Bloques químicos intermedios a partir de materias primas renovables

El petróleo crudo y el gas natural son y han sido durante mucho tiempo, la materia prima principal para la industria química mundial. Sin embargo, las materias primas renovables, tales como el azúcar (a partir del maíz o la caña de azúcar) y glicerina (a partir de aceites vegetales) están comenzando a desafiar el dominio de los combustibles fósiles como materias primas para productos químicos intermedios. 

El biometanol, etileno, propilen glicol, 1,3-propanodiol, epiclorhidrina y otros productos químicos están ahora en producción comercial, y muchos otros bloques qumicos de fuentes renovables  están en la etapa de desarrollo.

La demanda de estos productos bioquímicos - a diferencia de la demanda de biocombustibles - no esta forzada por regulaciones. En la actualidad, ningun mandato gubernamental o incentivos explícitamente apoyan la sustitución de sustancias químicas de fuentes renovables para sus contrapartes basadas en fósiles. El interés de los clientes en los materiales de fuentes renovables, especialmente en el área de empaque, es el principal motor de la demanda.

Muchas empresas si no la mayoría que cotizan en bolsa, ahora miden su impacto sobre el medio ambiente y asumen la responsabilidad de lograr los objetivos de sostenibilidad, tales como la reducción del consumo de combustibles fósiles o la eliminación del uso de materiales problemáticos. Además, varias empresas de alto perfil han hecho un compromiso público para usar materiales de fuentes renovables como los ingredientes y materiales de embalaje.

Las innovaciones de embalaje de alto perfil tales como botellas de bebida hechas a partir de biopolietileno o tereftalato de polietileno (PET) parcialmente biológico, estan creando mercados para bloques químicos intermedios de origen renovable.

El pensamiento de los clientes acerca de los materiales de fuentes renovables está evolucionando conforme la gama de productos químicos de base biológica se expande y crece la familiaridad del comprador con el análisis del ciclo de vida (un método estándar de evaluación de impacto ambiental). El análisis del ciclo de vida es un método estandarizado para evaluar el impacto ambiental de una cadena de suministro. 

Los parametros claves incluyen las emisiones de gases de invernadero (o potencial de calentamiento global) y el uso de energía no renovables. El análisis de la cuna a la puerta (o eco-perfil) mide la huella medioambiental del producto, desde materias primas hasta la puerta de la fábrica, el análisis de la cuna a la tumba mide su impacto ambiental en uso (como componente de un producto formulado o como pieza moldeada de plástico, por ejemplo) hasta el final de su vida.

La situación está evolucionando conforme la gama de productos químicos de origen renovable se expande y crece la familiaridad del comprador con el análisis del ciclo de vida. En los análisis de la cuna a la puerta  de la fábrica, la mayoría de las sustancias químicas de fuentes renovables se comparan favorablemente con las contrapartes basadas en combustibles fósiles con respecto a las emisiones de gases de efecto invernadero y el uso de energía no renovables.

El acceso a  materias primas a base de plantas con precios competitivos, es una fuente clave de ventaja competitiva para los productores de sustancias químicas de fuentes renovables. Como resultado, los fabricantes de productos bioquímicos se concentran en los países con abundantes recursos agrícolas, incluyendo el sur de Brasil y el Medio Oeste de EUA. Regiones como el Medio Oriente, que son ricos en petróleo y gas natural, pero pobres en recursos agrícolas, tienen un rol pequeño en el sector bioquímico (en contraste con su importancia en la industria química convencional).

Los siguientes factores influyen en la evolución del sector bioquímico

• Apoyo gubernamental para los biocombustibles en general y del biodiesel en particular.
• Los avances en la tecnología de diésel renovable.
• Restricciones en el uso de cultivos alimenticios para combustibles y otros usos no alimentarios.
• Los avances en la tecnología de materias primas celulósicas.
• Las actitudes públicas hacia los organismos genéticamente modificados.
• El desarrollo de mejores tecnologías de proceso que reducen los costos de producción de los bioquímicos.
• Aplicaciones y desarrollo de mercados para nuevos usos finales.
• Calificación de sustitutos inmediatos para los productos químicos convencionales

Aunque muchos bioquímicos permanecen en la etapa de desarrollo, varios son plenamente comerciales. En la mayoría de los casos, los bioquímicos representan una pequeña parte de la producción mundial, en algunos casos, sin embargo, las rutas de producción mas ampliamente se basan en materias primas renovables. Por ejemplo, el ácido láctico "natural" (elaborado del azúcar por fermentación) es el producto comercial dominante; el  ácido láctico "sintético" (a base lactonitrilo derivado de fósiles) representa una pequeña parte del consumo.

Marifaith Hackett - SRI Consulting
Setiembre 2011

Retardantes de llama

La crisis económica ha provocado algunas pérdidas importantes en el negocio de los retardantes de llama, pero la industria se está recuperando. Se espera que este mercado crezca a una tasa promedio anual de casi el 3% por año en términos de volumen durante el periodo 2010-2015.

La inflamabilidad de un material combustible casi siempre puede ser adecuadamente retardada mediante la adición de productos químicos retardantes de llama en cantidades suficientes. El reto, sin embargo, es optimizar el uso de productos químicos retardantes de llama para lograr una solución rentable retardante a la llama de uso final sin comprometer seriamente las propiedades físicas deseadas del producto .

Se han introducido en los últimos años, normas más estrictas de seguridad contra incendios, nuevas regulaciones, compromisos voluntarios de la industria, y numerosas etiquetas ecológicas.  Estos seguirán contribuyendo a una mayor demanda de retardantes de llama y exigirán nuevas demandas a los mismos retardantes de llama. Los cambios en las normas de resistencia al fuego y la seguridad contra incendios, y los cambios en las aplicaciones para determinados tipos de plásticos están abriendo nuevas oportunidades. 

 

Hay nuevas oportunidades de negocio para la nueva base de polímeros y los sistemas retardantes de llama que actúan sinérgicamente, especialmente en el sector eléctrico y electrónico. El mercado de los retardantes de llama también se ve afectado por los desarrollos en los materiales de construcción. Por ejemplo, la creciente demanda mundial de fibras ópticas y su creciente uso en los edificios aumentará la necesidad de retardantes de llama.

El siguiente gráfico muestra el consumo mundial de retardantes de llama:

El mercado chino se ha desarrollado rápidamente, los retardantes de llama, tales como los compuestos organofosforados y ATH han mostrado un alto crecimiento en su demanda.

La industria de plásticos / resinas es el mayor consumidor de productos ignífugos vendidos a los fabricantes de resina básica, fabricantes de compuestos personalizados o moldeadores de plásticos. Tambien se venden volúmenes más pequeños de retardantes de llama a las industrias textiles, adhesivos, elastómeros, pinturas y papel.

Ha habido poca innovación / desarrollo en retardantes de llama. La mayoría de las innovaciones se han ocupado de materiales ignífugos. Los ejemplos incluyen materiales de espuma con mejores retardantes de llama y resistencia termica, los nuevos grados de plásticos de ingeniería con retardantes de llama, dispersiones de copolímero con auto vulcanización para textiles con retardancia de flama permanente, y las nuevas tecnologías para la incorporación de retardantes de llama en partes y mezclas de poliuretano reactivo. Existe un gran interés en el desarrollo de un acabado ignífugo insoluble para las fibras sintéticas tales como el poliéster, nylon y polipropileno que no afecten a las características físicas deseables de las fibras (la modificación del polímero para retardo de la llama puede cambiar las características deseadas de las fibras) .

Los mercados de productos ignífugos se han desarrollado a causa de la acción regulatoria gubernamental, la pérdida de vidas y bienes por el fuego ha originado la presión pública para proveer materiales más seguros. Las compañías de seguros también han ejercido presión aumentando las tasas de pago en ambientes no protegidos. Todavía hay una presión para los productos ambientalmente seguros con menores niveles de humo y con menor toxicidad de los productos de combustión. Las áreas importantes para productos ignífugos son:

• Aplicaciones eléctricas y electrónicas (gabinetes y cascos para aparatos de televisión, así como componentes tales como conectores, circuitos impresos, y aislamiento de cable y alambres).
• Materiales de construcción (materiales de aislamiento térmico [espumas], colchones, cojines de muebles, tableros de madera, laminados, pinturas).
• Componentes de transporte  (piezas de plástico de aviones, trenes, metro, autobuses), que deben cumplir las normas de inflamabilidad. Los retardantes de llama son especialmente importantes en los materiales de asientos.
• Las telas y prendas de vestir, alfombras y cortinas, así como la ropa de dormir de los niños se recubren con productos químicos retardantes de llama.
• Otras aplicaciones - adhesivos, productos de papel y celulosa, tapicería.

Los retardantes de llama orgánicos más importantes son los compuestos halogenados (bromados y clorados) y ésteres fosfatados. Los productos inorgánicos más importantes son el hidróxido de aluminio (trihidrato de alúmina), boratos y óxidos de antimonio. Otros compuestos inorgánicos utilizados como retardantes de llama son los compuestos de molibdeno, hidróxido de magnesio, el polifosfato de amonio y el fósforo rojo. 

Algunos de estos compuestos inorgánicos funcionan como sinérgicos y no directamente como retardantes de llama, mejorando la eficacia de los retardantes de llama. Los sinérgicos generalmente no se usan solos a menos que la naturaleza química de los polímeros (por ejemplo, contiene un halógeno) proporcione alguna innata resistencia al fuego.

Hossein Janshekar, Henry Chinn, Vivien Yang and Yosuke Ishikawa - SRI Consulting
Noviembre 2011

Recubrimiento curables por radiacion

Las formulaciones curables por radiación, que se utilizan en recubrimientos, tintas, adhesivos y productos electrónicos, son entrecruzados, curados o vulcanizados por fuentes de energía de luz ultravioleta de alta intensidad o haz de electrones. Las formulaciones de recubrimientos difieren de los utilizados en pinturas y recubrimientos convencionales en que se sustituyen el diluyente (solvente) y resina (formador de película) que se utiliza en recubrimientos de curado térmico por un vehículo reactivo líquido en el que un pigmento y otros aditivos pueden ser dispersados o disueltos.

Los productos curables por radiación se utilizan para una amplia variedad de aplicaciones, que varían en importancia según la región. En América del Norte, el sector de artes gráficas (que incluye barnices de sobreimpresión y tintas) predomina, siendo los recubrimientos, adhesivos y otras industrias de menor importancia. En Europa, los mercados de los revestimientos de madera y las artes gráficas representan alrededor del 80% de la demanda. La situación es diferente en Asia. Los protectores de película curable por radiación se resiste, planchas de impresión, protectores de semiconductores y protectores de filtros de color se utilizan ampliamente para los semiconductores, tarjetas de circuitos impresos, planchas de impresión y otros componentes. En Asia (excepto China), estos usos representan un 30-40% del mercado total de productos curables por radiación. En China, los principales usos de los productos curables por radiación son los revestimientos de madera, bambú, papel y plásticos, lo que representa aproximadamente el 60% del mercado total.

El siguiente gráfico muestra el consumo mundial de revestimientos curables por radiación:



La fuerza impulsora inicial para el desarrollo de recubrimientos curables por radiación fue la posibilidad de utilizar formulaciones sin solventes para cumplir con las restricciones ambientales, pero otras ventajas económicas, tales como bajo consumo de energía, el curado y secado rápido y una mayor dureza y propiedades de resistencia a la abrasión se han convertido en factores adicionales.

A través de los próximos cinco años, las regulaciones gubernamentales en los Estados Unidos y Europa, especialmente aquellos relacionados con la contaminación del aire, seguirán siendo una fuerza impulsora detrás de la adopción de nuevas tecnologías de revestimientos de baja contaminación, tales como recubrimientos de curado por radiación. Sin embargo, los recubrimientos curables por radiación tienen otras propiedades deseables, como la velocidad de curado, acabados resistentes a químicos de alta dureza, curado ambiental; tamaño pequeño del equipo de aplicación, alta productividad, y no inflamable.

Aun asi, los productos curables por radiación representan sólo una pequeña parte del mercado total de recubrimientos debido a los altos costos de material y la necesidad de instalar nuevos equipos de aplicación. Estos productos tienden a ser utilizados en aplicaciones específicas solo cuando presentan claras ventajas con respecto a los recubrimientos convencionales base solvente o acuosa. Hay un uso relativamente escaso en los metales, el cual constituye el mayor mercado de recubrimientos industriales. Los recubrimientos curables por radiación representan sólo el 2% del total del mercado mundial de recubrimientos industriales.

Entre los sectores de más rápido crecimiento para la industria de productos curables por radiación están:
Los sistemas acuosos como sustitutos de los sistemas de base solvente y como recubrimientos de curado dual.
Las nanopartículas, que mejoran ciertas propiedades como la dureza de los revestimientos transparentes de madera.

Los nuevos mercados potenciales incluyen:
Estereolitografía, un proceso en el que partes tridimensionales se producen a partir de resinas fotosensibles.
La electrónica impresa, que incluyen cualquier dispositivo eléctrico que es fabricado por impresión. Se están desarrollando tintas y recubrimientos curables por UV que tienen el potencial para su uso en gran escala la energía fotovoltaica portátil, pantallas electro luminiscentes, los parches transdérmicos y diodos orgánicos emisores de luz.

En los últimos años, la industria curable por radiación ha aumentado en cerca de dos dígitos. De 2010 a 2015, la tasa media de crecimiento anual se espera que sea del 7% a nivel mundial (en volumen).

Eric Linak, Thomas Kälin, Takashi Kumamoto and Vivien Yang - SRI Consulting
Setiembre 2011

Bloques químicos intermedios a partir de materias primas renovables

El petróleo crudo y el gas natural son, y han sido durante mucho tiempo, la materia prima principal para la industria química mundial. Sin embargo, las materias primas renovables, tales como el azúcar (a partir del maíz o la caña de azúcar) y la glicerina (a partir de aceites vegetales) están comenzando a desafiar el dominio de los combustibles fósiles como materia prima para productos químicos intermedios. Bio-metanol, etileno, propilén glicol, 1,3-propanodiol, epiclorhidrina y otros productos químicos están ahora en producción comercial, y muchos otros  bloques químicos de origen renovable se encuentran en la etapa de desarrollo.

La demanda de estos productos químicos de base biológica-a diferencia de la demanda de biocombustibles -  no esta impulsada por la regulación. En la actualidad, ningún mandato o incentivo del gobierno explícitamente  promueve  la sustitución de sustancias químicas de fuentes renovables por sus homólogos basados en combustibles fósiles. El interés de los clientes en los materiales de fuentes renovables, especialmente en el área de empaque, es el motor de la demanda primaria.Muchas empresas, si no la mayoría de los que cotizan en bolsa ya miden su impacto sobre el medio ambiente y asumen la responsabilidad de lograr los objetivos de sostenibilidad, tales como la reducción del consumo de combustibles fósiles o la eliminación del uso de materiales problemáticos. Además, varias empresas de alto perfil han hecho un compromiso público con el uso de materiales de fuentes renovables tales como ingredientes y materiales de embalaje.

Las innovaciones de envasado de alto perfil, tales como botellas de bebidas a partir de biopolietileno o de tereftalato de polietileno (PET) parcialmente biobasado estan creando mercados de origen renovable para componentes químicos básicos.

El pensamiento de los clientes acerca de los materiales de fuentes renovables esta evolucionando conforme la gama de productos químicos de base biológica se expande y crece la familiaridad del comprador con el análisis del ciclo de vida (un método estándar de evaluación de impacto ambiental). El análisis del ciclo de vida es un método estándar para evaluar el impacto ambiental de una cadena de suministro. Las mediciones clave incluyen las emisiones de gases de efecto invernadero (o potencial de calentamiento global) y el uso de energía no renovables. El análisis de la cuna a la puerta (o eco-perfil) mide el impacto medioambiental del producto, desde las materias primas hasta la puerta de la fábrica, el análisis de la cuna a la tumba mide su impacto ambiental en uso (como componente de un producto formulado o como pieza moldeada de plástico, por ejemplo) y en el final de la vida.

La situación está evolucionando conforme la gama de sustancias químicas de fuentes renovables se expande y crece la familiaridad del comprador con el análisis del ciclo de vida. En el analisis de cuna a la puerta de la fábrica, la mayoría de los productos químicos de fuentes renovables se comparan favorablemente con las contrapartes basadas en combustibles fósiles con respecto a las emisiones de gases de efecto invernadero y el uso de energía no renovables.

El acceso a materiales hechos de plantas con precios competitivos es una fuente clave de ventaja competitiva para los productores de sustancias químicas de fuentes renovables. Como resultado, los fabricantes de productos bioquímicos se concentran en los países con abundantes recursos agrícolas, incluyendo el sur de Brasil y el Medio Oeste de EUA. Las regiones como el Medio Oriente, que son ricos en petróleo y gas natural, pero pobre en recursos agrícolas, tienen un rol pequeño en el sector bioquímico (en contraste con su importancia en la industria química convencional).

Los siguientes factores influyen en la evolución del sector bioquímico.

• El apoyo del gobierno de los biocombustibles en general y el biodiesel en particular.
• Los avances en la tecnología del diésel renovable.
• Restricciones en el uso de cultivos alimentarios para el combustible y otros usos no alimentarios.
• Los avances en la tecnología de materias primas celulósicas.
• Las actitudes públicas hacia los organismos genéticamente modificados.
• El desarrollo de las tecnologías de proceso mejoradas que reducen los costos de producción de bioquímicos.
• Aplicaciones y desarrollo de mercados para nuevos usos finales.
• Calificación de los sustitutos de los productos químicos convencionales.

Aunque muchos bioquímicos permanecen en la etapa de desarrollo, varios son totalmente comerciales. En la mayoría de los casos, los productos bioquímicos representan una pequeña o minúscula parte de la producción mundial, en algunos casos, sin embargo, las rutas de producción mas ampliamente utilizadas se basan en materias primas renovables. Por ejemplo, el ácido láctico "natural"  (elaborado por fermentación de azúcar) es el producto comercial dominante, el ácido láctico "sintético" (a base de lactonitrilo hecho de combustible fósil) representa una pequeña parte del consumo.

Marifaith Hackett - SRI
09 2011

Materias primas para la industria de los cosméticos

El mercado mundial de cosméticos en el 2009, excedió los $ 300 billones a nivel minorista. Europa Occidental permaneció como el mercado mas grande para los cosméticos en el 2009; Norteamérica (EUA y Canadá) y América Latina (incluyendo México) estuvieron en segundo y tercer lugar, respectivamente. Los mercados mas dinámicos en el el periodo 2006-2009 fueron los países en desarrollo como Brasil, Rusia, China e India. Los 3 primeros están ahora entre los primeros cinco mercados para cosméticos y productos de tocador. Otros países entre los diez primeros incluyen  EUA (el mercado de cosméticos mas grande del mundo), Japón, Alemania, Francia, Inglaterra , Italia y España.

El gráfico siguiente muestra las ventas mundiales mundiales a nivel minorista:

A nivel mundial, varias fuerzas motoras han surgido que han creado necesidades claves del mercado de ingredientes químicos para cosméticos. Estas incluyen la creciente preferencia del consumidor por productos naturales suaves, que no tengan procedencia animal; uso corporativo y de consumidor de cosméticos con ingredientes de fuentes renovables; la introduccion de productos de belleza especialmente diseñados para el mercado étnico; el uso creciente de productos de cuidado personal para hombres; y el creciente rol de organizaciones no gubernamentales en las discusiones sobre seguridad del consumidor. Estos temas has representado mucho del trabajo reciente de desarrollo de nuevos productos y que probablemente determine mucho de los futuros cambios de la industria de ingredientes químicos para cosméticos.

La industria de ingredientes para cosméticos esta fragmentada; cientos de proveedores proporcionan una amplia gama de productos químicos orgánicos e inorgánicos que son los ingredientes esenciales de los cosméticos y productos de tocador. Sin embargo, algo mas de veinte empresas multinacionales controlan una sustancial participación del negocio de ingredientes de cosméticos. En la mayoría de los segmentos, de dos a cuatro compañías dominan el mercado en una región geográfica dada. La gran mayoría de ventas en Norteamérica y Europa Occidental se hacen directamente a la industria de cosméticos, pero los agentes y distribuidores, en adición a algunos pequeños formuladores especializados, aun tienen una participación de mercado significativa. En Japón, los distribuidores y formuladores especializados juegan un papel mucho mas importante.

La siguiente gráfica muestra el consumo de ingredientes de cosméticos por tipo en Norteamérica, Europa Occidental, Japón y China:

La necesidad creciente por productos de alta pureza, de  mas alto desempeño y datos que documenten sus seguridad y eficacia ha mejorado la posición competitiva de las grandes compañías multinacionales. Estas compañías tienen mayores recursos para I & D, servicio técnico y para las caras y extensas pruebas de salud y seguridad. Ellas también pueden usar estos recursos para suministrar a las grandes compañías multinacionales de cosméticos a nivel mundial, incrementando adicionalmente sus posición como proveedor dominante de las compañías de cosméticos.

La tasa anual promedio de crecimiento de ingredientes para cosméticos en volumen para el periodo 2009 - 2014 seria 1. 8 % en Norteamérica, 1.9 % en Europa Occidental, 12 % en China y solo 0.5 % en Japón. Las mas bajas tasas de crecimiento reflejan la relativa madurez de los mercados en estas áreas. Las regiones de alto crecimiento en China, Rusia, Brasil e India significaran ganancias en los próximos cinco años. Se espera que en el 2014, China sea el mercado mas grande del mundo en base a volumen.

Fuente: SRI Consulting