial
DAC Departamento da Aviação Civil
DECEA Departamento de Controle de Tráfego Aéreo
EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
F-T Fischer-Tropsch
GEE Gases do Efeito Estufa
IATA International Air Transport Association
ICAO The International Civil Aviation Organization
INPI Instituto Nacional da Propriedade Industrial
PBB Plataforma Brasileira de Bioquerosene
QAV Querosene de Aviação
Secretaria de Meio Ambiente e Sustentabilidade de SEMAS Pernambuco
USPTO United States Patent and Trademark Office's
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SUMÁRIO
1 Introdução...... 14 1.1 Contextualização...... 14 1.1.1 Justificativa...... 15 1.1.2 Objetivo...... 16 2 Revisão Bibliográfica...... 17 2.1 Formação Histórica do Setor Aéreo Brasileiro...... 17 2.2 O Mercado da Aviação Civil...... 20 2.3 Combustíveis para Aviação...... 23 2.3.1 Querosene de Aviação...... 23 2.3.2 Problemas Ambientais...... 25 3 Bioquerosene...... 28 3.1 Regulamentação...... 29 3.1.1 Políticas Públicas...... 29 3.1.1.1 Plataforma Brasileira de Bioquerosene...... 29 3.1.1.2 Plataforma Mineira de Bioquerosene...... 30 3.1.1.3 Plataforma Pernambucana de Bioquerosene...... 31 4 Rotas Tecnológicas...... 32 4.1 Rota Química ou Transesterificação...... 34 4.1.2 Rota Termoquímica...... 35 4.1.3 Rota bioquímica – Rota da Amyris...... 36 5 Metodologia...... 38 5.1 Prospecção de Patentes...... 38 5.1.2 S&P Capital IQ and SNL………………………………………………….. 38 6 Resultados de esforços de P&D&I………………………………………. 40 6.1 Mercado Alvo...... 40 6.2 Patentes...... 41 6.2.1 Patentes nacionais...... 41 6.2.2 Patentes internacionais...... 42 7 Conclusão...... 44 Referências...... 45 14
1 INTRODUÇÃO
1.1 Contextualização
A dependência do setor aéreo aos combustíveis fósseis é indiscutível e a utilização deste tipo de matriz energética provoca diversos efeitos como a contribuição para o aquecimento global. Estudos apontam que o setor é responsável por 2% das emissões globais de gases de efeito estufa; contudo, mesmo que seja um pequeno percentual de contribuição da aviação ao aquecimento global, essas emissões são as mais prejudiciais se comparadas com outras fontes, de acordo com o Painel Inter-governamental de Mudanças Climáticas (IPCC), isso acontece pelo fato de os poluentes serem lançados em grandes altitudes e que potencializa o efeito do dióxido de carbono, intensificando o aquecimento global. Em 1997 foi assinado o Protocolo de Quioto que constitui um instrumento das Nações Unidas sobre a mudança no clima, nele está definido as metas de redução das emissões dos gases que contribuem no aquecimento global.
A indústria da aviação está comprometida com a redução de seu impacto ambiental e busca uma alternativa ao querosene fóssil, devido à flutuação da sua cotação internacional relacionado à instabilidade econômica, politica e social dos países integrantes da OPEP, ao aumento da demanda por transporte aéreo versus a fonte não renovável que é o petróleo e o atendimento dos parâmetros ambientais de órgãos de referência como a Associação Internacional de Transportes Aéreos (IATA); Organização Internacional da Aviação Civil (ICAO) e Grupo de Ação dos Transportes Aéreos (ATAG). As iniciativas da Indústria abrangem o desenvolvimento de novas tecnologias menos agressivas ao Meio Ambiente, melhorias na infra- estrutura e nas operações aeroportuárias e o desenvolvimento e aprimoramento das práticas do estímulo à economia de combustíveis. O avanço tecnológico não deve ser interrompido, é com base na alta tecnologia que reside à solução do crescimento sustentável. Nesse ponto, pode-se lembrar do conceito de "destruição criadora" de Schumpeter, o processo de diversificação não destruiu as empresas, muito pelo contrário, tornou-as muito mais fortes e criativas, já que passaram a buscar novas fontes de matérias primas e de energia. Ou seja, a firma faz uso de seus recursos tangíveis e intangíveis para obter ganhos nos lucros, a introdução de novas 15
tecnologias ou inovações produtivas tendem a dar vantagens competitivas para aqueles que as introduzirem, seja por meio da proteção de uma patente ou simplesmente pelo domínio do conhecimento da nova tecnologia, contudo, esses novos conhecimentos são conseguidos através de um alto custo.
As oportunidades e desafios das biorrefinarias e de seus produtos estão relacionados com os custos das matérias-primas e os custos de produção em escala comercial das técnicas de biotecnologia, como os processos químicos, os processos termoquímicos e os processos bioquímicos. Vale ressaltar que o desenvolvimento de novas rotas tecnológicas nessa área tem a capacidade de unir múltiplas cadeias de valor. O trabalho apresenta primeiramente no capítulo dois, uma contextualização da indústria da aviação, relatando a formação histórica, o comportamento e o crescimento do setor; logo em seguida, dentro do mesmo capítulo, é apresentado o Bioquerosene de aviação que é largamente usada dentro dos voos comerciais e os problemas ambientais relacionados com o uso dessa matriz energética.
No capítulo três é apresentado o bioquerosene de aviação (BQA) e os requisitos necessários para a produção e obtenção do BQA e as políticas públicas que estão sendo implementadas no Brasil.
O capítulo quatro apresenta as atuais rotas tecnológicas que estão em desenvolvimento; e as rotas tecnológicas em fase de produção e já aprovadas pela American Society for Testing and Materials. Este capítulo também apresenta os estudos de esforços em pesquisa, desenvolvimento e inovação, demonstrando as patentes nacionais e internacionais registradas em órgãos públicos como o Instituto Nacional de Propriedade Industrial e o United States Patent and Trademark Office's, respectivamente.
1.1.1 Justificativa
O setor de transporte aéreo mundial tem sido pressionado para reduzir suas emissões de CO2, com uma meta de atingir um crescimento neutro em carbono até 2020 e reduzir em 50% as emissões de dióxido de carbono (dos níveis de 2005) até 2050 (ICAO, 2008). Estudos apontam que a produção do bioquerosene tem sido o biocombustível mais propício para ser o substituto do querosene de aviação, 16
portanto, analisar este setor é uma importante oportunidade de adquirir vantagens sobre os concorrentes devido as diversas possibilidades de utilização de matérias- primas e de rotas de obtenção do biocombustível.
1.1.2 Objetivo
O objetivo deste trabalho é contribuir para a ampliação do conhecimento a respeito da produção do bioquerosene como biocombustível para o setor de transporte aéreo. Para alcançar este objetivo é previsto uma formação atual do cenário de biocombustíveis para aviação, no caso, bioquerosene de aviação.
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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Formação Histórica do Setor Aéreo Brasileiro
O Mercado de aviação civil teve seu início em 1927, com a liberalização à iniciativa privada dos serviços de transportes Aéreos no mandado do então Presidente da República Washington Luís, no qual autorizou duas empresas estrangeiras a realizarem as operações: a alemã Condor Syndikat, e a francesa Aéropostale. Meses mais tarde a VARIG também obteve autorização governamental para operar suas linhas. O Sindicato Condor, esta resultante da nacionalização da Condor Syndikat, se organizou e registrou-se como uma empresa de aviação e começou a operar com equipamentos da empresa alemã, já no final da década de 30 seu nome foi alterado para Serviços Aéreos Condor e em 1943 durante a Segunda Guerra Mundial passou para Cruzeiro do Sul devido a restrições governamentais, ainda na década de 30, surgiu a Panair do Brasil, uma subsidiária da Pan American, que foi operado por pilotos americanos até 1938 e a VASP que teve autorização para operar em 1934.
Durante o decorrer das décadas de 40 e 50 foram criadas mais de 20 empresas nas quais concentraram seus voos nas rotas do litoral. O mercado da época, de dimensões reduzidas, não foi suficiente para viabilizar o funcionamento de um número tão grande de empresas e todas elas se enfraqueceram, o excesso na oferta de viagens para uma demanda de um mercado incipiente gerou uma readequação do mercado. As conseqüências de um mercado desregulamentado, com excesso de oferta e ainda em formação levaram muitas companhias aéreas à falência e outras apenas sobreviveram graças a fusões com outras companhias aéreas, consequentemente, houve redução nos níveis de segurança e de regularidade no serviço de Transporte Aéreo.
A aviação civil na década 60 foi marcada por uma grave crise econômica, causada por fatores como a excessiva concorrência, a necessidade de investimento para a renovação da frota e as alterações na política econômica do país. Esses fatores levaram o Governo Federal e a iniciativa privada a se reunirem em diversas 18
conferências - denominadas de Conferências Nacionais de Aviação Comercial (CONAC) – para superar a crise e continuar a ofertar os serviços aéreos. Essas conferências conduziram a políticas que estimularam fusões e associações com o objetivo de reduzir ao número máximo de dois players que fariam viagens internacionais e ao número máximo de três players para o mercado doméstico. Além dessa política, o Estado implantou uma política de concorrência controlada, em que passou a interferir nas decisões administrativas das empresas, escolhendo as linhas e o preço das passagens aéreas e no reaparelhamento da frota. Em 1975, o setor passou por mais problemas com a chegada de aeronaves mais modernas e de maior porte, levando as empresas a focarem seus serviços apenas nas principais cidades em que pudessem operar com essas novas aeronaves, deixando várias cidades do interior sem este tipo de serviço. Assim como foi observado por Antônio Osller Malagutti no seu artigo “Evolução da Aviação Civil”:
“A introdução de aeronaves mais modernas, e de maior porte, as empresas viram-se forçadas a modificar a sua rede de linhas, optando por servir apenas as cidades de maior expressão econômica, cujo mercado viabilizasse a prestação do serviço com o uso de aeronaves desse tipo. As pequenas cidades do interior, dotadas, normalmente, de um aeroporto precariamente equipado, cuja pista, em geral, não era pavimentada, e que no passado eram servidas por aeronaves de pequeno porte, passaram, simplesmente, a não mais dispor do serviço. Assim é que, de um total de 335 cidades servidas por linhas aéreas em 1958, somente 92 continuavam a dispor do serviço em 1975.”
O Governo Geisel percebeu a situação e por meio do Ministério da Aeronáutica foi decretado uma nova modalidade de empresa aérea, a empresa aérea regional, no entanto, a política da concorrência controlada prevalência e em 1976 foram criadas cinco empresas para atender a demanda das regiões. As empresas iriam operar da seguinte maneira: a NORDESTE atenderia a demanda dos Estados do Nordeste, parte do Maranhão, Espírito Santo e grande parte de Minas Gerais, a RIO-SUL atenderia aos Estados do Sul e ao Rio de Janeiro, parte do Espírito Santo e a faixa litorânea de São Paulo, a empresa TABA ficaria atendendo a demanda dos Estados da Amazônia e partes do oeste do Pará e norte do Mato Grosso, a TAM atenderia ao Mato Grosso do Sul, partes do Mato Grosso e São Paulo e por fim a VOTEC, atendendo aos Estados do Tocantins, Goiás, Distrito Federal, partes do Pará, Minas Gerais e Mato Grosso. Essa medida também teve 19
como objetivo alavancar a utilização do Avião BANDEIRANTE da fabricante Embraer (MALAGUTTI, ET ALL, 2001).
No final da década de 80, o pensamento liberal levou o mundo a passar por mudanças de ordem política, social e econômica, sendo a marca mais importante desse período, a queda do muro de Berlim em novembro de 1989. Essa mudança de paradigma levou os governos a reduzirem a intervenção e o seu controle sobre a economia, permitindo que as livres forças do mercado a regulassem. No Brasil, esse processo ocorreu durante toda a década de 1990 e de forma gradual, diante desse novo pensamento político, o Governo, através do Ministério da Aeronáutica e do Departamento da Aviação Civil (DAC) definiu uma política de flexibilização tarifária abandonando o regime de indexação da economia e de fixação dos preços, a partir de então, os preços das passagens iriam variar em torno de um valor fixado pelo DAC, além da flexibilização tarifaria, as medidas de limitação de players no mercado também foi extinta, com exceção das linhas que ligavam as principais cidades (São Paulo, Rio de Janeiro, Belo Horizonte e Brasília). Essa exceção foi eliminada no final dos anos 1990, visando dar mais liberdade e competitividade as empresas do setor.
Em 2003, o setor passa novamente por mais uma crise, desta vez provocada pela crise gerencial e financeira pela qual passou a companhia Varig, o Governo, convencido de que o mercado estava com “excesso de oferta” deu início a re-regulação do setor com políticas discricionárias de controle. Voltando a responder pelas importações de aeronaves, entrada de novas companhias e novas linhas aéreas, sendo uma política semelhante ao do período de controle de oferta. Já em 27 de setembro de 2005, é promulgada a lei n. 11.182 que visava à criação da Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC). A criação da ANAC tinha por objetivo a sinalização da habilidade intervenção no mercado quando fosse necessário e a consagração dos regimes de liberdade tarifária e livre acesso e mobilidade.
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2.2 O Mercado da Aviação Civil
Para uma melhor compreensão do mercado de biocombustíveis para aviação, faz-se necessário o entendimento do mercado de aviação. Este é um mercado que tem crescido a taxas bastante elevadas, tornando o Brasil o 3º maior mercado doméstico do mundo. No relatório anual da ANAC de 2013, nota-se que a quantidade de pessoas transportadas em viagens domésticas no período de 2002 até o ano de 2013 teve um crescimento de 89,89%, tendo uma taxa de crescimento médio de 10% ao ano, saltando de 31.034.379 para 89.965.774 de passageiros transportados dentro do país, e a taxa de crescimento para as viagens internacionais no mesmo período foi de 60,26% e com um crescimento médio de 9,08% ao ano, indo de 7.282.636 para 18.953.866 de passageiros transportados em viagens internacionais. Os fatores que impulsionaram a expansão desse mercado residem no crescimento consistente da economia brasileira como o aumento do poder aquisitivo do brasileiro e a migração de parte da população para a classe C, outros fatores contribuem para a expansão do setor como o câmbio relativamente estabilizado, a rapidez na locomoção, e as reduções das tarifas aéreas que as companhias aéreas oferecem. Atualmente, o mercado é liberalizado, ou seja, o mercado está sobre o regime da livre concorrência, dando a liberdade para qualquer companhia entrar no mercado e oferecer seus serviços, tendo ressalvas para as barreiras de entradas que as companhias já atuantes no mercado impõem, a capacidade operacional de cada aeroporto e as normas instituídas pela ANAC. A caracterização do setor da aviação civil brasileira dentro do regime da livre concorrência é dado por poucas companhias aéreas e um elevado grau de concentração de mercado, contudo, o indicador de medição do grau de concentração de mercado de um setor, o Herfindahl-Hirschman Index1 (HHI), nos mostre que a concentração do mercado brasileiro é relativamente baixo se comparado com os principais mercados mundiais que são os Estados Unidos, a China, o Japão e a Índia. O intenso fluxo de capital, a escala produtiva mínima necessária para a viabilização das operações e a alta
1 Nota: O Índice Herfindahl-Hirschman (HHI) avalia o grau de concentração do mercado relevante, sendo calculado por meio da soma dos quadrados dos market shares individuais das firmas participantes no mercado relevante. e. Seu valor oscila entre 10.000 para o caso do monopólio e menos de 100, para concorrência atomística. HHI = S xi 2 ; i=1,n, onde x é o market share e n o número e firmas no mercado relevante. 21
capacidade tecnológica da indústria leva à concentração de mercado do setor. Outro motivo que leva a concentração de mercado é o uso concentrado da infra-estrutura aeroportuária, devido ao sistema de modelagem centro-raio (hub-and-spoke system) que permite elevados ganhos de escala e escopo e impõe uma forte barreira à entrada, com esse sistema em funcionamento, as companhias atuantes no setor aeronáutico geram R$ 73 bilhões de reais adicionados ao Produto Interno Bruto, gerando empregos para mais de 1,2 milhões de pessoas através de 179 mil diretos, 432 mil indiretos, 276 mil induzidos, 329 mil pelo efeito no turismo.
Gráfico 1: Concentração de Mercado em diversos Países
Fonte: (ICAO, 2014). The International Civil Aviation Organization
No cenário nacional o setor de transporte aéreo está dividido entre os principais players, a Avianca que conta com 41 aeronaves e opera em 24 aeroportos de 23 destinos no país, a Azul Linhas aéreas Brasileiras que se inseriu no mercado com a estratégia de conectar cidades que estavam de fora da malha aérea nacional e mais tarde se tornando a holding Azul Trip S.A., a Gol Linhas Aéreas Inteligentes que quebrou paradigmas com a implementação do sistema low cost, low fare (baixo custo, baixa tarifa) oferecendo preços mais acessíveis e a TAM que possui grande prestígio no cenário internacional com destinos para 135 localidades, em 22 países com abrangência em todos os continentes. O transporte aéreo doméstico de passageiros de longa distância tem substituído o modal rodoviário, no ano de 2004, o modal rodoviário detida 69% dos transportes de pessoas de longa distância e o 22
modal aéreo detinha 31% deste tipo de mercado, no entanto, o cenário que vem mudando, em 2013 o modal aéreo passou para 41% das viagens de longa distância e o modal rodoviário caiu para 59%. Em janeiro de 2015 o mercado doméstico teve um crescimento de 9,1% em relação com o mesmo mês de 2014 e demanda completa 16 meses de crescimento. Já as companhias aéreas GOL e TAM lideram o mercado doméstico com participação em RPK* de 38,2% e de 36,8%, respectivamente (ANAC).
O mercado de aviação civil brasileiro pode ser dividido em aviação regional (feeder) e as linhas principais (troncais). As linhas regionais não despertam interesse das grandes companhias, portanto, as companhias que operam a aviação regional desempenham um papel importante em relação às linhas principais, fazendo a ligação entre os centros regionais com os grandes aeroportos, contribuindo para o acesso ao modal internacional. Neste caso, a aviação regional configura como bem complementar as linhas principais. Contudo, a aviação regional também configura como bem substituto às linhas principais, como as companhias regionais também operam em grandes aeroportos, ou seja, obtêm slots em aeroportos grandes, elas podem passar a operar trechos de alta demanda e densidade, como as linhas troncais. Para que este tipo de concorrência não ocorra – as companhias entrantes versus companhias das linhas troncais – as companhias que operam nas principais linhas fazem acordos operacionais e alianças para que as companhias regionais não se tornem competidores diretos.
Gráfico 2: Participação de Mercado das Principais Companhias Aéreas (no Brasil)
Fonte: ANAC (2013) 23
2.3 Combustíveis para Aviação
2.3.1 Querosene de Aviação
O combustível largamente usado na aviação brasileira é o querosene de aviação (QAV), conhecido internacionalmente como JET A1, este combustível é de origem fóssil, composto por hidrocarbonetos parafínicos de 9 a 15 carbonos sendo moléculas mais pesadas que a gasolina e mais leves que o diesel. A escolha e o uso do querosene na alimentação das turbinas deve-se ao fato de ser mais estável e de não apresentar problemas de congelamento em alta altitudes onde há baixas temperaturas e pressões (BRASIL, et all., 2001). Devido à sua dependência de combustíveis líquidos com alta densidade energética e que permitam longas autonomias de voo sem aumentar o peso e o volume a ser transportado, o transporte aéreo possui poucas alternativas em relação aos combustíveis convencionais (NYGREN et al.,2009).
Os combustíveis aeronáuticos têm características específicas, como ter alta viscosidade energética (peso e volume reduzidos por unidade – poder calorífico e densidade elevados), permitir potências elevadas, apresentar volatilidade adequada e baixo ponto de congelamento, não conter água em solução, ser quimicamente estável e apresentar baixa corrosividade. Para que possam atender essas especificações, geralmente são aditivados (em quantidade e composição sujeitas a aprovação e controle) (Centro de Gestão e estudos estratégicos). No caso brasileiro, a específicação do querosene de aviação é determinado pela Agência Nacional do Petróleo (ANP) através da Resolução 37 de 2009, sendo análogo ao JET A-1.
O consumo de combustível é um assunto de extrema importância ambiental e econômica para o setor aeronáutico, pois, o consumo interno do insumo energético para a aviação – querosene de aviação – acompanhou o crescimento do setor. No Relatório mensal da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis do Balanço Energético Nacional (ANP 2014) podemos observar que a evolução no consumo do QAV passou dos 7 milhões de m3 e no período de quatorze anos (entre 2000 até 2014), o setor consumiu 3,96% a mais de querosene de aviação. Vale ressaltar que quanto maior for o consumo, maior será o custo que 24
as companhias aéreas terão e maior será a emissão dos gases do efeito estufa. Do ponto de vista econômico, temos que o volume produzido de querosene para aviação no Brasil chegue a 75% do que é consumido e que o preço do combustível brasileiro é 44% mais caro que na Europa. A composição da formação do preço do querosene de aviação (QAV) é composta da seguinte maneira, preços de refinaria que representam 73% do preço do combustível, os impostos (PIS, COFINS e ICMS) que representam 26% e o 1% restante é a taxa do aeroporto. Essa formulação dos preços e os tributos incidentes sobre o combustível encarecem o insumo e prejudica as companhias aéreas na competitividade, pois, o QAV representa cerca de 40% dos custos de uma empresa aérea e qualquer diferença no preço final do combustível tem impacto na operação (ANAC).
Gráfico 3: Evolução do Consumo do BQA no Brasil
8.000.000 7.000.000 6.000.000 5.000.000 4.000.000 Total do Ano 3.000.000 2.000.000 1.000.000 - 20002002200420062008201020122014
Fonte dos dados: ANP, Elaboração própria.
Para uma perspectiva de futuro, pode-se usar as projeções de cenário feitas por Nygren. Nota-se que a projeção da demanda representada pela curva C no gráfico abaixo por combustível aeronáutico até 2030 é crescente, chegando a uma demanda superior a 400mt. Os cenários de oferta projetados seguem o caminho inverso, o cenário de oferta 1 que se apresenta como o melhor, ainda fica 150 mt abaixo da demanda, os cenários dois e três são mais pessimistas não chegando atender a demanda do mercado pelo combustível fóssil. Conclui-se que, se se uma solução não for encontrada, este insumo pode se tornar um obstáculo ao desenvolvimento do setor.
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Gráfico 4: Cenários de Demanda e Oferta de Combustíveis Aeronáuticos
Fonte: (NYGREN, E, Aviation fuel and future oil scenarios, 2009)
2.3.2 Problemas Ambientais
A questão energética entra em pauta de discussão devido ao aquecimento global e o aumento das emissões dos gases do efeito estufa liberados pela combustão dos combustíveis fósseis, a IATA e os Estados-Membros da ICAO [(o Brasil é um Estado-Membro), órgão das Nações Unidas], assumiram o compromisso ambiental e se apoiam em uma estratégia de quatro pilares para a mitigação dos GEE, que são:
Uso de novas tecnologias, incluindo aquelas que aumentem a eficiência na redução de consumo de combustíveis; Maior eficiência nas operações de empresas aéreas; Incrementar a infraestrutura de aeroportos e espaço aéreo Medidas econômicas positivas O foco deste trabalho está no uso de novas tecnologias que aumentem a eficiência do consumo do combustível e na sua conseqüente redução de emissão de gases do efeito estufa. Dados do setor, constatam que a indústria aeronáutica é responsável por cerca de 2% das emissões de CO2 no mundo e o transporte aéreo que faz uso do querosene de aviação de origem fóssil como matriz energética, contribuí com 12% das emissões de GEE se comparados outros tipos de categorias de transportes (ATAG, 2014). Apesar do baixo índice de emissão, o setor de transporte aéreo contribui com as emissões mais prejudiciais por conta da incidência 26
direta em grandes altitudes sobre a concentração de gases do efeito estufa o que leva a uma intensificação do fenômeno do aquecimento global. Para reduzir a contribuição do setor na emissão de GEE, o setor aeronáutico, tem como meta uma redução de 50% nas emissões líquidas de CO2 sobre níveis de 2005 até 2050. (IATA, 2008).
Gráfico 5: Emissão Antropogênica de CO2.
Indústria Indústria de Mudança de Outros Química Cimento uso da terra eletricidade 6% 5% 25% e calor 12% Processos industriais 3% Eletricidade e geração Outras de calor energias 10% 20% Outras Transporte TransporteOutros indústrias rodoviário Aéreotransportes 2% 13% 2% 2% Fonte: (ROADMAP, IATA, 2013)
Na projeção de emissão de gases do efeito estufa para 2050 elaborado pela Associação Internacional de Transportes Aéreos (IATA), revela um conjunto de ações necessárias para o alcance dessa meta, como, o uso de aeronaves mais eficientes, a utilização de rotas mais inteligentes e a substituição dos combustíveis fósseis por combustíveis renováveis e sustentáveis (IATA, 2008). O setor tem feito investimentos no desenvolvimento de aeronaves mais eficientes e com menor impacto sobre o meio ambiente, mas não é o suficiente (GUPTA et al., 2010). A melhor alternativa se mostra pelo investimento na substituição do combustível fóssil pelo combustível com origem na biomassa.
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Gráfico 6: Projeção de emissão de Gases do Efeito Estufa do setor aeronáutico
Fonte: IATA (2014)
O acompanhamento das emissões atmosféricas da aviação civil brasileira por parte do Estado começou em 2014, com o Inventário Nacional de Emissões Atmosféricas da Aviação Civil com divulgação feita pela ANAC e dados fornecidos pelo Departamento de Controle de Tráfego Aéreo (DECEA), passando a ser uma importante ferramenta de gestão ambiental para todos os stakeholders. O monitoramento das emissões de poluentes por parte do Estado, vão de encontro com as preocupações com o aumento das emissões de GEE. O gráfico a seguir, mostra a evolução das emissões dos gases do efeito estufa em viagens nacionais e viagens internacionais. Pode-se notar que a emissão de GEE é crescente, com exceção para o período de 2008 que aconteceu a última crise financeira do sistema capitalista, o maior nível atingido ficar por conta do ano de 2013 com um índice acumulado de cerca de 6,6 milhões de Kg emitidos para os dois tipos de viagens (DECEA, ANAC, 2014).
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3 BIOQUEROSENE
No Brasil, o bioquerosene de aviação é definido na Lei nº 12.490/2011 e, também na resolução da ANP, nº 63 de 2014, como substância derivada de biomassa renovável que pode ser usada em turborreatores e turbopropulsores aeronáuticos ou, conforme regulamento, em outro tipo de aplicação que possa substituir parcial ou totalmente o combustível de origem fóssil. O biocombustível supracitado tem a característica de ser uma nova tecnologia de produção de combustível para aviação do tipo drop-in, sendo, “drop-in” definido como: “O combustível alternativo que é indistinto do combustível convencional e que não requer mudanças na infraestrutura de suprimento, no motor ou na aeronave”, ou seja, é um combustível passível de mistura ao querosene fóssil que possui propriedades fisio-químicas indistinguíveis do combustível tradicional e podem ser misturados a este, de modo a prover desempenho e segurança similares sem que haja mudanças ou alterações no sistema das aeronaves, motores ou na infraestrutura de distribuição e armazenamento (IATA). A importância do desenvolvimento dos biocombustíveis drop-in para aviação reside no fato de que as pessoas e os produtos de alto valor agregado passaram a utilizar com mais intensidade o modal aéreo, sendo que, o transporte de produtos de alto valor agregado é responsável por 0,5% do volume de itens comercializados no mundo, se observada pelo âmbito do volume essa taxa pode parecer ser pouco expressiva, contudo, representa 35% do valor total comercializado. Outro importante ponto do desenvolvimento do bioquerosene é a capacidade de abrir novas oportunidades e grandes lucros na união de diversas cadeias de valor.
A visão sobre a importância dos biocombustíveis é recente, contudo, a tecnologia de obtenção do bioquerosene por transesterificação é conhecida desde os anos 1980. Recentemente, assim como este trabalho vai demonstrar adiante, os esforços e os investimentos em PD&I em torno deste biocombustível voltam à tona, para desenvolver uma tecnologia “drop in” que possa ser àquela que irá compor o mercado.
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3.1 Regulamentação
No mercado Internacional o bioquerosene é regulamentado pela Norma D7566 da American Society for Testing and Materials International (ASTM International) que contém as especificações padrões para os biocombustíveis de aviação. No Brasil, a regulamentação fica por conta da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis com a resolução nº 63 de 2014, definindo as especificações dos querosenes alternativos de aviação e as obrigações quanto ao controle de qualidade a serem atendidos pelos diversos agentes econômicos ao longo da cadeia de valor (ANP, Resolução Nº 63, DE 5.12.2014).
3.1.1 Políticas Públicas
3.1.1.1 Plataforma Brasileira de Bioquerosene
As bases da plataforma estão calcadas dentro dos fundamentos do desenvolvimento sustentável que deve atender aos três pilares da sustentabilidade: econômico, social e ambiental, este projeto ainda conta com a adição do quarto pilar, sendo este representado pelo pilar tecnológico da inovação (UBRABIO, 2013). A Plataforma Brasileira de Biocombustíveis Aeronáuticos foi lançada, pelo Curcas Diesel Brasil Ltda, em 2010 e formalmente estruturada em 8 de Agosto de 2013 (CDIESELBR).
Figura 1: Base da Plataforma de Bioquerosene
Fonte: PBB, Elaboração própria 30
A atuação do Curcas é o de ser o integrador de uma plataforma aberta, colaborativa e dentro do segmento de biocombustíveis para o uso na aviação comercial com matérias-primas renováveis. O objetivo é reunir todos os stakeholders chaves formando uma cadeia de valor integrada “do campo a asa” e preencher todas as lacunas identificadas dentro do setor. A plataforma prevê o uso regional do biocombustível e busca integrar a agricultura familiar ao agronegócio, dessa maneira, o critério para a escolha da matéria-prima para o desenvolvimento do bioquerosene é a que melhor possa desenvolver a região em que as plataformas de bioquerosene regionais atuem. Outro ponto importante é o contínuo investimento em pesquisa, desenvolvimento e inovação nos processos de transformação e na logística de distribuição do biocombustível (UBRABIO, 2013).
Os desafios estão relacionados com a disponibilidade de matérias-primas e a distribuição dos biocombustíveis, a fase inicial de seleção de matérias-primas conta com as cadeias produtivas que utilizam: a gordura animal, os óleos alimentares usados, óleo de Macaúba, óleo de Camelina e o óleo da Jatropha (CDIESELBR). Duas medidas governamentais básicas para apoiar o desenvolvimento de biocombustíveis são a promoção de atividades de pesquisa e desenvolvimento e a definição de uma especificação de combustível (CORTEZ, Luís Augusto Barbosa 2014).
3.1.1.2 Plataforma Mineira de Bioquerosene
A Plataforma Mineira de Bioquerosene é uma derivação da Plataforma Brasileira de Bioquerosene. Nessa Plataforma Regional, o Governo do Estado de Minas Gerais, através da Secretaria de Estado de Desenvolvimento Econômico de Minas Gerais, visa inserir o Estado dentro da “economia verde” e consolidar a cadeia de valor para a produção de BQA, envolvendo órgãos do Governo Estadual, universidades, centros de pesquisas e empresas nacionais e internacionais. O plano de ação prevê atuação à partir da produção e beneficiamento da biomassa, a produção do BQA e a sua certificação e chegando até aos aviões. Para uma total integração da cadeia de valor, o plano também prevê atuação no sistema logístico da cadeia, a certificação de sustentabilidade e o investimento em pesquisa, 31
desenvolvimento e inovação da matéria-prima escolhida, macaúba, e rotas tecnológicas (PLANO DE AÇÃO 2015 -2016, 2015).
O plano de ação da plataforma consiste em onze eixos de atuação, divididos entre cadeia produtiva da macaúba (extrativista e agroindustrial), aspectos ambientais, tecnologia da informação, pesquisa, desenvolvimento e inovação de matérias-primas, pesquisa desenvolvimento e inovação de rotas tecnológicas, biorrefinaria, certificação de sustentabilidade da cadeia de valor integrada, certificação do bioquerosene de aviação, logística integrada e por fim o consumo (PLANO DE AÇÃO 2015 -2016, 2015).
3.1.1.3 Plataforma Pernambucana de Bioquerosene
No Estado de Pernambuco tem sido articulado a criação da Plataforma de Bioquerosene por intermédio da Secretaria do Meio Ambiente e Sustentabilidade de Pernambuco, a plataforma Pernambucana trouxe a Plataforma Mineira como modelo, utilizando o mesmo conceito da “fazenda até a asa do avião” (PENOCLIMA, 2015). O projeto visa a construção de uma biorrefinaria, o estímulo à venda e fornecimento às companhias aéreas com rotas aeroviárias dentro do Estado, com foco nas rotas que tiverem Fernando de Noronha como destino (SEMAS, 2015).
A Plataforma Pernambucana de Bioquerosene trabalhará com o bioquerosene de origem da cana-de-açúcar o que por consequências criará novas oportunidades para a indústria canavieira da região. O projeto conta também com outra forma de atender a demanda por esse biocombustível, que é através da inserção da agricultura familiar à cadeia de valor, Plataforma Pernambucana de Bioquerosene, incentivando a produção e integração desse biocombustível com origem na mamona e na macaíba como fonte de matérias-primas nestas propriedades (SEMAS, 2015).
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4 ROTAS TECNOLÓGICAS
Há uma grande movimentação em torno do desenvolvimento, da extração e viabilização do bioquerosene para a mistura de 50-50% com o querosene petroquímico, a movimentação acontece devido a composição química das “matérias-primas verdes” a serem usadas que devem ser semelhantes ao do querosene fóssil, contendo cadeias carbônicas entre C9 e C16 e com poder calorífico que deverá ser igual ou superior a 42, 8Mj/Kg. As matérias-primas que estão sendo estudadas para se tornarem o melhor insumo na produção, são: o pinhão-manso, a camelina, o sebo, a alga, a soja,a canola, a palma, o coco, a cana- de-açúcar e as plantas halófitas (CGEE,2011). A escolha da matéria-prima a ser utilizada é que vai definir o processo de obtenção do BQA (EMBRAPA, et all, 2012). No Brasil, existe a Aliança Brasileira para Biocombustíveis de Aviação e a Brazilian Biojetfuel Platform que unem diversas empresas privadas e instiuições públicas que trabalham com algumas dessas matérias-primas para o desenvolvimento do bioquerosene (IATA, 2015). O bioquerosene pode ser obtido através de algumas rotas de produção, dentre estas estão: processos químicos, utilizando oleaginosas vegetais ou gorduras animais que passam por processos de transesterificação; processos bioquímicos, através de leveduras ou bactérias modificadas que metabolizam matérias açucaradas e produzem uma gama de hidrocarbonetos; processos termoquímicos, produzido por processos de craqueamento catalítico e gaseificação e síntese catalítica (CHIARAMONTI et al., 2014). Após o pré-tratamento, as possíveis matérias-primas são submetidas a diferentes processos de conversão agrupados em três categorias: processos químicos para lipídeos, processo bioquímico e termoquímico para biomassas. Os processos químicos para lipídeos e processos termoquímicos já possuem rotas tecnológicas aprovadas pela ASTM, no entanto, no processo bioquímico as rotas ainda necessitam de aprovação.
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Figura 5: Roadmap das rotas tecnológicas identificadas para o Brasil
Fonte: Roadmap das rotas tecnológicas identificadas para o Brasil, Roadmap for sustainable aviation biofuels for Brazil — A Flightpath to Aviation Biofuels in Brazil (CORTEZ, 2014).
A figura 5 demonstra todas as rotas tecnológicas identificadas para o processamento e obtenção do BQA, com as três rotas aprovadas e certificadas pela ASTM INTERNATIONAL: D 7566 HEFA A2, D 7566 SIP A3 e a rota D 7566 FT A1. As tecnologias de produção de bioquerosene irão seguir um processo de aprendizagem similar àquela experimentada pelo etanol brasileiro. O custo de produção tende a sofrer uma redução perante o desenvolvimento eficaz do mercado para esse biocombustível no Brasil, como conseqüência de atividades de pesquisa e 34
desenvolvimento e as melhorias na gestão e logística (Cortez, Luís Augusto Barbosa 2014). A queda nos preços do etanol brasileiro está ligado diretamente à evolução dos custos do biocombustível. Essa queda é decorrente de progresso técnico, economias de escala e aprendizado organizacional (GOLDEMBERG, et alii. 2004).
Gráfico 7 : Curva de aprendizagem etanol de cana-de-açúcar
Fonte: Roadmap for sustainable aviation biofuels for Brazil — A Flightpath to Aviation Biofuels in Brazil (Cortez, 2014).
Com diversas tecnologias, processos e matérias-primas sendo desenvolvidas, torna-se necessário uma padronização e qualificação do Bio-QAV para o atendimento da demanda global de forma unificada e com padrões mínimos de qualidade (EMBRAPA, et all, 2012). Considerando-se a exigência de “drop-in” e do procedimento de certificação como estabelecido pela ASTM, alguns processos para a produção de biocombustíveis de aviação já estão disponíveis para matérias- primas, tais como óleos vegetais e de material lignocelulósico (Cortez, 2014).
4.1 Rota Química ou Transesterificação
Transesterificação é o termo geral usado para descrever uma importante classe de reações orgânicas na qual um éster é transformado em outro através da troca dos grupos alcóxidos. Na transesterificação de óleos vegetais, um triglicerídeo reage com um álcool na presença de um catalisador produzindo uma mistura de ésteres monoalquílicos de ácidos graxos e glicerol. Os ésteres graxos produzidos 35
através de transesterificação são os insumos básicos para uma ampla gama de derivados oleoquímicos com alto valor agregado (Garcia M. C., p 10, 2006). Para a produção do bioquerosene, é necessário que aconteça mais uma etapa posterior à purificação e separação dos ésteres, obtendo a fração do éster mais adequada na utilização dentro da aviação (PARENTE, 2008). Estes hidrocarbonetos são rachados e isomerizados para produção de biodiesel, bioquerosene de aviação, e propano. Este processo pode ser integrado em instalações de refinarias existentes e operar com custos semelhantes para o refino de biocombustíveis, essas instalações também podem ser acopladas em refinarias de biodiesel ou até mesmo serem refinarias independentes. A variação de custo de conversão neste processo está ligada a demanda de hidrogênio requerida para os diferentes tipos de matéria-prima utilizada. Neste tipo de processo pode se utilizar óleos vegetais de diferentes matérias-primas, como o óleo de palma, camelina e pinhão-manso ou pode se também fazer uso da gordura animal. Contudo, os biocombustíveis produzidos por transesterificação já são certificados pela ASTM para o uso comercial em até uma mistura 50/50 com o querosene de origem fóssil (CORTEZ, 2014).
4.1.2 Rota Termoquímica
O bioquerosene pode ser produzido através da gaseificação da biomassa, onde os principais produtos H2 e Co (syngas) são combinados e processados através do processo de Fischer-Tropsch, produzindo hidrocarbonetos na faixa do BQA. As fontes da biomassa que incluem resíduos agrícolas ou resíduos verdes urbanos são muito bons para a produção de biocombustíveis, estes biocombustíveis são alternativas importantes para os combustíveis de origem fóssil (RAMOS, L. P. et all, 2011). Na rota termoquímica, a matéria-prima – biomassa - é aquecida em altas temperaturas e na ausência do oxigênio para provocar a decomposição do material utilizado, neste processo que a biomassa passa, ocorre à separação entre a parte sólida e o gás de síntese (syngas) (KALLENBERG, 2013). Este, então, é convertido em combustível líquido através do processo de Fischer-Tropsch (GUPTA, et al. 2011). O processo de Fischer-Tropsch (F-T) é usualmente considerado como o componente fundamental, no sentido tecnológico, para converter gás de síntese (syngas) em combustível para sistema de transporte e em outros produtos orgânicos 36
líquidos (JALAMA et al., 2011). O processo de obtenção de BQA por meio de Fischer-Tropsch – rota 3 - está aprovado pela ASTM para a mistura de até 50%. Outra rota possível, utilizando biomassa lignocelulósica, é a rota que utiliza a pirólise (3A) para esta rota o possível fornecedor da biomassa lignocelulósica é o setor sucroalcooleiro, que através da pirólise o bagaço se converte em bio-óleo e bio-char, para em seguida, ser transportado para a unidade de gaseificação (CORTEZ, 2014). O atual custo de capital para a alternativa FT é dado como alta (1 € / l para uma 200 milhões de litros / ano a capacidade da fábrica de produção) (MANIATIS et al. 2011). O custo do processo ainda é considerado alto, devido às condições muito especiais exigidas pelas reações (alta temperatura e pressão), baixa densidade da biomassa, logística e transporte (CORTEZ, 2014).
Figura 2: Produção de BQA por meio de Fischer-Tropsch
Fonte: Produção de BQA por meio de Fischer-Tropsch, Roadmap for sustainable aviation biofuels for Brazil — A Flightpath to Aviation Biofuels in Brazil (2014).
4.1.3 Rota Bioquímica – Rota Amyris
A rota bioquímica utiliza leveduras (Saccharomyces cerevisiae) modificadas geneticamente para transformar a matéria-prima constituída de carboidratos (açúcares) em hidrocarbonetos. A principal matéria-prima para os micro-organismos foi a sacarose (1), existe outra alternativa que é utilizar a biomassa lignocelulósica como matéria-prima e submete-la à hidrólise para se obter açúcares fermentáveis (1A). O caldo de cana é evaporado e fermentado em um fechado e arejado biorreator por uma levedura recombinante(Cortez, Luís Augusto 37
Barbosa 2014). O resultado da fermentação com a utilização desta levedura é o farnesene ao invés do etanol, o farnesene passa por um processo de hidrogenação e se transforma em farneseno, molécula esta que apresenta excelentes características como combustível (CGEE, 2010). O fator dominante de custo para os biocombustíveis são as matérias-primas utilizadas, portanto, neste processo pode-se utilizar diversas culturas agrícolas que oferecem resíduos não comestíveis, ou seja, espigas de milho, trigo e palha de arroz e bagaço de cana. O sucesso deste caminho dependerá também da produção açúcar celulósico a baixo custo (CORTEZ, Luís Augusto Barbosa 2014). A plataforma bioquímica faz uso de tecnologias estritamente inovadoras e são potenciais pontos de ruptura de processos tecnológicos (BASTOS, 2007). A tecnologia desenvolvida pela Empresa Norte-Americana Amyris é um processo de alto desempenho que produz o bioquerosene drop-in com origem no bagaço da cana-de-açúcar e que já está sendo comercializado no mercado nacional e internacional (AMYRIS, 2015).
Figura 4: Obtenção de bioquerosene através do processo Bioquímico
AÚCAR P/ CONVERSÃO SACAROSE Extração AÇÚCARES HIDROCARBONETOS BIOQAV 1 ÓLEOS QUÍMICA
BIOMASSA HIDRÓLISE ACÚCARES 1A LIGNOCELULÓSICA FERMENTÁVEIS
Fonte: Obtenção de bioquerosene através do processo Bioquímico, adaptado de Roadmap for sustainable aviation biofuels for Brazil — A Flightpath to Aviation Biofuels in Brazil
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5 METODOLOGIA
A metodologia adotada é de caráter qualitativo explorador considerando os múltiplos aspectos da realidade e para isso é necessário à utilização de algumas ferramentas de busca. Entre essas ferramentas estão às bases de buscas de patentes e algumas informações extraídas do S&P Capital IQ and SNL. A seleção de informações em seus múltiplos aspectos da realidade foi um critério de relevância para uma possível condensação e formação do atual cenário na produção de bioquerosene, englobando elementos os históricos, ambientais, institucionais, tecnológicos (P&D&I) e mercadológicos. A pesquisa qualitativa preocupa-se em utilizar diferentes técnicas interpretativas para descrever, codificar, explicar e compreender os componentes de um fenômeno (STRIEDER, 2009).
5.1 Prospecção de Patentes
Para a prospecção das patentes internacionais foi considerada as bases de patentes do The United States Patent and Trademark Office (USPTO). Durante o período - de 05 de junho 2015 até 30 de junho 2015 – de busca e localização das patentes dentro do banco de dados do United States Patent and Trademark Office’s, foram utilizadas diversas combinações de palavras-chaves dentro do campo de busca do resumo/abstract. A combinação das palavras-chaves que obteve sucesso foi: “biokerosene” e “biojetfuel” dentro do campo de busca citado acima. Para a busca das patentes nacionais foi utilizado a base de dados do Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI), nesta busca a combinação de palavras-chaves foi a mesma utilizada na busca por patentes internacionais - bioquerosene e biocombustíveis de aviação no resumo – a utilização dessas duas palavras se mostrou redundante, sendo a busca realizada apenas com a palavra-chave: bioquerosene, que demostrou ser a otimizadora de resultado.
5.1.2 S&P Capital IQ and SNL
S&P Capital IQ and SNL é uma provedora líder de dados, investigação e análise para clientes financeiros globais. Para demonstrar o potencial do mercado mundial de biocombustível aeronáutico, foi feita uma pesquisa sobre as empresas 39
com registro no mercado acionário através do banco de dados do S&P Capital IQ and SNL. A inexistência de uma categoria específica para biocombustíveis aeronáuticos levou a um cruzamento de informações entre os dois principais mercados inseridos dentro do setor de biocombustíveis aeronáuticos, os dois mercados-alvos aqui considerados, são: o Mercado de Refinamento de Gás e Óleo e o Mercado das Companhias Aéreas. Em seguida, o critério adotado foi o de buscar companhias que combinem alto valor de mercado e à suas receitas. O valor de mercado é apurado pelo resultado da multiplicação da quantidade de cada tipo/classe de ação de emissão da empresa pela sua respectiva cotação de mercado (BM&FBOVESPA, 2015).
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6 RESULTADOS DE ESFORÇOS DE P&D&I
6.1 Mercados alvos
Os dois mercados-alvo considerados são o Mercado de Refinamento de Gás e Óleo que possui uma receita de US$ 1.368.703,70, e o Mercado das Companhias Aéreas que constitui uma receita de US$ 853.811,3, esses dois mercados juntos somam uma receita de US$ 2.222.515,00. O setor de companhias aéreas possui 113 empresas registradas com receitas superiores a 0,2 mm, o setor de refinamento de gás e óleos registra um número de 243 empresas ao redor do mundo, sendo que destas 244 refinarias, apenas 81 são biorefinarias. Em questão de valor de mercado, somente, dez companhias aéreas detém cerca de 55% do valor de mercado e 25% da receita do setor.
Tabela 1: As dez maiores Companhias Aéreas
Company Name Market Cap (mm)[Latest]*† Revenue (mm) Delta Air Lines, Inc. 35.029,3 40.920,0 American Airlines Group Inc. 26.321,9 41.953,0 Southw est Airlines Co. 24.844,5 18.952,0 United Continental Holdings, Inc. 19.817,4 38.398,0 Ryanair Holdings plc 19.699,6 6.485,1 International Consolidated Airlines Group, S.A. 18.058,9 23.708,5 Air China Limited 13.705,4 16.971,1 Japan Airlines Co., Ltd. 12.761,0 11.272,1 China Eastern Airlines Corp. Ltd. 12.509,5 15.032,9 easyJet plc 10.624,2 6.948,6 Total 193.371,7 220.641,3 Fonte: S&P Capital IQ and SNL2 – elaboração própria – período de busca de dados (23 de setembro à 25 de setembro de 2015)
Para uma melhor análise do setor de Refinamento de óleo e gás foi feita uma tipificação das refinarias de acordo com as suas atividades. Para as refinarias que têm em suas operações o refino de biocombustíveis a denominação dada é a de biorefinarias; para as que possuem em suas atividades o refino dos combustíveis de aviação de origem fósseis, são denominadas de refinarias normais ou tradicionais, e por fim, são os potenciais interessados que não incluem em suas operações nenhum tipo de refino de combustível, mas que trabalham com a extração do petróleo, ou a extração de gás e o seu refino. As refinarias tradicionais detêm cerca
2 Mm – Em milhões de dólares (US$) 41
de 48% da receita do setor, um valor em torno de US$ 659.606,00 MM e as biorefinarias possuem cerca de 16% das receitas, representando uma receita de US$ 224.090,50 mm; os potenciais interessados somam US$ 485.007,20 mm da receita, cerca de 35% da receita total do setor. A margem expressiva da receita e a quantidade de biorefinarias revelam que o setor entende a demanda pela mudança de matriz energética de origem fóssil para a de matérias-primas renováveis, o desenvolvimento da tecnologia de gaseificação de biomassa também é de interesse para a indústria química (IEA, 2011).
Tabela 2: Participação das Refinarias dentro do setor de aviação
Tipos Market Cap (mm)[Latest]*† Revenue (mm) Market Cap (%) Revenue (%) QTDE Biorefinarias 73.407,50 224.090,50 17,68 16,37 81 Refinarias Normais 177.865,90 659.606,00 42,85 48,19 52 Potenciais Interessados 163.817,40 485.007,20 39,47 35,44 111 Total 415.090,80 1.368.703,70 100 100 244 Fonte : S&P Capital IQ and SNL – elaboração própria – período de busca de dados (23 de setembro à 25 de setembro de 2015)
6.2 Patentes
Outro ponto analisado foi o desenvolvimento de patentes para a obtenção e produção do BQA, nota-se, que a criação de patentes dentro do território Brasileiro ocorre dentro de Universidades Públicas, e/ou, em Companhias Estatais de Petroquímicos. No caso de patentes internacionais, fica claro o interesse das companhias transnacionais e do Governo Norte-Americano no desenvolvimento destas patentes. As pesquisas e o desenvolvimento de novas patentes têm como objetivo o ganho incremental de produtividade reduzindo assim os custos, as emissões de CO2 e o uso da terra (Cortez, 2014). Vários biocombustíveis convencionais atingiram o nível de produção comercial e receberam melhorias tecnológicas significativas para as rotas de conversão biocombustível, tais como enzimas mais eficazes (IEA, 2011).
6.2.1 Patentes nacionais
As patentes nacionais registradas no INPI relacionadas ao desenvolvimento do bioquerosene são na sua maioria pesquisas desenvolvidas 42
dentro de Instituições de Ensino Superior. As patentes registradas no INPI são assinadas: uma pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), três patentes – a inicial e os seus dois aperfeiçoamentos - realizadas pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), e a última patente que foi desenvolvida pela Petróleo Brasileiro (Petrobras). Através dos resultados obtidos na busca na base de dados do INPI, observa-se a formação de um pólo de pesquisa, desenvolvimento e inovação situado dentro da Universidade Estadual de Campinas. O governo tem a responsabilidade de organizar o desenvolvimento científico tecnológico, estimulando os estudos básicos para a promoção de projetos e preparar e motivar os pesquisadores (CORTEZ, 2014). Nota-se que as patentes desenvolvidas no território brasileiro têm a característica predominante da reação ser do tipo químico ou transesterificação. Essa predominância reside na implementação do Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel, já que muitas refinarias de biodiesel usam rotas semelhantes às do BQA para a obtenção do biodiesel.
Tabela 3: Patentes brasileiras de Obtenção de Bioquerosene
Título Títular Nº Patente Tipo de Reação Bioquerosene e Processo de Obtenção Universidade Estadual de PI0803465-6 A2 Transesterificação com catalisador do Mesmo Campinas - Unicamp Processo de Obtenção de Universidade Estadual de Bioquerosene e Bioquerosene assim C10803465-6 E2 Transesterificação Campinas - Unicamp obtido Processo de Produção de Universidade Estadual de Bioquerosene em rota integrada e BR 13 2012 032606-9 E2 Transesterificação Campinas - Unicamp Bioquerosenes assim obtidos
Processo de Produção de Bioquerosene de aviação e Petróleo Brasileiro - Petrobras 1001608-2 A2 Transesterificação composição de Querosene de aviação
Processo de Obtenção de Universidade Federal do Rio Biocombustíveis a partir de Insumos Grande do Sul - BR 10 2012 026045-0 A2 Metátese, transesterificação e hidrogenação Renováveis UFRGS Fonte: INPI, Instituto Nacional de Propriedade Industrial, Período de busca (de 05 de junho até 30 de junho).
6.2.2 Patentes internacionais
As patentes internacionais registradas no United States Patent and Trademark Office (USPTO) e com os resultados identificados na tabela 4 mostram que o setor privado tem muito interesse em aproveitar a janela de oportunidade e 43
investir/desenvolver novos processos e rotas tecnologicas para a obtenção de biocombustíveis.
As patentes internacionais possuem características diferentes das que estão registradas no INPI, com exceção de uma patente que foi realizada pelo Governo dos Estados Unidos representado pela Secretária da Marinha – a Força Aérea dos Estados Unidos utiliza 3 bilhões de galões de combustível de aviação por ano, representando cerca de 10% de todo o mercado de aviação americana, e com tendência de contínuo crescimento nos próximos anos (Maurice, 2001) – todas as outras patentes estão registradas sob o domínio de Entidades Privadas, como a Solazyme, Inc – a que tem mais investimentos nessa área – e a Gevo, Inc. Os investimentos da Solazyme se concentram na obtenção do BQA através da utilização das microalgas.
Tabela 4: Patentes Internacionais de Tecnologias relativas ao BQA
Títular Nº Patente Título BP Corporation North America Inc 47019145 Renewable diesel refinery strategy Endicott Biofuels II 40387683 Production of ester-based fuels such as biodiesel from renewable starting materials Energy & Environmental Research Center Foundation 46235235 Process for the conversion of renewable oils to liquid transportation fuels Gevo, Inc 44904130 Renewable jet fuel blendstock from isobutanol Solazyme 45004441 Hydroxylated triacylglycerides Solazyme 46601075 Production of hydroxylated fatty acids in Prototheca moriformis Solazyme, Inc 43223055 Fractionation of oil-bearing microbial biomass Solazyme, Inc. 45004441 Tailored oils produced from recombinant heterotrophic microorganisms Solazyme, Inc. 46601075 Tailored oils produced from recombinant oleaginous microorganisms Solazyme, Inc. 40094391 Renewable diesel and jet fuel from microbial sources Syntroleum Corporation 39714198 Process for co-producing jet fuel and LPG from renewable sources The United States of America as represented by the Secretary of the Navy 46637395 Diesel and jet fuels based on the oligomerization of butene Fonte: United States Patent and Trademark Office’s– elaboração própria (de 05 de junho até 30 de junho).
Esta busca por patentes internacionais se mostrou de alta relevância por demonstrar informações sob o parâmetro da inovação que não aparecem sob o parâmetro de receitas do Capital IQ. A base de dados do USPTO revelou Stakeholders que estão além das companhias integrantes do S&P Capital IQ and SNL.
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7 CONCLUSÕES
Neste trabalho, foi feito um levantamento exploratório do panorama dos esforços de PD&I para a produção e comercialização de Bioquerosene. Foi verificado que devido aos requisitos ambientais e a escassez dos combustíveis fósseis, o desenvolvimento das tecnologias de obtenção e produção do Bioquerosene “drop in” e a melhoria na cadeia de suprimentos se comportarão de maneira similar aos outros biocombustíveis (etanol e biodiesel), tendo uma curva de aprendizagem ao longo do tempo – lembrando que o processo de aprendizado do etanol pode estar numa fase média de desenvolvimento e a obtenção de ganhos de produtividade no setor sucroalcooleiro pode avançar com a introdução das tecnologias de segunda e terceira geração. A Curva de Aprendizagem, se comparada às outras tecnologias, sugere que o custo dos insumos, por unidade produzida, decresce a uma taxa fixa sempre que o nível de produção dobra, ou seja, que os custos se minimizarão conforme o desenvolvimento de tecnologias e através da produção em quantidades comerciais. Os dados aqui apresentados acerca dos investimentos em PD&I e o conjunto de tecnologias apropriadas (patentes) demonstram que agentes estão vislumbrando diversas possibilidades de uso matérias-primas e de processos que resultem em BQA; tais esforços parecem bastante pulverizados, tanto em âmbito nacional como em âmbito internacional. Identificou-se que as diferentes rotas tecnológicas estão em pleno desenvolvimento, sem que uma delas tenha sido especificamente escolhida para ser aquela que irá compor o mercado; muitas algumas já certificadas pela ASTM para o uso comercial em até uma mistura 50/50 com o querosene de origem fóssil, como as rotas por transesterificação, a rota por Fischer-Tropsh e a rota bioquímica com a utilização de leveduras modificadas geneticamente. Todas elas indicam estar em fase de competição por mercados. Através de uma breve análise do mercado alvo e das patentes relativas a estes esforços de PD&I, demonstram que, tal cenário está, então, por ser definido.
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REFERÊNCIAS
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