La promesa de la industria de la bioconversión de segunda generación (2G) es que transformará la biomasa no comestible basada en celulosa y los residuos agrícolas en combustibles o productos químicos y limpios y asequibles de alto valor. (La primera generación o 1G convierte biomasa comestible). De esta manera, la 2G podría ofrecer una fuente alternativa de energía y de insumos de la industria química, que otras tecnologías renovables no pueden proporcionar.
Ese es el potencial de la 2G, pero la industria no cumplió con esta promesa durante casi una década. Sin embargo, han habido progresos en los últimos años. Desde la inauguración de la primera planta 2G a escala comercial, en 2013, se han abierto ocho más en todo el mundo, de los cuales algunas, no sorprendentemente, están fallando, mientras que otras están progresando. La mayoría se encuentran en América del Norte, dos en Brasil y uno en Europa, todos los mercados con industrias maduras de biomasa 1G y gobiernos que apoyan el etanol celulósico.
Los proyectos de segunda generación también han comenzado a atraer interés en China, India, Indonesia y Malasia en forma de iniciativas gubernamentales para coordinar la acción y facilitar el establecimiento de un mercado de etanol 2G. Como sugieren estas tendencias, la tecnología podría estar acercandose a la fase de aceleración que marcó la trayectoria de desarrollo de otras industrias, como la energía eólica, la energía solar y el gas de esquisto. En cada caso, el crecimiento fue modesto al principio y luego despegó (cuadro).
Basándonos en más de 100 entrevistas con ejecutivos y expertos y en nuestro trabajo con actores clave de la industria, hemos identificado siete facilitadores críticos en tres áreas desafiantes - recursos, administración y el mercado- que la industria 2G debe abordar para asegurar un progreso continuo.
Recursos
Cada empresa necesita dinero, insumos y procesos que funcionen. La industria de biocombustibles de segunda generación se enfrenta a retos en cada cuenta, pero todos ellos pueden ser abordados.
Tecnología de conversión confiable a escala comercial
Las plantas comerciales 2G deben demostrar que pueden entregar productos de alto rendimiento a un precio competitivo, pero la tecnología de conversión está tomando más tiempo de lo esperado para alcanzar la escala necesaria. Un problema es que estas plantas deben procesar el equivalente de hasta 400 camionadas (1) de biomasa al día. La naturaleza semisólida de la biomasa (húmeda), la que a menudo está mezclada con suciedad y otras impurezas, complica el procesamiento. La biomasa debe ser pre-tratada mecánicamente - por ejemplo, por extrusión, molienda o trituración - y alimentada continuamente en preparación para la hidrólisis.
Que sigue. El diseño, la confiabilidad y los procesos del equipo 2G están mejorando. Mientras tanto, la ingeniería está adaptando las especificaciones, aumentando los niveles de automatización de procesos y eliminando las costosas ayudas de proceso. La carrera ya comenzó para convertirse en el primer jugador en operar una planta estable y competitiva a escala comercial. Para las instalaciones ya operando, la cuestión no es si sus procesos funcionan, sino más bien la fuerza de su desempeño operacional - tiempo de actividad, producción, rendimiento y costo - y con qué rapidez reducirán los costos y mejorarán sus operaciones.
Acceso a materias primas asequibles
La materia prima de segunda generación es abundante, pero los precios de la curva de costos de la biomasa varían. Algunas formas de materia prima, tales como residuos sólidos municipales o recortes celulósicos de las cosechas, pueden obtenerse con poco o ningún gasto. Otros tipos, como los residuos de caña de azúcar (conocidos como "bagazo"), tienen un costo de oportunidad.
También hay desembolsos asociados con la recolección y el transporte, por lo que es útil localizar plantas 2G cerca de fuentes confiables a largo plazo de biomasa. El costo de abastecimiento (el precio solicitado por el productor, además de agregación y logística) es otro factor clave en la economía 2G. Al igual que el petróleo, que puede costar tan poco como un puñado de dólares para producir pero a menudo varias veces más, los biomateriales debe ser visto a la luz de una curva de costos: algunos suministros serán baratos, otros costosos.
Que sigue. El bagazo, disponible principalmente en Brasil, China, India y Tailandia, es una de las fuentes de biomasa más baratas: como subproducto del procesamiento de la caña de azúcar, ya está agregado en las plantas de producción ya menudo quemado para producir electricidad. Pero la 2G puede ser una alternativa para elevar el valor. Las hojas y tallos de maíz estadounidense cuestan el doble que el bagazo, en parte porque se debe recolectar estos desechos agrícolas (stover, en inglés). Los inversionistas deben buscar acuerdos a largo plazo para asegurar la seguridad del suministro en áreas donde el costo de abastecimiento es menor.
Capital
Por el momento, 2G no encaja en el perfil de riesgo habitual para los inversionistas. Los que están dispuestos a asumir riesgos, como los fondos de capital de riesgo, tienden a ver a 2G como demasiado intensivo en capital. Los inversionistas con capital abundante pero con menos apetito por el riesgo, como los fondos de pensiones, lo ven como demasiado incierto. Los inversionistas convencionales, creyendo que tienen alternativas más atractivas y menos riesgosas, han resistido las inversiones 2G. El desarrollo hasta la fecha ha sido impulsado en gran medida por los emprendedores, como la familia Ghisolfi de Italia y Bernardo Gradin (con GranBio de Brasil), y por empresas que buscan desarrollar nuevos mercados para biorrefinerías o encontrar nuevas rutas de carbono para productos químicos. Estos desarrollos de 2G han recibido a menudo respaldo de inversión del sector público, particularmente en Brasil y los Estados Unidos.
Que sigue. Con costos de materias primas de $ 30 a $ 50/tm y niveles validados de desempeño tecnológico, la economía de la producción 2G puede competir en costo con el bioetanol 1G y ciertas fuentes de petróleo más caras (2), especialmente en lugares donde las operaciones 2G pueden aprovecharse de la infraestructura 1G existente, tales como la materia prima del bagazo de caña de azucar o la hojarasca de maíz en las plantas 1G que ya procesan la caña de azúcar y el maíz, respectivamente. En términos de costo marginal, 2G ya es estructuralmente más atractivo que 1G porque sus costos de operación (3) son menores.
Sin embargo, existen dos riesgos importantes: la seguridad de las materias primas (que se pueden abordar a través de contratos a futuro) y la tecnología. La construcción de nuevas plantas a escala comercial fomentará la simplificación y la estandarización, al mismo tiempo que dará lugar a eficiencias a escala que reduzcan los gastos de capital. Al igual que con el desarrollo de parques eólicos, los principales actores deberían eventualmente ser capaces de ofrecer a los inversores operaciones llave en mano. El apoyo gubernamental podría mejorar sustancialmente el caso de negocio de algunas plantas 2G, y hay precedentes para esto: Alemania ayudó a construir la capacidad inicial de energía solar, como lo hicieron los Estados Unidos para la industria 1G.
Administración
La industria de los biocombustibles no es tan joven; Es hora de que mejore la forma en que se maneja, en varias maneras.
Capacidades para la industrialización
Las pequeñas empresas han estado en la vanguardia de la industria en la última década, pero carecen de las capacidades, la infraestructura y el capital para 2G a escala industrial . Atraídos por su potencial, las empresas más grandes comenzaron a involucrarse, pero algunas han salido en los últimos años por razones estratégicas. Hay un caso en que las empresas deben colaborar para maximizar sus posibilidades de éxito, pero un puñado de jugadores probablemente tomará la iniciativa para crear soluciones técnicas competitivas. El reto será entonces significativo porque, aunque estas empresas podrían poseer una solución técnica viable dentro de una parte de la cadena de valor, ellas pueden carecer de las competencias, la gente, la infraestructura y el capital para ampliar una industria mundial que implementa de 50 a 100 proyectos al año. Nuevos tipos de jugadores tendrán que participar.
Sin embargo, existen dos riesgos importantes: la seguridad de las materias primas (que se pueden abordar a través de contratos a futuro) y la tecnología. La construcción de nuevas plantas a escala comercial fomentará la simplificación y la estandarización, al mismo tiempo que dará lugar a eficiencias a escala que reduzcan los gastos de capital. Al igual que con el desarrollo de parques eólicos, los principales actores deberían eventualmente ser capaces de ofrecer a los inversores operaciones llave en mano. El apoyo gubernamental podría mejorar sustancialmente el caso de negocio de algunas plantas 2G, y hay precedentes para esto: Alemania ayudó a construir la capacidad inicial de energía solar, como lo hicieron los Estados Unidos para la industria 1G.
Administración
La industria de los biocombustibles no es tan joven; Es hora de que mejore la forma en que se maneja, en varias maneras.
Capacidades para la industrialización
Las pequeñas empresas han estado en la vanguardia de la industria en la última década, pero carecen de las capacidades, la infraestructura y el capital para 2G a escala industrial . Atraídos por su potencial, las empresas más grandes comenzaron a involucrarse, pero algunas han salido en los últimos años por razones estratégicas. Hay un caso en que las empresas deben colaborar para maximizar sus posibilidades de éxito, pero un puñado de jugadores probablemente tomará la iniciativa para crear soluciones técnicas competitivas. El reto será entonces significativo porque, aunque estas empresas podrían poseer una solución técnica viable dentro de una parte de la cadena de valor, ellas pueden carecer de las competencias, la gente, la infraestructura y el capital para ampliar una industria mundial que implementa de 50 a 100 proyectos al año. Nuevos tipos de jugadores tendrán que participar.
Que sigue. Para construir la industria, los grandes actores, tales como contratistas o especialistas en downstream, deben crear asociaciones o adquirir empresas con experiencia especializada en la cadena de valor para ampliar los despliegues de proyectos. Como una analogía, considere cómo la industria petrolera crea proyectos complejos con cadenas de valor centradas en sus proyectos de exploración y extracción.
Integración de la cadena de valor
Las brechas críticas persisten en la cadena de valor de la industria, cuyos jugadores ahora tienen capacidades fragmentadas - de modo que cada proyecto de capital 2G recibe una solución única, ineficiente y costosa. Además, la red de distribución aguas abajo aún no está preparada para el despegue, debido a las barreras tecnológicas y logísticas. Las bombas de distribución en los minoristas de combustible, por ejemplo, no están equipadas para la mezcla flexible.
Que sigue. Establecer una solución rentable llave en mano, los principales actores deben crear y coordinar equipos que comprendan proveedores de materias primas, agencias gubernamentales, propietarios de tecnología e inversionistas. Al colaborar, estos socios pueden estructurar complejos proyectos 2G de principio a fin y ensamblar colectivamente todas las capacidades necesarias para completarlos.
Uno de estos proyectos está en trabajo en la provincia malaya de Sarawak. Un consorcio de empresas locales, socios internacionales y el gobierno planea invertir en un nuevo centro de biomasa, y una planta de 2G está programada para abrirse en los próximos años - la primera en el sudeste asiático. El grupo Hock Lee, con sede en Malasia, concederá acceso a la biomasa y operará una red local de gasolineras. Biochemtex (con sede en Italia) proporcionará su experiencia en la ejecución de grandes proyectos de inversión de capital; Su filial, Beta Renewables, aportará conocimientos de conversión. Otra empresa ofrecerá tecnología enzimática. La esperanza es que mediante el uso de subproductos de las plantaciones de aceite de palma de la zona y otras materias primas, estos esfuerzos crearán nuevas industrias de alto valor en la región.
Mercado
Los principales problemas aquí tienen que ver con conseguir algo de espacio para respirar mientras el mercado madura.
Demanda
A mediano plazo, a medida que aumentan las capacidades instaladas de 2G, los productores de biocombustibles o bioquímicos 2G pueden no encontrar compradores para toda su producción. En el corto plazo, si los precios del petróleo permanecen bajos, 2G tendrá dificultades para competir en el precio; lo que, a su vez, afecta las perspectivas a largo plazo de la industria al desalentar el compromiso sostenido. También es importante recordar que se están desarrollando caminos energéticos renovables para el etanol, como la gasificación.
Uno de estos proyectos está en trabajo en la provincia malaya de Sarawak. Un consorcio de empresas locales, socios internacionales y el gobierno planea invertir en un nuevo centro de biomasa, y una planta de 2G está programada para abrirse en los próximos años - la primera en el sudeste asiático. El grupo Hock Lee, con sede en Malasia, concederá acceso a la biomasa y operará una red local de gasolineras. Biochemtex (con sede en Italia) proporcionará su experiencia en la ejecución de grandes proyectos de inversión de capital; Su filial, Beta Renewables, aportará conocimientos de conversión. Otra empresa ofrecerá tecnología enzimática. La esperanza es que mediante el uso de subproductos de las plantaciones de aceite de palma de la zona y otras materias primas, estos esfuerzos crearán nuevas industrias de alto valor en la región.
Mercado
Los principales problemas aquí tienen que ver con conseguir algo de espacio para respirar mientras el mercado madura.
Demanda
A mediano plazo, a medida que aumentan las capacidades instaladas de 2G, los productores de biocombustibles o bioquímicos 2G pueden no encontrar compradores para toda su producción. En el corto plazo, si los precios del petróleo permanecen bajos, 2G tendrá dificultades para competir en el precio; lo que, a su vez, afecta las perspectivas a largo plazo de la industria al desalentar el compromiso sostenido. También es importante recordar que se están desarrollando caminos energéticos renovables para el etanol, como la gasificación.
Que sigue. Una posibilidad es que los biocombustibles 2G pudieran desplazarse hacia abajo en la curva de costos y, finalmente, competir con los combustibles fósiles en precio en la gasolinera. Otras industrias emergentes han superado desventajas de costos similares; Por ejemplo, Alemania instituyó políticas públicas para dar a los consumidores incentivos para adoptar la energía solar.
Un área de gran potencial de demanda de 2G que no esté relacionada con el combustible podria ser proporcionar insumos de bloques de construcción para productos químicos a granel y de mayor valor, como butadieno, butanol y ácido láctico. Las compañías químicas mundiales que invierten en el sector esperan crear oportunidades para las biorrefinerías que podrían producir una serie de productos bioquímicos que proporcionen diversificación para adaptarse a los precios cambiantes que el mercado oportunístico ofrecería.
Esto ya está ocurriendo con las tecnologías 1G: BioAmber y Mitsui, por ejemplo, han invertido en una planta de Ontario de 30.000 tm/año para producir ácido succínico a través de biorutas. Muchas empresas se están volviendo serias en hacer sus productos y procesos sostenibles y renovables. Las iniciativas para obtener plásticos de manera más sostenible en la industria de consumo, por ejemplo, han creado un aumento de la demanda en el lado bioquímico.
Regulación estable y de apoyo
Los mandatos y los desembolsos del apoyo gubernamental a la industria en I + D, especialmente en los Estados Unidos, han empezado a crear un mercado para los productos 2G. Pero el progreso se ha detenido. En parte, esto es resultado de la lenta acumulación de producción de biocombustibles 2G; La Ley de Política Energética de los Estados Unidos, en 2005, creó mandatos, pero la industria no cumplió. Ningún gobierno ha adoptado una posición audaz que promueva la conversión de combustibles o biomasa 2G . Aunque los Estados Unidos han creado mandatos en forma de Estándares de Combustibles Renovables, éstos no son vinculantes para las mezcladoras de etanol.
Un área de gran potencial de demanda de 2G que no esté relacionada con el combustible podria ser proporcionar insumos de bloques de construcción para productos químicos a granel y de mayor valor, como butadieno, butanol y ácido láctico. Las compañías químicas mundiales que invierten en el sector esperan crear oportunidades para las biorrefinerías que podrían producir una serie de productos bioquímicos que proporcionen diversificación para adaptarse a los precios cambiantes que el mercado oportunístico ofrecería.
Esto ya está ocurriendo con las tecnologías 1G: BioAmber y Mitsui, por ejemplo, han invertido en una planta de Ontario de 30.000 tm/año para producir ácido succínico a través de biorutas. Muchas empresas se están volviendo serias en hacer sus productos y procesos sostenibles y renovables. Las iniciativas para obtener plásticos de manera más sostenible en la industria de consumo, por ejemplo, han creado un aumento de la demanda en el lado bioquímico.
Regulación estable y de apoyo
Los mandatos y los desembolsos del apoyo gubernamental a la industria en I + D, especialmente en los Estados Unidos, han empezado a crear un mercado para los productos 2G. Pero el progreso se ha detenido. En parte, esto es resultado de la lenta acumulación de producción de biocombustibles 2G; La Ley de Política Energética de los Estados Unidos, en 2005, creó mandatos, pero la industria no cumplió. Ningún gobierno ha adoptado una posición audaz que promueva la conversión de combustibles o biomasa 2G . Aunque los Estados Unidos han creado mandatos en forma de Estándares de Combustibles Renovables, éstos no son vinculantes para las mezcladoras de etanol.
Que sigue. Sin un apoyo regulador estable, los inversores no ven la perspectiva de una fuerte demanda a mediano plazo. Eso les desalienta de comprometer fondos, y sin tales inversiones 2G será difícil de ampliar. Los actores de la industria necesitan hablar con una voz clara y unida para explicar por qué el apoyo del público valdría la pena.
Dada la necesidad de energía y productos químicos que no se derivan de los combustibles fósiles, así como los beneficios de las energías renovables -que reducen la contaminación y diversifican las fuentes de energía domésticas- hay un caso para desarrollar la bioconversión 2G en una industria de pleno derecho.
¿Qué tan grande es la pieza de la torta de renovables que la 2G pueda capturar? Esto dependerá de dos cosas: la velocidad de adopción y si 2G puede abordar los siete facilitadores discutidos anteriormente y mejorar en relación con los combustibles alternativos. El futuro es desconocido. Sin embargo, lo que está claro es que, incluso después de los problemas de la última década, la industria 2G ahora tiene la oportunidad de industrializar su tecnología y, por lo tanto, de mejorar sus posibilidades de éxito.
Referencias
Acerca del (los)Autor (es)
Simon Alfano es consultor en la oficina de McKinsey en Stuttgart, Federico Berruti es consultor en la oficina de Toronto, Nicolas Denis es socio en la oficina de Bruselas y Alberto Santagostino es socio en la oficina de Copenhague.
Los autores desean agradecer a Vitaly Negulayev, Mark Patel y Marta Wlodarz por sus contribuciones a este artículo.
Simon Alfano, Federico Berruti, Nicolas Denis, y Alberto Santagostino
McKinsey & Company
Noviembre 2016
Dada la necesidad de energía y productos químicos que no se derivan de los combustibles fósiles, así como los beneficios de las energías renovables -que reducen la contaminación y diversifican las fuentes de energía domésticas- hay un caso para desarrollar la bioconversión 2G en una industria de pleno derecho.
¿Qué tan grande es la pieza de la torta de renovables que la 2G pueda capturar? Esto dependerá de dos cosas: la velocidad de adopción y si 2G puede abordar los siete facilitadores discutidos anteriormente y mejorar en relación con los combustibles alternativos. El futuro es desconocido. Sin embargo, lo que está claro es que, incluso después de los problemas de la última década, la industria 2G ahora tiene la oportunidad de industrializar su tecnología y, por lo tanto, de mejorar sus posibilidades de éxito.
Referencias
- Este estimado se basa en una planta de segunda generación (2G) con una capacidad nominal de 2.000 tm de procesamiento de biomasa. En los Estados Unidos, una bala redonda estándar de desechos agrícolas pesa aproximadamente 600 kgs (1.322 libras). Así, 8 fardos caben en un camión estándar de 5 tm o hasta 36 fardos en un remolque - 90 a 400 camionadas/día, dependiendo del tamaño del vehículo.
- Este estimado se basa en el modelo de McKinsey y las mejores estimaciones para los respectivos costos de conversión por parámetro de entrada y la evolución estimada de los costos de los factores de entrada.
- Los costos corrientes se refieren al costo por galón una vez que se realiza una inversión. La depreciación, por ejemplo, no está incluida.
- Un mandato de mezcla define la proporción requerida de bioetanol de primera y segunda generación en un combustible.
Acerca del (los)Autor (es)
Simon Alfano es consultor en la oficina de McKinsey en Stuttgart, Federico Berruti es consultor en la oficina de Toronto, Nicolas Denis es socio en la oficina de Bruselas y Alberto Santagostino es socio en la oficina de Copenhague.
Los autores desean agradecer a Vitaly Negulayev, Mark Patel y Marta Wlodarz por sus contribuciones a este artículo.
Simon Alfano, Federico Berruti, Nicolas Denis, y Alberto Santagostino
McKinsey & Company
Noviembre 2016
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