Sumário executivo:
As sociedades atuais dependem fortemente do petróleo, e a transição para ingredientes mais renováveis e sustentáveis representa um desafio significativo. As biorrefinarias são fundamentais para alcançar essa mudança, utilizando biomassa, que não compete com a produção de alimentos como matéria-prima, e criando um portfólio de produtos competitivos. Métodos como a explosão a vapor permitem que a indústria extraia e separe a biomassa em matérias-primas valiosas sem o uso de catalisadores, fornecendo um exemplo concreto de zero emissões e zero resíduos convertidos em valor a baixo custo. Pesquisas têm demonstrado que substâncias como a planta do tabaco oferecem muito mais do que apenas renda proveniente do hábito mortal de fumar. Estamos descobrindo cada vez mais o potencial de produtos agrícolas e florestais para criar bioquímicos úteis, ração animal e enzimas. À medida que começamos a caminhar rumo a um novo tipo de sustentabilidade conhecido como "economia azul", não devemos nos esquecer de reaproveitar fábricas desativadas e áreas contaminadas — ativos ociosos — para estimular uma economia local e competitiva e gerar um impacto positivo no meio ambiente.
Palavras-chave: biorrefinarias, petróleo, ingredientes renováveis e sustentáveis, resíduos agrícolas, petroquímicos, explosão a vapor, resíduos, bioquímicos, ração animal, desenvolvimento econômico local, recursos inexplorados, geração de empregos.
Origens humildes: Dr. Aurelio Peccei
Em 1986, o Dr. Umberto Colombo, Presidente da ENEA (Instituto Italiano de Pesquisa em Energias Alternativas) e Vice-Presidente do Clube de Roma, concordou em escrever o prefácio do meu livro, "Aurelio Peccei: O Cruzado do Futuro, um Retrato do Fundador do Clube de Roma". A partir desse momento, ele me ofereceu um forte apoio ao meu trabalho. Aurelio Peccei foi um líder notável que dirigiu grandes empresas industriais como a FIAT e a Olivetti, e com quem tive o privilégio de trabalhar por quatro anos (1980-1984). Conheci o Dr. Peccei quando eu havia acabado de ser eleito líder estudantil na Bélgica (AIESEC). Ele sempre me incentivou a permanecer independente e a nunca aceitar um emprego em uma multinacional ou em uma grande consultoria. Ele afirmava que o mundo precisa de pessoas com mente criativa, apetite por riscos calculados e clareza sobre o caminho a seguir, apesar da oposição dos especialistas. Este é o papel que ele me incentivou a desempenhar na sociedade. Após a morte de Aurelio Peccei em 1984, os líderes do Clube de Roma não acolheram bem a minha presença nas suas reuniões, ao contrário do Dr. Peccei, que não só me incentivou a juntar-me a eles como também me colocou em posição de destaque para partilhar as minhas ideias. Eu tinha-me juntado ao Clube ao mesmo tempo que o Dr. Juan Rada, diretor do Instituto Internacional de Gestão (IMI) em Genebra e mais tarde vice-presidente sénior da Oracle Corporation. Embora fôssemos marginalizados num grupo de reflexão que visava estudar os efeitos a longo prazo dos desenvolvimentos sociais e económicos à escala global, beneficiámos de um processo de pensamento de alto nível promovido por um grupo dedicado de pensadores de referência, ávidos por ver surgir uma nova geração de inovadores. Umberto Colombo, Hugo Thiemann (diretor do Instituto Memorial Battelle), Bohdan Hawrylyshyn (diretor do Centro de Estudos Industriais CEI em Genebra), Maurice Guernier (inspetor de finanças do governo francês), Orio Giarini (diretor do instituto de pesquisa de seguros suíço) e Carl-Göran Hedén (diretor do Instituto Karolinska em Estocolmo) tiveram o prazer de se tornarem mentores ocasionais após a morte do Dr. Peccei.
O desenvolvimento de biorrefinarias foi um dos principais temas que engajou esse pequeno grupo de indivíduos visionários. Seus argumentos destacaram a dificuldade de transição de uma sociedade fortemente dependente do petróleo para uma baseada em recursos renováveis e sustentáveis. A dura realidade é que o petróleo é craqueado e sintetizado em milhares de moléculas artificiais, enquanto os recursos agrícolas e florestais são cultivados em monoculturas para um único produto, e todo o resto é desperdiçado. Esses especialistas desconsideraram a lógica predominante de que os resíduos agrícolas deveriam ser usados para repor os nutrientes do solo, já que as plantas não fornecem a nutrição mais eficiente para o solo; Os resíduos precisam ser processados por animais, fungos e bactérias, e seus excrementos constituem um nutriente ideal para o solo. É o desperdício de resíduos que se tornou central para a cascata matéria-nutrição-energia que caracteriza os princípios de "emissões zero". O debate acirrado e as principais propostas se concentraram na transformação de todas as matérias-primas de biomassa renovável, utilizando a mesma lógica das refinarias petroquímicas, para a obtenção de dezenas de produtos químicos funcionais, alimentos e ração animal. O Dr. Colombo empreendeu um vasto programa de pesquisa na ENEA, investindo mais de € 100 milhões ao longo dos anos, e Maurice Guernier o apresentou como uma revolução que garantiria o desenvolvimento da África, influenciando os chefes de Estado africanos. O Professor Hedén, que trabalhou nesse tema de forma prática, estabeleceu conexões em todo o mundo. Ele me incentivou a seguir esse modelo pioneiro de desenvolvimento econômico assim que assumi o cargo de consultor sênior do Reitor da UNU em 1994.
A indústria do tabaco: mais do que apenas um cigarro
O Professor Hedén é um médico que desenvolveu um grande interesse em biologia e chefiou esse departamento por muitos anos no Instituto Karolinska, o renomado instituto de pesquisa médica e hospital em Estocolmo, Suécia. Quando a indústria do tabaco passou a ser alvo de crescente escrutínio na década de 1970, tanto por parte do público em geral quanto dos formuladores de políticas escandinavos, a Companhia Nacional Sueca de Tabaco decidiu lançar um programa de pesquisa para estudar a composição da planta do tabaco. A empresa projetou uma instalação abrangente que permitiria a separação da biomassa e a extração de cerca de 2.000 moléculas distintas da planta. Revisões da literatura demonstraram que a planta do tabaco contém uma infinidade de componentes, além da nicotina, que representam um valor muito superior à receita que poderia ser gerada com a produção de um único cigarro. Essa pesquisa, acompanhada de perto pelo Professor Hedén, gerou um debate entre engenheiros sobre como projetar a refinaria de tabaco e quais ingredientes deveriam ser extraídos primeiro.
O programa de pesquisa continuou por vários anos até que a pressão do governo sueco atingiu um novo pico na década de 1980, levando a novos cortes nos gastos com pesquisa sobre tabaco. A Companhia Sueca de Tabaco pressentiu que estava prestes a fazer uma redescoberta fundamental, o que a levou a acelerar a busca por um novo modelo de negócios, diversificando-se para o potencial da planta em vez de vender a toxicidade do tabaco. A mudança para a Carolina do Norte (EUA) trouxe maior abertura e flexibilidade em termos de custos e permitiu que pesquisadores do tabaco descobrissem uma gama de tecnologias de processamento que não haviam sido exploradas na Suécia. Fundamental para a técnica de separação e isolamento era o processo conhecido como explosão de vapor. Tomei conhecimento da explosão de vapor no início de 1994, logo após ter iniciado as operações da ZERI no Japão, e fiquei surpreso ao constatar que, como um defensor ativo do combate ao tabagismo, eu tinha que reconhecer que algumas pessoas na indústria do cigarro estavam desenvolvendo processos industriais altamente sustentáveis dos quais poderíamos aprender muito. A justificativa para estabelecer o centro de pesquisa na Carolina do Norte (EUA) foi inspirada pelo fato de que 80% dos resíduos agrícolas naquele estado estão localizados na zona costeira, tornando o transporte barato e fácil. O volume total de talos de milho e palha de trigo poderia ser utilizado para produzir 200 milhões de litros de etanol por ano. Considerando que a distribuição se limita a um raio de apenas 40 quilômetros ao redor da usina, a região costeira da Carolina do Norte poderia então instalar quatro usinas de etanol, graças à disponibilidade de biomassa na área. Esse modelo de produção descentralizada determinou a dimensão das operações e o balanço energético da produção.
O efeito explosivo do vapor
A extração por vapor é uma técnica de separação e extração de material vegetal que praticamente não requer produtos químicos ou catalisadores. Utiliza vapor saturado (180–230 °C) sob alta pressão (15–30 kg/cm²) para expor a biomassa triturada. Essas condições físicas rompem as ligações químicas entre a lignina, a celulose e a hemicelulose, os três principais componentes de uma planta. Quando essa biomassa é forçada através de um bocal estreito, o material perde sua estrutura física, tornando-se mais solúvel em água. Foi uma das primeiras inovações industriais a demonstrar que a física deve preceder a química. A extração por vapor tem o potencial de substituir o polpamento químico e o licor negro (resíduo), gerando um rico portfólio de novas fontes de receita. Os produtos obtidos incluem lignina, que pode ser usada para produzir fibras de carbono, vanilina e asfalto. A hemicelulose é um polímero composto por açúcares de cinco ou seis carbonos que pode ser usado para produzir adoçantes naturais como o xilitol ou solventes naturais. A celulose é um polímero de glicose usado para fabricar papel e têxteis, ou para produzir álcool. Enquanto eu buscava exemplos concretos de emissões zero e resíduos zero para apresentar na reunião em que o Protocolo de Kyoto seria decidido em 1997, esta refinaria piloto de biomassa, financiada pelos EUA com US$ 7 milhões, forneceu uma demonstração convincente de que o processo não era apenas tecnicamente viável, mas também financeiramente sólido. A pressão sobre os fabricantes de tabaco se intensificou, e a paralisação das pesquisas imposta pelo governo na década de 1990 interrompeu este programa de pesquisa. Felizmente, o Professor Hedén conseguiu manter contato com a extinta equipe de pesquisa por meio da Fundação Biofocus e garantiu o compromisso de que as instalações poderiam ser usadas para pesquisas não relacionadas ao tabaco. A Fundação Biofocus, liderada por Tommy Jonsson, reuniu um grupo de pensadores pioneiros, incluindo Walter Truett Anderson, presidente da Academia Mundial de Artes e Ciências, Gunnel Dalhammar, da Universidade Técnica Real de Estocolmo (KTH), e Sam Nilsson, da Fundação Nobel. Este esforço foi apoiado pelo MIRCEN (Centro de Recursos de Microbiologia da UNESCO), posteriormente liderado por Jacky Foo, que fazia parte da equipe desde o início na Universidade Nacional de Tóquio (UNU). Uma equipe de especialistas europeus visitou as operações nos Estados Unidos em 1995. Juntei-me ao grupo, acompanhado por David Crockett, vereador de Chattanooga, Tennessee, que desejava trazer a instalação para sua cidade como parte de seus esforços para reindustrializar a região. Chattanooga almejava se tornar a primeira cidade sustentável da América e, com base em uma dúzia de visitas entre 1993 e 1995, ajudei a projetar um novo modelo de desenvolvimento industrial que incluía transporte por ônibus elétricos, o primeiro desse tipo nos Estados Unidos e ainda considerado um sistema pioneiro. O segundo Congresso Mundial de Emissões Zero da UNU foi realizado em Chattanooga em 1996, com a presença da Secretária de Energia dos EUA, Hazel R. O'Leary. O discurso de abertura foi proferido por Edgar Woolard, CEO da DuPont; Craven Crowell, presidente da Tennessee Valley Authority; e vários políticos promissores que hoje são senadores de grande influência, como os senadores americanos Bill Frist e Fred Thompson. Um dos principais temas da conferência foi "tecnologias de separação de materiais" como base para biorrefinarias. O tema não era sustentabilidade; o congresso mundial destacou inovações que poderiam orientar as empresas rumo à competitividade e à sustentabilidade.
O processo Tigney e a tecnologia de estacas
Fiquei impressionado com o design simples da planta da Carolina do Norte e com a facilidade com que esse equipamento conseguia separar o material vegetal em frações. Era um bom exemplo de emissão zero e de aproveitamento em cascata de nutrientes, energia e matéria-prima a baixo custo, gerando, ao mesmo tempo, valor superior. No entanto, a dissolução da equipe de pesquisa inicial devido às restrições ao tabaco levou o Professor Hedén a viajar pelo mundo em busca de iniciativas comparáveis. O principal debate científico era se a biorrefinaria poderia ser um processo em batelada ou contínuo. Um grupo de engenheiros defendia o processo em batelada, pois permitia um melhor controle da temperatura, da pressão e da recuperação de energia. Esse grupo, conhecido como "processo Tigney", foi inventado por Edward DeLong. Essa tecnologia foi adotada por cientistas suecos que pagaram aproximadamente um milhão de dólares pelo acesso às patentes. O segundo processo, conhecido como Tecnologia de Estacas, era um método contínuo de separação e extração.
Cientistas norte-americanos (tanto canadenses quanto americanos) estavam ansiosos para desenvolver um conjunto de processos que agregassem valor à madeira além da incineração ou do uso exclusivo para etanol. A lógica básica já estava estabelecida: separar a lignina da celulose e da hemicelulose para que a biomassa estivesse pronta para hidrólise e os resíduos, incluindo açúcares pentoses, pudessem ser usados para outros fins além da simples fermentação de etanol. Meia dúzia de empresas de tecnologia surgiram na América do Norte e aproveitaram a oportunidade para gerar produtos químicos e combustíveis. Entre elas, empresas como a Iogen (Ottawa, www.iogen.ca), que utiliza explosão a vapor para tratar palha com enzimas patenteadas; a Bionol Corp, posteriormente renomeada BC International (Dedham, Massachusetts, www.bcintlcorp.com), que transforma talos de milho, bagaço e lascas de madeira em produtos bioquímicos, com foco em etanol; a Arkenol (Sacramento, Califórnia), que trabalha com hidrólise concentrada; a Paszner ACOS (Vancouver, Canadá); bem como a Stake Technology e a Tigney, já mencionadas. A Stake Technology é o único grupo que compreendeu, já na década de 1990, que a chave reside não apenas na criação de uma biorrefinaria e na extração de múltiplas fontes de receita da biomassa. Os empreendedores que investiram anos nessa tecnologia buscaram maneiras de gerar mais valor, aproximando-se do consumidor. Isso levou à fusão da Stake Technology Ltd. com a Pro Organics, que oferece a mais completa gama de produtos orgânicos certificados, alimentos orgânicos a granel e produtos naturais. Inicialmente, a fusão foi rejeitada por não se encaixar na lógica de negócios e nas competências essenciais defendidas pelos estrategistas tradicionais. No entanto, Jeremy Kendall, então presidente e CEO da SunOpta (nome da empresa resultante da fusão), vislumbrou, já em 2003 (www.sunopta.com), uma oportunidade de oferecer modelos de negócios integrados, combinando um conjunto de processos de produção inovadores com produtos de consumo saudáveis e competitivos. Desde então, Steven Bromley lidera a empresa, que tem ações negociadas na NASDAQ e cuja receita global total ultrapassou US$ 1,2 bilhão em 2013.
Dra. Janis Gravitis: Cientista Extraordinária
Quando o Professor Hedén visitou os países bálticos da Letônia, Lituânia e Estônia, que haviam conquistado sua independência no início da década de 1990 com o colapso da União Soviética, ele percebeu que muitos de seus institutos de pesquisa, privados de financiamento por Moscou, lutavam para sobreviver, apesar de suas bases científicas excepcionalmente sólidas. Ele conheceu o Professor Dr. Dr. Habil Janis Gravitis, chefe do Laboratório de Conversão de Biomassa Ecoeficiente do Instituto Estatal Letão de Química da Madeira (LSIWC). O Dr. Gravitis havia obtido seu doutorado na Academia de Ciências da URSS e trabalhado em pesquisa estratégica, principalmente para aplicações militares. Durante a era soviética, sua equipe de pesquisa era desconhecida e toda a correspondência tinha que ser endereçada à Fábrica 127 em Moscou. Este instituto de pesquisa desempenhou um papel fundamental no desenvolvimento do programa espacial soviético. As espaçonaves soviéticas e russas reentravam na atmosfera e pousavam em vez de mergulhar no mar, graças a um escudo térmico excepcional que, em certa época, era derivado da madeira.
Quando o Professor Hedén descobriu que o LSIWC estava projetando e operando sua própria versão da explosão a vapor, ele me incentivou a entrar em contato diretamente. O encontro com o Dr. Gravitis em 1995, em Riga, Letônia, foi verdadeiramente esclarecedor. Este cientista modesto, cercado por um grupo de acadêmicos extremamente inteligentes, não só dominava a química da madeira, como também projetou e construiu seu próprio equipamento. Raramente senti tamanha sabedoria em um ambiente como este. Embora a linguagem utilizada fosse muitas vezes técnica demais para um economista com MBA, a equipe formada por Valery Ozols-Kalnins, Bruno Andersons, Janis Zandersons e Arnis Kokorevics dedicou tempo para explicar e esclarecer suas ideias complexas. Uma única reunião foi suficiente para me convencer de que essa equipe possuía o conhecimento necessário para criar uma refinaria de biomassa do século XXI, que se tornaria a pedra angular da Iniciativa de Pesquisa de Emissões Zero (ZERI), a qual ofereceria uma nova perspectiva sobre a competitividade empresarial após a conclusão do acordo conhecido como Protocolo de Kyoto. Após consultar Tarcisio Della Senta, Vice-Reitor da Universidade das Nações Unidas, e obter o apoio do Dr. Motoyuki Suzuki, Diretor do Instituto de Ciências Industriais da Universidade de Tóquio e um dos principais cientistas do Programa de Pesquisa de Emissões Zero do governo japonês, tomei a ousada decisão de convidar o Dr. Gravitis para morar e trabalhar com sua família em Tóquio; ele aceitou o convite.
A visão do Dr. Colombo: Biocombustíveis e produtos bioquímicos
Em 1995, o Dr. Umberto Colombo tomou conhecimento desse progresso e analisou mais de perto o desenvolvimento dessa explosão a vapor. Mantínhamos conversas frequentes sobre o caminho a seguir. Ele estava convencido de que as plantas petroquímicas logo se tornariam elefantes brancos e que, para avançar, era necessário encontrar uma maneira de converter esses investimentos em unidades produtivas, substituindo o petróleo como matéria-prima por biomassa. Ele me apresentou à Dra. Catia Bastioli, que liderou a transformação do laboratório de pesquisa de bioplásticos da Montedison em uma empresa independente chamada Novamont. Umberto Colombo compartilhava da visão estratégica de Raul Gardini — o extravagante empresário italiano que acreditava que o futuro residia na consolidação de atividades estratégicas, em vez de se concentrar cegamente em um negócio principal com uma especialização específica. A visão de Gardini era, primeiramente, agrupar os setores químico e energético e, em seguida, integrar a produção de alimentos (especialmente açúcar) a esse supercluster para criar um conglomerado baseado em biocombustíveis e bioquímicos, fortalecendo a agricultura por meio da geração de mais produtos e maior valor agregado. Essa foi uma versão inicial da economia azul. A lógica de Gardini foi desenvolvida com vistas à competitividade a longo prazo de uma região e coincidiu com a lógica que os membros do Clube de Roma haviam teoricamente desenvolvido no início da década de 1970. Após Raul Gardini perder o controle de seu conglomerado emergente, a nova gestão rapidamente reverteu seu progresso, e foi necessária a coragem da Dra. Catia Bastioli para garantir que o componente de bioplástico, com polímeros derivados de biomassa residual, tivesse um futuro.
Bioplásticos derivados de fontes renováveis
O mundo dos bioplásticos não era novidade para mim. Como presidente da Ecover, discuti possíveis colaborações com a ICI Chemicals em 1991 e 1992. O grupo britânico, sob a liderança de John Harvey-Jones, havia desenvolvido um plástico bacteriano sob a marca Biopol, mas estava com dificuldades para entrar no mercado. Era notável que esse grupo químico tradicional, liderado por um presidente que não era químico, tivesse lançado uma das bases europeias para os bioplásticos. Mesmo que essas embalagens de Biopol fossem mais caras do que as embalagens petroquímicas tradicionais, eu estava determinado a usá-las para meus detergentes biodegradáveis. Infelizmente, esses plásticos não eram estáveis o suficiente para nossos sabonetes líquidos e não atendiam aos padrões de qualidade, o que me incentivou a continuar minha pesquisa. Mal sabia eu que, assim que deixasse o controle do grupo de detergentes, esse projeto seria arquivado. No entanto, o acalorado debate sobre bioplásticos feitos a partir de alimentos já havia começado em 1992, e a oportunidade de encontrar embalagens derivadas de bactérias que se alimentaram abundantemente de açúcar parecia uma excelente alternativa.
Biorrefinarias: Geração de receita e produtos competitivos
Finalmente, em 1999, conheci a Dra. Catia Bastioli para uma série de reuniões mais longas no congresso internacional patrocinado pela ENI, com o tema "Rumo a Zero Emissões: O Desafio para os Hidrocarbonetos", onde ela apresentou sua visão para a Novamont. O Dr. Gravitis também participou de uma apresentação com o título provocativo: "Uma Forma de Produzir Produtos de Valor Agregado e a Base para Zero Emissões na Agricultura". A contribuição japonesa de Hiroyuki Fujimura, presidente da EBARA, abriu caminho para uma estrutura notável na qual a oitava maior empresa petrolífera da Itália (ENI) e o maior grupo petroquímico (Versalis) iniciaram um debate, sob a liderança de Umberto Colombo, seu atual presidente, para criar um novo paradigma para energia e produtos químicos. O foco era como avançar rumo a um mundo químico onde as biorrefinarias proporcionassem renda adicional aos agricultores, ao mesmo tempo que gerassem produtos que competissem em desempenho e preço com os petroquímicos tradicionais. Embora o encontro em si tenha permanecido um evento único, jamais replicado nessa escala sob os auspícios de uma grande empresa petrolífera, ele catalisou um interesse mais amplo no tema entre acadêmicos, formuladores de políticas e empresas.
Ao longo dos anos, o Dr. Gravitis construiu um núcleo forte em Tóquio, com o apoio de Masako Unoura, que atuou como minha assistente pessoal no Japão por muitos anos. A Mitsubishi Heavy Industries assumiu a liderança, sob a orientação da equipe que eu havia reunido no Instituto de Estudos Avançados da UNU (Universidade Nacional de Tóquio). Uma infinidade de tópicos foram explorados e compilados em artigos, todos compartilhando um fio condutor comum: biorrefinarias. A transformação de produtos agrícolas emergiu como uma fonte de múltiplas fontes de receita, uma característica fundamental da economia de emissão zero e da economia azul. Os temas abordados variaram desde a separação de produtos florestais não madeireiros e a gestão ambiental de plantações nos trópicos (particularmente de palma de óleo) até a geração de renda adicional, a produção de polímeros reticulados a partir de biomassa, a produção de glicose e polissacarídeos solúveis em água a partir de celulose e o uso do bagaço da cana-de-açúcar como fonte de madeira para carvão vegetal. A pesquisa resultou em novas técnicas de processamento de biomassa para a produção de produtos químicos, biocombustíveis e materiais compósitos. Um dos primeiros produtos comerciais foi uma placa de fibra autoadesiva.
Este novo tipo de placa de fibra foi utilizado como cobertura do Pavilhão ZERI na Expo Mundial de 2000 em Hannover. O fornecimento foi feito pela Taiheiyo Cement, graças à liderança de Masatsugu Taniguchi, Vice-Presidente Sênior e membro do Conselho de Administração, e seu colega, Noriaki Hayama, Chefe de Inovação. A Taiheiyo Cement estava comprometida com o desenvolvimento de uma placa neutra em carbono. Após a proibição global do amianto, a busca por fibras ecológicas se intensificou até que nosso trabalho com biorrefinarias e bambu chamou a atenção de uma equipe de pesquisa japonesa que foi à Indonésia plantar 2.000 hectares de bambu. Esse bambu verde foi colhido e continuamente moído, cortado em pequenas fibras com no máximo 2,5 milímetros de comprimento, o que desencadeou a autohidrólise, e então prensado em painéis contendo 50% de cimento e 50% de bambu (75% de cimento em peso e apenas 25% de bambu). A Taiheiyo obteve grande sucesso com a introdução desse painel na indústria da construção civil. Sua forma bruta apresenta um distinto tom verde pastel, é neutra em carbono e absorve ruído — uma característica altamente valorizada pelas estações de trem de alta velocidade (Shinkansen) no Japão, que adotaram esse painel como um novo padrão. O sucesso desta iniciativa, baseada numa melhor compreensão da autohidrólise do bambu (e de outras madeiras), levou o CEO da Taiheiyo Cement a doar o telhado do pavilhão ZERI na Expo, em reconhecimento à nossa contribuição para esta nova atividade. A rápida transposição das pesquisas relacionadas ao conceito de biorrefinaria e o lançamento de diversos produtos comerciais fortaleceram o programa, graças à diversidade de interesses acadêmicos. Enquanto a UNU e o Instituto de Ciências Industriais iniciaram o esforço internacional com o apoio da Letônia e da Suécia, o programa atraiu a atenção do Conselho Científico Japonês, então presidido pelo Professor Jiro Kondo, da Sociedade Química Americana, da Sociedade Japonesa de Pesquisa da Madeira, do Instituto Internacional da Lignina e do Centro Internacional de Pesquisa para Materiais Sustentáveis. Em 2004, a pesquisa havia amadurecido a tal ponto que a União Europeia confirmou seu interesse estratégico no tema e lançou programas de financiamento. Embora a pesquisa possa ser considerada um sucesso, enfrentei dificuldades e comecei a perder a paciência com o fato de que, devido à burocracia excessiva e às dificuldades de financiamento, a unidade da Carolina do Norte nunca foi reativada, e as poucas máquinas de US$ 500.000 produzidas pela Mitsubishi Heavy Industry dificilmente confirmavam a chegada da escala industrial que buscávamos. Em 2005, cheguei à conclusão de que estava tentando ser a onda e que era hora de dar um passo para trás e tentar ser o surfista.
Florestas e mobilidade
Durante um diálogo intelectual e estratégico entre Peter Senge (autor de "A Quinta Dimensão") e eu, organizado por Göran Carstedt, diretor da SOL (System Organization Learning), tive a oportunidade de conhecer os empreendedores por trás da primeira biorrefinaria de química da madeira que vi em operação. Localizada em Önsköldsvik (norte da Suécia), a empresa considerava a madeira uma fonte multifacetada de produtos bioquímicos e combustíveis, incluindo etanol. Segundo Carstedt, irmão de Göran, que era dono de uma concessionária Ford, ele tomou a ousada decisão de comprar 1.000 carros Ford movidos a etanol nos Estados Unidos e vendê-los na região de Umeå, no norte da Suécia, criando assim uma demanda por biocombustível. Essa decisão impulsionou a demanda e levou à conversão da fábrica de celulose na primeira etapa da biorrefinaria, combinando a produção de celulose com a produção de etanol. Sua estratégia funcionou, e a planta entrou em operação com garantia de compra local de etanol para cada 1.000 veículos. O fluxo de caixa integrado das vendas de carros e, posteriormente, das vendas de combustível, criou condições que demonstraram a viabilidade do fortalecimento das economias locais. A montadora SAAB reconheceu rapidamente a demanda por um combustível mais limpo e lançou o primeiro carro movido a 100% etanol. A fabricante de caminhões SKANDIA seguiu o exemplo, projetando e montando caminhões movidos a etanol. O poder de uma iniciativa tomada por um cidadão comum na periferia do mundo (o norte da Suécia não é exatamente um polo de energia renovável) nunca deve ser subestimado.
Essa transformação de mercado impulsionada pela demanda incentivou empreendedores locais a tomarem a iniciativa e criarem a primeira biorrefinaria. Ela foi implementada pela SEKAB AB em sua fábrica de Domsjö. Anteriormente, a empresa produzia celulose tradicional para produtos de papel, mas optou por gerar lignina e etanol como fontes de receita adicionais. A capacidade de produção de lignina seca da SEKAB aumentou para 120.000 toneladas em 2012. Isso representa uma grande mudança em relação às práticas de processamento químico seculares que tratavam a lignina como resíduo, utilizando-a, na melhor das hipóteses, como combustível (em licor negro). Os subprodutos derivados desses compostos bioquímicos incluem fluido para lavagem de para-brisas, vinagre, tintas à base de água, ingredientes farmacêuticos, perfumes, produtos de limpeza, vernizes e tintas de impressão. O combustível é um etanol de grau diesel com 95% de pureza. A rede de pesquisa expandiu-se e agora inclui o Instituto de Pesquisa Técnica Science Partners, liderado pela CEO Maria Khorsand, e a Processum Biorefinery Initiative AB, com Peter Blomqvist como presidente e Clas Engström e John Rune como acionistas. A Processum Biorefinery Initiative AB desenvolve produtos e processos adicionais para 21 empresas localizadas na costa norte do Mar Báltico, na Suécia, empregando 1.300 pesquisadores e especialistas. Este centro está se tornando rapidamente um polo de excelência sem igual. As Universidades de Chalmers e Lund também aderiram à iniciativa e institucionalizaram a pesquisa.
Fotobiorrefinaria: aproveitando o poder do sol
Do outro lado do Oceano Atlântico, o conceito de fotobiorrefinaria, uma refinaria movida a energia solar, avança discretamente. Essa ideia é do Professor
Lucio Brusch, fundador da Fundação ZERI Brasil, e de seu amigo e colega, o Professor Jorge Alberto Vieira Costa, da Faculdade de Química e Nutrição da Universidade do Rio Grande, na cidade de Rio Grande. A visão da fotobiorrefinaria surgiu da tentativa de converter um arrozal em uma unidade de produção de arroz, peixe e espirulina. O objetivo era produzir mais com as instalações existentes, em vez de extrair mais das matérias-primas disponíveis. Como aprendemos neste caso, o princípio de "fazer mais com o que se tem" pode ser aplicado em diversos contextos. O Sul do Brasil, frequentemente descrito como a região rica do país, apresenta bolsões de pobreza. A eliminação dos subsídios aos fertilizantes, imposta pelo Banco Mundial e pelo FMI, desencadeou uma grande crise para os produtores de arroz no início da década de 1990. Após introduzir o cultivo de cogumelos na palha de arroz, buscamos gerar mais renda com microalgas. Ficou claro que esta parte do mundo, com sua rica biodiversidade de microalgas, poderia e deveria transformar os arrozais em biorreatores.
A produção de microalgas foi um sucesso estrondoso. A duplicação da biomassa a cada 24 horas incentivou os pesquisadores, que haviam sido expostos aos princípios das biorrefinarias durante as visitas de Janis Gravitis e Carl-Göran Hedén ao Brasil, a aplicá-los às microalgas. Na época, quase toda a pesquisa com microalgas estava focada na produção de biocombustíveis. Como os lipídios e óleos eram apenas um componente minoritário, a equipe de pesquisa decidiu identificar todos os outros usos possíveis das algas. O CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Brasil) concordou em financiar a pesquisa, e os resultados foram notáveis. Se as microalgas forem produzidas exclusivamente para a produção de biocombustíveis, elas não serão competitivas. No entanto, se o foco for a produção de nutrientes e bioquímicos para polímeros, óleos e lipídios, a fotobiorrefinaria será altamente lucrativa. A usina termelétrica Seival, localizada nos arredores de Porto Alegre, Brasil, mostrou-se a parceira ideal para este programa. Ela opera uma das poucas usinas termelétricas neutras em carbono do Brasil, e o conhecimento adquirido com o cultivo de espirulina em arrozais foi aplicado em escala industrial. O conceito de fotobiorrefinaria no Brasil tornou-se um importante reservatório de conhecimento especializado, considerado um dos cinco melhores do mundo, com quase 50 profissionais formados em nível de mestrado e doutorado.
Itália assume a liderança em biorrefinarias
A mais recente inovação no projeto e implementação de biorrefinarias foi alcançada na Itália. As bases foram lançadas há trinta anos por Raul Gardini, com uma visão industrial estratégica, o empenho do Professor Umberto Colombo, que, após seu trabalho pioneiro na ENEA, tornou-se Ministro da Ciência e do Ensino Superior, e o empenho de Catia Bastioli na implementação. O que começou como um laboratório de pesquisa produzindo bioplásticos sob a marca "Mater-Bi" tornou-se, vinte anos depois, uma empresa pioneira que fomenta o desenvolvimento econômico local, transformando subprodutos agrícolas, extraindo polímeros, elastômeros, herbicidas e lubrificantes, e formando os componentes básicos de dezenas de produtos à base de ácidos azelaico, ácidos pelargônicos e ésteres. O resultado é um novo portfólio de componentes básicos para novas gerações de produtos (bio)químicos. Os resíduos podem ser transformados em ração animal e as enzimas naturais das flores de cardo são essenciais para a produção de queijo.
Reutilização de fábricas desativadas
Embora o conceito de biorrefinaria esteja entrando na era moderna com base na visão de um sistema sustentável de produção e consumo, é essencial enfatizar que a capacidade de implementar a transformação da biomassa em múltiplas fontes de receita é apenas uma parte da inovação. O segundo avanço da Novamont é a reutilização de investimentos existentes em infraestrutura petroquímica. A contribuição significativa de Catia Bastioli e sua equipe reside não apenas no desenvolvimento de inovações em bioquímica e processos, mas também na busca de novos usos para instalações existentes, o que o jargão da indústria chama de "capital ocioso". A infraestrutura e a cultura de saúde e segurança, conhecida como "cuidado responsável", de uma planta petroquímica representam um investimento de capital considerável que não deve ser amortizado devido ao excesso de investimento no Oriente Médio e na China, causado pela supercapacidade. Além disso, o custo da remediação devido às consequências não intencionais do uso inadvertido de catalisadores ou materiais de construção (como o amianto) pesa muito no resultado final. Sempre que uma fábrica de produtos químicos ou qualquer outra unidade de produção construída há três ou quatro décadas precisa ser fechada, os proprietários têm que reservar uma verba para os custos de fechamento e remediação. A conta pode facilmente chegar a centenas de milhões, ou até bilhões, de dólares. A questão agora é o que gerará mais receita e impulsionará a economia: a limpeza ou o reinvestimento para revitalizar o local, transformando-o em um empreendimento permanente por mais algumas décadas com um modelo de negócios inovador. A abordagem da economia azul visa tornar as operações sustentáveis e garantir que utilizemos os recursos disponíveis localmente, incluindo investimentos de capital perdidos e a realocação de despesas com remediação.
A Novamont nunca construiu uma instalação do zero; sempre pegou uma operação existente e a converteu em uma unidade de produção, dando-lhe nova vida por meio de novo fluxo de caixa. A sede e as instalações de pesquisa em Novara são as antigas operações de pesquisa da Montedison; as instalações falidas da Ajinomoto em Bottrighe, Itália, foram convertidas em modernas unidades de fermentação; a antiga fábrica de garrafas PET da Mossi & Ghisolfi em Patricia, Itália, também foi transformada; e a lista continua. A maior e mais extensa conversão de planta foi implementada em 2014, quando a equipe de pesquisa e engenharia da Novamont transformou com sucesso a primeira unidade de craqueamento petroquímico da Itália, localizada em Porto Torres, na Sardenha, na maior biorrefinaria do mundo, chamada Matrica. Trata-se de uma joint venture 50/50 entre a ENI/Versalis e a Novamont. Essa planta de produção estabeleceu um novo padrão ao transformar 2,5 milhões de toneladas de petróleo bruto em 700.000 toneladas de produtos químicos com uma instalação que processa uma planta invasora.
O sucesso de qualquer biorrefinaria depende da disponibilidade de matéria-prima renovável. Estima-se que 70.000 hectares de terras agrícolas na Sardenha tenham sido retirados da produção ao longo dos anos, enquanto a União Europeia tentava reduzir a oferta de commodities caras que havia se comprometido a comprar a um preço fixo. A justificativa era que seria mais barato pagar aos agricultores para não cultivarem a terra do que ter que comprar as commodities. No entanto, as ervas daninhas invadem e dominam quando a terra permanece inculta e sem plantio por anos. A erva daninha mais disseminada na Sardenha, e de fato em todo o Mediterrâneo, é conhecida como cardo (Silybum marianum). Embora a oportunidade de utilizar o terreno da capital para a bioquímica fosse evidente, foi o conhecimento da química do cardo que forneceu uma nova justificativa para esta mais recente biorrefinaria.
Imagine primeiro uma planta petroquímica desativada e, em seguida, uma planta de química do cardo que fornece quatro produtos químicos (polímeros, elastômeros, lubrificantes e herbicidas) cujos resíduos são utilizados na alimentação animal. Os agricultores locais dependem da importação de soja do Brasil para sua alimentação, como é comum em todo o mundo. Hoje, os resíduos da planta, após produzirem os componentes básicos para quatro importantes produtos químicos, estão sendo reaproveitados como ração animal. Para surpresa de todos, a população local se perguntou se tínhamos o "pó" das flores de cardo, que se revelou ser enzimas bacterianas necessárias para a produção do tradicional queijo de cabra. Quando se começa a converter uma planta petroquímica, a produção de queijo não surge naturalmente como uma oportunidade de desenvolvimento econômico. No entanto, quando aplicamos a lógica da economia azul, embarcamos em um processo que evolui ao longo do tempo e oferece possibilidades que ninguém havia imaginado. É aqui que a ciência encontra os negócios: uma tem a certeza das leis da física e a previsibilidade da química, a outra tem a motivação para transformar uma ideia em realidade.
O capital segue a inovação
Até o momento, o investimento foi impulsionado por programas da Suécia, com mais de € 250 milhões, e da Itália, que comprometeu mais de € 500 milhões em capital para sete instalações em todo o país e pelo menos € 200 milhões para pesquisa e desenvolvimento. A pesquisa brasileira mobilizou aproximadamente € 15 milhões ao longo dos anos, quase inteiramente provenientes do governo. A Mitsubishi Heavy Industries e o Instituto de Pesquisa Industrial também comprometeram mais de € 20 milhões para a produção contínua de equipamentos de laboratório. Se incluirmos os investimentos da Tigney e da Stake Technologies, devemos adicionar outros € 120 milhões. Embora esses gastos de capital adicionais sejam substanciais, eles são feitos por organizações e empresas com as quais não tínhamos relacionamento prévio; tampouco incluímos as instalações de pesquisa da ENEA, que representam mais de € 100 milhões para equipamentos e pesquisa básica.
O fator de geração de empregos também é crucial. As biorrefinarias geram mais empregos do que uma fábrica de celulose e papel típica ou uma planta petroquímica padrão. Isso contribui para o crescimento econômico local. Embora o emprego direto permaneça limitado e os grupos de iniciativa tenham criado aproximadamente 45.000 postos de trabalho, o número de empregos indiretos ultrapassa 100.000, principalmente devido ao estímulo adicional fornecido à agricultura e à silvicultura. Os números de Porto Torres são bastante indicativos. A ENI precisava de 2,5 milhões de toneladas de petróleo bruto para fabricar 700.000 produtos químicos, e suas instalações de produção não eram competitivas. No seu auge, Matrica poderá produzir apenas metade dessa quantidade, mas será globalmente competitiva e gerará um número comparável de empregos diretos, além de estimular a agricultura local, em vez de financiar governos em toda a região do Mediterrâneo.
Suécia, Itália, Brasil e Canadá podem não ser as economias mais dominantes do mundo, mas sua capacidade de pesquisa é forte e seus portfólios de patentes nessas áreas somam milhares. Claramente, o biorrefino percorreu um longo caminho desde que o Professor Hedén discursou para membros do parlamento sueco sobre as maravilhas da biotecnologia e da microbiologia. Sua mensagem não era um endosso à modificação genética, mas sim um apelo para criar maior valor a partir de recursos renováveis como estratégia para preservar a competitividade da Suécia. Na verdade, ele já defendia a economia azul muito antes de o conceito existir. Portanto, não é surpreendente que, quando convidado por Heitor Gurgulino de Souza, reitor da UNU, para liderar a equipe encarregada de realizar o estudo de viabilidade da iniciativa de "emissões zero" da UNU, ele tenha concluído: "A opção de 'emissões zero' proposta por Gunter Pauli não é apenas viável técnica, científica e economicamente, como é necessária para alcançarmos nosso objetivo de sociedades sustentáveis."
Tradução das Fábulas de Gunter
O comércio de cogumelos me inspirou desde o início a escrever duas fábulas: a fábula nº 41, "Combustível da Árvore", dedicada a Paolo Lugari. Foi ele quem inspirou a criação deste centro em 1987, por meio de minhas conversas sobre biorrefinarias que utilizam floresta tropical regenerada na Colômbia. A fábula nº 5, "Por Que Eles Não Me Amam?", é parcialmente inspirada nas placas de fibra de bambu produzidas pela Taiheiyo Cement na Indonésia.
Para obter mais informações
www.iea-bioenergy.task42-biorefineries.com/upload_mm/5/6/5/77945a06-c177-4f33-bca2-ce95b84383b0_ENEA_pretreatment_labs_01.pdf
link.springer.com/article/10.1385/ABAB:98-100:1-9:89#page-1
www.sp.se/en/press/news/Sidor/20130530.aspx
www.referenceforbusiness.com/history2/90/SunOpta-Inc.html
www.novamont.com/
archive.unu.edu/unupress/unupbooks/80362e/80362E00.htm
http://tal.tv/es/video/los-hongos-de-francenid-perdomo/
