Dissertação Final - Telma de Oliveira
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Dissertação Final - Telma de Oliveira
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO ESCOLA DE QUÍMICA PROGRAMA DE PÓS -GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIA DE PROCESSOS QUÍMICOS E BIOQUÍMICOS ÁREA: GESTÃO E INOVAÇÃO TECNOLÓGICA UM ESTUDO DE PROSPECÇÃO E DE ESTRATÉGIAS DE INOVAÇÃO: O CASO DIMETIL ÉTER (DME) E SEU USO COMO COMBUSTÍVEL Telma de Oliveira Dissertação de Mestrado Orientadores: Prof. José Vitor Bomtempo , D. Sc. Prof. Edmar Luiz Fagundes de Almeida, D. Sc. Rio de Janeiro 2005 UM ESTUDO DE PROSPECÇÃO E DE ESTRATÉGIAS DE INOVAÇÃO: O CASO DIMETIL ÉTER E SEU USO COMO COMBUSTÍVEL Telma de Oliveira Universidade Federal do Rio de Janeiro Escola de Química Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos Área de Gestão e Inovação Tecnológica Mestrado Strictu Sensu José Vitor Bomtempo, D. Sc. Edmar Luiz Fagundes de Almeida, D.Sc. Rio de Janeiro 2005 ii FICHA CATALOGRÁFICA iii FICHA CATALOGRÁFICA Oliveira, Telma de. Um estudo de prospecção e de estratégias de inovação: o caso dimetil éter e seu uso como combustível / Telma de Oliveira. - Rio de Janeiro, 2005. xv, 132 p.; il. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos) - Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola de Química - EQ, 2005. Orientadores: José Fagundes de Almeida. Vitor Bomtempo e Edmar Luiz 1. Prospecção. 2. Inovação. 3. Dimetil Éter. I. BOMTEMPO, José Vitor (Orient.) II. ALMEIDA, Edmar Luiz Fagundes de, (Orient.). III. Título. iv À memória do meu pai José Honorato de Oliveira, que mesmo tendo partido ainda na minha adolescência e pouco antes do meu vestibular, me deixou condições para prosseguir na busca por uma formação e aperfeiçoamento profissional. v AGRADECIMENTOS À minha mãe Alcelita Henriques de Oliveira, que continuou a sua jornada contribuindo em todos os caminhos da minha vida. À minha sobrinha Carolina Andrade de Oliveira, ao meu primo Rodrigo Leite Teixeira e famílias por compreenderem a minha ausência em suas formaturas. A todos os meus familiares que me acompanharam em todas as fases. À Escola de Química - EQ-UFRJ, ao INT - Instituto Nacional de Tecnologia e ao Instituto de Economia - IE -UFRJ por esta etapa da minha vida profissional. Aos meus orientadores José Vitor Bomtempo - EQ- UFRJ e Edmar Luiz Fagundes de Almeida - IE - UFRJ, por toda ajuda e contribuição neste trabalho. À Divisão de Informação e Prospecção Tecnológica do INT. À Gilda Massari por me ter permitido iniciar o Mestrado. À Vera Lellis por me ter permitido continuar. À Cicera Henrique da Silva pelos treinamentos recebidos e pela colaboração para a realização deste trabalho. A todos os colegas que presenciaram esta jornada. A Ubirajara Quaranta Cabral - Coordenação de Negócios - INT, por compreender as minhas necessidades para a conclusão deste trabalho. À Lucia Appel da Divisão de Catálise e Processos Químicos - INT pela sugestão de um tema para a dissertação e a Profa Adelaide Antunes - EQ - UFRJ por me ajudar na decisão. À Profa Suzana Borschiver- EQ-UFRJ e ao Prof. Ronaldo Bicalho - IE - UFRJ por participarem deste processo e a todos os demais professores que dele fizeram parte. Às amigas Maria Helena Ramos e Lucila Pessôa por me incentivarem para o retorno à Escola de Química e a todos os colegas contemporâneos desta jornada. vi RESUMO OLIVEIRA, Telma de. Um Estudo de Prospecção e de Estratégias de Inovação: O Caso Dimetil Éter (DME) e Seu Uso Como Combustível. Orientador: José Vitor Bomtempo. (Rio de Janeiro: UFRJ/EQ, 2005). Co-orientador: Edmar Luiz Fagundes de Almeida (Rio de Janeiro: UFRJ/IE, 2005). Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos). O Éter dimetílico ou dimetil éter é o mais simples dos éteres, de fórmula estrutural CH3OCH3, e usualmente utilizado como propelente. Recentemente tem atraído a atenção mundial, em função do seu potencial uso como combustível. O presente trabalho realiza um estudo de prospecção e tem como objetivo identificar as principais empresas e países envolvidos com o desenvolvimento do DME como combustível, seus setores industriais de atuação e respectivos interesses no DME. Partindo do indicador do ciclo de vida da tecnologia proposto por Watts & Porter (1997), foram utilizadas base de dados de artigos científicos, de engenharia, de patentes e de aplicação comercial. Detectou-se a presença de empresas de diversas setores industriais incluindo petróleo e gás, química e petroquímica, fornecedores de tecnologia, automobilística e fabricantes de aparelhos elétricos e eletrônicos. Verificou-se uma forte participação do Japão, seguido de países como os Estados Unidos, China, Alemanha, Reino Unido, Coréia do Sul e outros. Estes países apresentam diferentes motivações para o desenvolvimento do DME como combustível que abrangem as restrições ambientais, o aproveitamento das reservas irrecuperáveis do gás natural e a garantia da segurança no abastecimento energético. Verificou-se no Japão um processo de inovação particular, seguindo uma estratégia de inovação com coordenação externa com grande articulação institucional, das quais participam praticamente todas as empresas japonesas envolvidas. Conclui-se que a estratégia adotada no Japão de cooperação com coordenação externa, tende a encurtar etapas do ciclo de vida da tecnologia, acelerando o desenvolvimento tecnológico e conseqüentemente o processo de inovação. vii ABSTRACT OLIVEIRA, Telma de. Um Estudo de Prospecção e de Estratégias de Inovação: O Caso Dimetil Éter (DME) e Seu Uso Como Combustível. Orientador: José Vitor Bomtempo. (Rio de Janeiro: UFRJ/EQ, 2005). Co-orientador: Edmar Luiz Fagundes de Almeida (Rio de Janeiro: UFRJ/IE, 2005). Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos). Dimethyl Ether (DME), with the structural formula CH3OCH3, is the simplest of the ethers. This ether is usually used as a propellant. Recently, this product has been attracting the world attention because of its potential use as a substitute for liquid fuels. This present work presents an innovation forecasting study regarding the use of DME as a fuel. The study uses technology life cycle indicators proposed by Watts & Porter (1997), based on scientific papers, engineering articles, patents and business data bases. The objective of the study is to identify the main companies involved in the innovation process, focusing their areas of activity and interests in DME business. The study also seeks to identify the main countries involved in the process and its respective motivations to develop DME as a fuel. The innovation indicators developed detected the presence of companies of several industrial area including petroleum and gas, chemistry and petrochemical, technology suppliers, motors, electric and electronic industries. It was verified a strong participation of Japan, following by countries as the United States, China, Germany, United Kingdom and South Korea. It was verified that these countries present different motivations for the development of DME as fuel including the use of stranded gas reserves, the security in the energy supply and environmental protection. It was found that in Japan, a particular innovation process is taking place. This country is adopting an innovation strategy based on external coordination of innovative efforts, with a great institutional articulation, with involvement of a large number of Japanese companies. The study concludes that the cooperation and the external coordination adopted in Japan is contributing to shorten stages of the life cycle of the DME technology, accelerating the technological development and the innovation process. viii LISTA DE SIGLAS ATR - Auto Thermal Reforming BP - British Petroleum CCE - Comunidade Comum Européia CFC - Cloro Fluor Carbono CT - PETRO - Fundo Setorial de Petróleo e Gás DME - Dimethyl Ether EIA - Energy Information Administration ESMAP - Energy Sector Management Assistance Programme GLP - Gás Liqüefeito de Petróleo GNL - Gás Natural Liqüefeito GTL - Gas to Liquid ICI - Imperial Chemical Industries IDA - International DME Association IME - Instituto Militar de Engenharia INT - Instituto Nacional de Tecnologia JDF - Japan DME Forum JFE - Japan Future Enterprise JGC - Japan Gas Chemical LPDME - Liquid Phase Dimethyl Ether PUC - Pontifícia Universidade Católica OCDE - Organisation for Economic Co-operation and Developement UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro ix LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Fluxograma do processo de obtenção do DME a partir do metanol em sitemas integrados - tecnologia Toyo Engineering.................................................18 Figura 2 - Diagrama ilustrativo de um reator slurry da NKK Corporation (JFE) 22 Figura 3 - Dinâmica das inovações de processo e produto................................... 31 Figura 4 - Fluxos de informação e cooperação .................................................... 33 Figura 5 - Evolução das publicações na base de dados de artigos científicos Web of Science.............................................................................................................. 52 Figura 6 - Natureza das organizações com publicações na Web of Science ........ 53 Figura 7 - Evolução do número de artigos publicados na base Compendex ....... 55 Figura 8 - Natureza das organizações com publicações na Compendex ............ 56 Figura 9 - Evolução das publicações de patentes utilizando a base Derwent 58 Figura 10 - Natureza dos detentores de patentes indexadas na base Derwent ... 59 Figura 11 - Participação percentual nas publicações por país de origem ............ 61 Figura 12 - Evolução de publicações na base Chemical Business NewsBase ..... 62 Figura 13 - Principais fontes de energia na matriz energética da China em 2003 94 Figura 14 - Distribuição da matriz energética do Japão no ano 2000 .................. 97 x LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Propostas para normas de emissão de poluentes ................................. 8 Tabela 2 - Queima e ventilação de gás natural no mundo ..................................... 8 Tabela 3 - Maiores países consumidores de petróleo.......................................... 12 Tabela 4 - Maiores países importadores de petróleo ........................................... 12 Tabela 5 - Capacidade de produção mundial de DME - outubro de 2001............. 16 Tabela 6 - Dados considerados na avaliação econômica ..................................... 23 Tabela 7 - Preço base do DME em comparação com os combustíveis convencionais........................................................................................................ 24 Tabela 8 - Análise econômica com base no processo Haldor Topsoe................. 25 Tabela 9 - Indicadores sugeridos por Watts e Porter (1997) para o ciclo de vida da tecnologia .............................................................................................................. 46 Tabela 10 - Período de abrangência de cada base de dados ............................... 49 Tabela 11 - Principais atores com publicações na Web of Science ..................... 54 Tabela 12 - Principais atores com publicações na Compendex ............................ 57 Tabela 13 - Principais atores com patentes publicadas na base Derwent ............ 60 Tabela 14 - Principais empresas com publicações na base Chemical Business NewsBase ............................................................................................................. 63 Tabela 15 - Empresas com publicações (na base de dados de patentes) e ( na base de dados de aplicação comercial) ................................................................ 66 Tabela 16 - Empresas das áreas de energia ou automobilística com freqüência de publicações igual ou superior a cinco na base de dados de patentes................... 66 Tabela 17 - Empresas potenciais produtoras do DME...........................................83 Tabela 18 - Potenciais fornecedoras para produtores de DME............................. 84 Tabela 19 - Empresas potenciais usuárias do DME como combustível................ 84 Tabela 20 - Projetos de plantas industriais do DME na China..............................95 Tabela 21 - Principais atores integrantes da Direção do Japan DME Forum ...... 102 Tabela 22 - Organizações corporativas integrantes do Japan DME Forum ........ 103 Tabela 23 - Outras organizações integrantes do Japan DME Forum................ 104 xi SUMÁRIO p. 1 INTRODUÇÃO.....................................................................................1 2 DME COMO COMBUSTÍVEL: ASPECTOS TÉCNICOS E ECONÔMICOS....................................................................................5 2.1 Introdução..........................................................................................5 2.2 As Reservas Irrecuperáveis do Gás Natural...................................6 2.3 As Restrições Ambientais Aos Combustíveis Convencionais e à Queima do Gás Associado...............................................................7 2.4 Segurança do Abastecimento Energético...................................10 2.5 Aplicações do DME ........................................................................13 2.6 Capacidade de Produção Mundial.................................................15 2.7 Matérias Primas e Processo de Obtenção....................................17 2.7.1 O Processo de Desidratação do Metanol..........................................17 2.7.2 O Processo de Obtenção Direta do DME a Partir do Gás de Síntese..............................................................................................20 2.8 Alguns Parâmetros de Custo e Investimentos.............................23 2.8.1 Simulações Baseadas no Processo NKK Corporation (JFE)............23 2.8.2 Simulações Baseadas no Processo Haldor Topsoe.........................25 2.9 Conclusões......................................................................................26 3 ELEMENTOS TEÓRICOS EM INOVAÇÃO......................................28 3.1 Introdução........................................................................................28 3.2 A Dinâmica da Inovação.................................................................29 3.2.1 O Processo de Inovação...................................................................29 3.2.2 As Inovações de Produto e de Processo...........................................29 xii 3.2.3 Modelo de Inovação e as Fases do Ciclo de Vida da Tecnologia.....30 3.3 O Modelo de Inovação Chain Linked de Kline e Rosemberg.......................................................................................33 3.4 As Fontes Funcionais de Inovação................................................35 3.5 O Conceito de Ativos Complementares........................................36 3.6 As Estratégias de Inovação............................................................38 3.6.1 A Inovação e a Coordenação Vertical das Atividades.......................38 3.6.2 A Inovação e a Cooperação Tecnológica em Redes de Empresas..39 3.6.3 Estratégias Híbridas Acordos e Alianças...........................................40 3.7 Conclusões......................................................................................42 4 METODOLOGIA................................................................................44 4.1 Introdução........................................................................................44 4.2 A Prospecção da Inovação e o Ciclo de Vida da Tecnologia........................................................................................45 4.2.1 Bases de Dados Utilizadas................................................................46 4.2.1.1 Base de Dados de Artigos Científicos - Web of Science...................47 4.2.1.2 Base de Dados de Artigos de Engenharia - Compendex..................47 4.2.1.3 Base de Dados de Patentes - Derwent Innovation Index..................47 4.2.1.4 Base de Dados de Aplicação Comercial - Chemical Business News Base...................................................................................................48 4.2.2 Estratégia de Busca Utilizada............................................................48 4.3 Fontes Complementares de Informação.......................................49 4.3.1 Associações Internacionais ..............................................................49 4.3.1.1 International DME Association - IDA.................................................49 4.3.1.2 Japan DME Forum............................................................................50 xiii 4.3.2 Anais de Eventos e Relatórios de Organizações .............................50 5 INDICADORES DO CICLO DE VIDA DA TECNOLOGIA E PROSPECÇÃO DA INOVAÇÃO - RESULTADOS E DISCUSSÃO.51 5.1 Introdução .......................................................................................51 5.2 Resultado de Publicações na Base de Dados de Artigos Científicos - Web Of Science.........................................................52 5.2.1 Taxa de Crescimento Acumulada e Evolução Temporal...................52 5.2.2 Principais Atores Envolvidos e Natureza das Organizações.............53 5.3 Resultados de Publicações na Base Artigos de Engenharia Compendex......................................................................................55 5.3.1 Taxa de Crescimento Acumulada e Evolução Temporal.............. ...55 5.3.2 Principais Atores Envolvidos e Natureza das Organizações ............55 5.4 Resultado de Publicações na Base de Dados de Patentes Derwent Innovation Index...............................................................58 5.4.1 Taxa de Crescimento Acumulada e Evolução Temporal das Publicações.......................................................................................58 5.4.2 Principais Atores Envolvidos e Natureza das Organizações.............58 5.4.3 Principais Países Detentores de Patentes........................................61 5.5 Resultado de Publicações na Base de Dados de Aplicação Comercial Chemical Business NewsBase ...................................61 5.5.1 Taxa de Crescimento Acumulada e Evolução Temporal...................61 5.5.2 Principais Atores Identificados...........................................................62 5.6 Conclusões .................................................................................... 63 6 AS EMPRESAS E OS INTERESSES NO DME................................65 6.1 Introdução........................................................................................65 6.2 Critério Utilizado para Análise das Empresas Identificadas.....................................................................................65 xiv 6.3 Histórico das Empresas e Tecnologias Patenteadas...................66 6.3.1 Grupo Mitsubishi................................................................................66 6.3.1.1 Histórico e Informações Gerais.........................................................66 6.3.1.2 Tecnologia Patenteada Pelas Empresas do Grupo Mitsubishi..........67 6.3.2 BP Amoco Corporation......................................................................70 6.3.2.1 Histórico e Informações Gerais.........................................................70 6.3.2.2 Tecnologia Patenteada pela BP Amoco Corporation........................71 6.3.3 Exxon Mobil Corporation...................................................................72 6.3.3.1 Histórico e Informações Gerais.........................................................72 6.3.3.2 Tecnologia Patenteada pela Exxon Mobil.........................................73 6.3.4 NKK Corporation - Grupo JFE (Japan Future Enterprise).................76 6.3.4.1 Histórico e Informações Gerais.........................................................76 6.3.4.2 Tecnologia Patenteada pela NKK Corporation.................................76 6.3.5 Hino Motors.......................................................................................77 6.3.5.1 Histórico e Informações Gerais.........................................................77 6.3.5.2 Tecnologia Patenteada pela Hino Motors..........................................78 6.3.6 Haldor Topsoe...................................................................................78 6.3.6.1 Histórico e Informações Gerais.........................................................78 6.3.6.2 Tecnologia Patenteada pela Haldor Topsoe.....................................80 6.3.7 Air Products & Chemicals..................................................................80 6.3.7.1 Histórico e Informações Gerais.........................................................80 6.3.7.2 Tecnologia Patenteada pela Air Products.........................................81 6.4 As Empresas e o Papel Funcional da Inovação...........................82 6.5 Conclusões......................................................................................85 xv 7 PRINCIPAIS MOTIVAÇÕES E INICIATIVAS EM NÍVEL MUNDIAL O MODELO DO JAPÃO E AS ESTRATÉGIAS DE INOVAÇÃO.......................................................................................87 7.1 Introdução........................................................................................87 7.2 O DME nos Estados Unidos Europa....... ......................................87 7.3 O DME na Rússia.............................................................................89 7.4 O DME no Irã....................................................................................90 7.5 O DME na Índia................................................................................90 7.6 O DME na Coréia Do Sul.................................................................92 7.7 O DME na China..............................................................................93 7.8 O DME no Japão - Motivações - Iniciativas e Estratégias de Inovação...........................................................................................96 7.8.1 Motivações e Iniciativas Identificadas...............................................96 7.8.2 O Modelo do Japão e as Estratégias de Atuação ............................99 7.8.2.1 A Estratégia de Inovação e a Cooperação Tecnológica em Redes de Empresas e o Japan DME Forum (JDF) ........................................101 7.8.2.2 Estratégias Híbridas: Acordos e Alianças......................................106 7.9 O DME no Brasil............................................................................106 7.10 Conclusões....................................................................................108 8 CONCLUSÕES...............................................................................110 8.1 O Esforço no Desenvolvimento do DME como Combustível...110 8.2 Limitações do Trabalho e Recomendações Futuras.......................113 9 REFERÊNCIAS...............................................................................115 1 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO O Éter dimetílico ou dimetil éter (DME) é o mais simples dos éteres e de fórmula estrutural CH3OCH3. É usualmente utilizado como um propelente de aerossol na indústria de cosméticos e de tintas. Por um longo período, o único uso industrial do DME foi a conversão em dimetil sulfato, produto utilizado na indústria agrícola. No cenário de desenvolvimento de combustíveis ambientalmente benignos, vários fatores tem sido citados para justificar o esforço crescente nos últimos anos pela tecnologia de conversão do gás natural em combustíveis líquidos. Destaca-se a crescente demanda mundial por combustíveis mais limpos, livres de poluentes como o enxofre, com conteúdo mínimo de aromáticos, e mínima geração de fuligem e óxidos de nitrogênio (NOx). Um outro ponto de destaque é a exploração de tecnologia alternativa para monetizar as reservas irrecuperáveis de gás natural (ALMEIDA, 2002). Dentro deste cenário, o DME tem atraído uma larga atenção mundial em função do seu potencial como uma fonte alternativa de energia. Por possuir características físicas semelhantes as do GLP (gás liqüefeito de petróleo), pode ser distribuído e estocado, utilizando praticamente a mesma tecnologia empregada para o GLP, o que faz com que possa ser usado como substituto ao GLP. Motores a diesel podem queimar DME com algumas modificações, alcançando mais baixas emissões de particulados (fuligem) e NOx (OHNO, 2001) . Um outro aspecto considerado é a possibilidade de utilização do DME na geração de hidrogênio para células a combustível e em termoelétricas, além da aplicação como matéria-prima para a indústria química. O processo de obtenção do DME pode ocorrer por duas rotas distintas. Usualmente é obtido por vários produtores de metanol pelo processo de desidratação. Pode também ser obtido diretamente a partir do gás de síntese, que 2 por sua vez pode ser oriundo do gás natural, carvão, coque de petróleo e biomassa. O uso do gás natural como insumo apresenta como vantagem a grande disponibilidade de matéria – prima, tendo em vista as atuais reservas mundiais do gás natural. No entanto, a escolha da matéria prima adequada está relacionada com as características regionais de cada país. Nesse sentido, existe um esforço de desenvolvimento de uma trajetória tecnológica de utilização do DME como combustível em substituição ao GLP e ao diesel. Diversas empresas e países, inclusive o Brasil, têm se empenhado neste desenvolvimento. O presente trabalho propõe e avalia alguns indicadores do ciclo de vida da tecnologia e tem, como objetivo, responder aos seguintes questionamentos: Quais são as principais empresas envolvidas no desenvolvimento do DME como combustível e seus respectivos setores industriais de atuação? Quais são os interesses destas empresas no DME? Que países estão concentrando esforços neste desenvolvimento? Quais as causas pelas quais estes países estão motivados a investir nesta inovação? Que tipo de estratégias estão sendo adotadas pelos atores envolvidos para que esta inovação torne-se viável? O trabalho é constituído por 8 capítulos. No capítulo 2 apresenta-se um panorama geral sobre o DME, abrangendo as motivações para o desenvolvimento do DME como combustível. Destaca-se a questão das reservas irrecuperáveis de gás natural, que são reservas localizadas em regiões distantes das redes de transporte. Neste caso, os custos de transporte por gasodutos são extremamente altos, o que requer altos investimentos em tubulações e estações de compressão. Entre as alternativas consideradas para o aproveitamento destas reservas, incluem-se a fabricação de combustíveis líquidos próximo às reservas do gás natural e transporte até o local de consumo. A produção do DME inclui-se em uma destas alternativas. Aborda-se a questão da segurança no abastecimento energético para os países dependentes de importações de petróleo. Apresentamse os processos de obtenção utilizados, as principais matérias primas, capacidade 3 de produção e aplicações atuais. Apresenta-se um panorama sobre os combustíveis convencionais e a questão ambiental que reforça a necessidade de desenvolvimento combustíveis líquidos com menores emissões de poluentes. Abordam-se as principais características do DME que fazem com que este produto tenha despertado o interesse como uma das alternativas para minimizar os problemas ambientais acarretados pelos combustíveis convencionais. A abordagem dos fundamentos teóricos é discutida no capítulo 3. Apresenta-se o modelo para a dinâmica da inovação proposto por Utterback (1996), incluindo os conceitos de inovação de produto e processo e as fases do ciclo de vida da tecnologia. Em seguida , apresenta-se o modelo de inovação de Kline e Rosemberg (1986 ). Na seqüência, procura-se uma abordagem integrando a teoria das fontes funcionais de inovação (Von Hippel, 1988 ), com o conceito de ativos complementares (Teece,1992). Finalmente são discutidas algumas estratégias de inovação incluindo-se as estratégias de inovação com coordenação externa e coordenação vertical das atividades (HASENCLEVER; FERREIRA, 2002), a estratégia de cooperação tecnológica e técnico produtiva entre redes de empresas (BOMTEMPO, 1999; BRITTO, 2002) e por último as estratégias híbridas de acordo e alianças (TEECE, 1992) No capítulo 4 apresenta-se a metodologia utilizada que foi dividida em duas etapas. Para a fase de prospecção da inovação foi tomado como ponto de partida o método proposto por Watts e Porter (1997), que propõe indicadores para avaliar as perspectivas de concretização de uma inovação. Estes indicadores consideram o número de publicações em base de dados de artigos científicos, de artigos de engenharia, de patentes e de aplicação comercial, permitindo a identificação dos principais atores envolvidos no esforço de viabilizar o uso do dimetil éter como combustível. Na segunda etapa, além da análise das referências obtidas através da busca nas bases de dados, fez-se uso de fontes complementares de informação, tais como associações internacionais, anais de eventos e consultas às páginas na Internet governamentais. dos principais atores identificados e de órgãos 4 No capítulo 5 apresentam-se os resultados obtidos com o estudo de prospecção realizado nas bases de dados científica, de engenharia, de patentes e comercial. Apresentam-se separadamente os resultados em cada uma das bases, identificando-se os principais atores, a natureza das organizações bem como a taxa de crescimento acumulada das publicações referentes ao uso do DME como combustível. Uma análise das principais empresas envolvidas no esforço de viabilizar o desenvolvimento do DME como combustível é apresentada no capítulo 6. No capítulo 7 apresenta-se uma análise das iniciativas identificadas pelos principais países envolvidos. Ressalta-se neste capítulo, o caso da inovação do DME como combustível no Japão, visto que este país destacou-se como o líder em publicações que visam ao uso do DME como combustível. Verifica-se entre as iniciativas japonesas, um processo de inovação particular que tem uma organização própria com grande articulação institucional, das quais participam praticamente todas as empresas japonesas envolvidas com o desenvolvimento do DME. As conclusões do trabalho são apresentadas no capítulo 8. 5 CAPÍTULO 2 DME COMO COMBUSTÍVEL: ASPECTOS TÉCNICOS E ECONÔMICOS 2.1. Introdução Neste capítulo apresentam-se alguns aspectos técnicos e econômicos referentes ao desenvolvimento do DME como combustível. São abordados os principais fatores que impulsionam o desenvolvimento do DME como combustível, as principais aplicações, processos de obtenção e alguns estudos de viabilidade econômica de alguns processos identificados. Na seção 2.2 destaca-se a questão das reservas irrecuperáveis do gás natural e as dificuldades de exploração comercial. Na seção 2.3 apresenta-se a questão das restrições ambientais que se referem não somente aos combustíveis convencionais como também à queima do gás que é produzido associado à produção do petróleo. Na seção 2.4 aborda-se a questão da busca pela segurança no abastecimento energético, destacando-se o problema enfrentado por alguns países de dependência de importações de petróleo. Apresentam-se na seção 2.5 as aplicações convencionais do DME e as possibilidades do uso como combustível. Na seção 2.6 apresenta-se a capacidade de produção mundial, incluindo-se os países produtores e empresas. Os processos de produção são apresentados na seção 2.7 e alguns estudos de viabilidade econômica são exemplificados na seção 2.8. As conclusões do capítulo são apresentadas na seção 2.9. 6 2.2. As Reservas Irrecuperáveis do Gás Natural Uma das motivações para o desenvolvimento de combustíveis sintéticos como o DME está relacionada ao fato das reservas mundiais do gás natural terem apresentado um rápido incremento nos últimos 20 anos, passando de um patamar de cerca de 82 trilhões de metros cúbicos em 1981 para 155 trilhões de metros cúbicos em 2001. No entanto, cerca de 80% destas reservas estão localizadas em pequenos campos e de difícil exploração comercial. Várias destas reservas são consideradas irrecuperáveis com as tecnologias convencionais, principalmente quanto ao transporte por gasodutos ou a liquefação do gás natural (GNL), uma vez que estas necessitam de altos investimentos em ativos fixos, cuja viabilidade requer elevados volumes de gás (ALMEIDA et al, 2002). Desta forma, algumas alternativas para o transporte do gás natural têm sido consideradas, entre elas a fabricação de combustíveis líquidos, na região onde se localizam estas reservas, e o transporte até o local de consumo. Além das reservas localizadas em regiões distantes do local de consumo, existe ainda um problema adicional que é a produção do gás associado à produção de petróleo. Cerca de 30% das reservas de petróleo off shore contém gás associado cuja comercialização não é economicamente viável, especialmente o gás produzido em pequenos campos. Neste caso, a opção comumente utilizada é a queima do gás em detrimento da produção de petróleo (ALMEIDA et al, 2002). No entanto, o volume de gás associado que tem sido queimado em nível mundial tem apresentado um forte crescimento, o que acarreta em dano significativo ao meio ambiente. Neste sentido, novas regulamentações tanto em relação à queima do gás associado quanto às exigências ambientais têm impulsionado o desenvolvimento de combustíveis líquidos como o DME. 7 2.3. As Restrições Ambientais aos Combustíveis Convencionais e à Queima do Gás Associado As restrições ambientais impostas à qualidade dos combustíveis convencionais é um outro fator de motivação para o desenvolvimento do DME como combustível. A década de 1990 foi caracterizada por uma evolução radical no padrão dos produtos de petróleo. Os problemas ambientais globais e locais passam a pressionar os governos por novos requisitos na qualidade dos combustíveis (ALMEIDA, 2002). Em relação aos combustíveis convencionais, os compostos de emissão, tanto dos motores diesel quanto à gasolina ou de combustíveis mistos podem ser classificados em dois tipos: os que não causam prejuízo à saúde, ou seja, O2, CO2, H2O e N2, e os que apresentam perigos à saúde. Quanto aos que são prejudiciais à saúde, há um grupo de compostos cujas emissões já estão regulamentadas como o monóxido de carbono (CO), os hidrocarbonetos (HC), óxidos de nitrogênio (NOX), os óxidos de enxofre (SOX) e material particulado (MP) e um outro grupo cujas emissões ainda não estão sob regulamentação tais como: aldeídos, amônia, benzeno, cianetos, tolueno e hidrocarbonetos aromáticos polinucleares (HPA). O material particulado (fuligem), ou simplesmente particulado, pode ser definido como qualquer massa que é coletada em um filtro de exaustão de veículo ou máquina específica, após um determinado ciclo de operação, quando submetido a uma temperatura de exaustão constante a 52 °C (BRAUN; APPEL; SCHMAL, 2003). No período de 1980 a 1990, os processos de refino foram aperfeiçoados para a obtenção de combustíveis com menor teor de enxofre (DUNHAM, 2003). Estas exigências representam um aumento de custo para as refinarias convencionais. De acordo com o Departamento de Energia dos Estados Unidos, a margem de lucro das maiores refinarias americanas foi de apenas 2,5% entre 1985 e 1995. As normas propostas para os próximos anos tendem a aumentar as 8 restrições ambientais quanto à emissão de poluentes e visam a limitar ainda mais as emissões de óxidos de nitrogênio e de particulados. Na tabela 1 estão apresentados os requisitos propostos para as normas de emissão de poluentes para veículos a diesel nos Estados Unidos, Califórnia e Europa. Tabela 1 - Propostas para normas de emissão de poluentes Norma Ano NOx (g/milha) USA EPA TIER 2004 2007 2004 2005 0,21 0,07 0,05 0,05 California ARB LEV 11 European Stage 4 Particulados (g/milha) 0,08 0,02 0,01 0,01 Fonte: SYNDER; RUSSEL; SCHUBERT (2000) As restrições ambientais abrangem não somente a qualidade dos combustíveis convencionais, como também a queima de gás que é produzido associado à produção de petróleo, através da aplicação de multas ou mesmo de uma carga tributária mais elevada. Estes fatos fizeram surgir uma grande oferta de gás a preços baixos. Cita-se o exemplo do gás associado na Nigéria ou em Angola, cujo não aproveitamento acarreta em um custo para o produtor de petróleo, que está disposto a viabilizar o aproveitamento do gás, mesmo que o preço recebido pelo produto não justifique totalmente os investimentos realizados. A tabela 2 apresenta um resumo referente à queima e ventilação de gás natural no mundo (ALMEIDA, 2003). Tabela 2 - Queima e ventilação de gás natural no mundo Região Bilhões de m3/ano América do Norte 12 - 17 América Central e do Sul 10 África 37 Oriente Médio 16 Ásia 7 - 20 Ex-União Soviética 17 - 32 Europa 3 9 Estima-se que um volume entre 100 e 130 bilhões de m3 de gás natural são ventilados ou queimados a cada ano. Esta situação é mais grave no continente africano, onde em função da grande produção de gás associado e a quase ausência de mercados consumidores, cerca de 70% do gás produzido não é aproveitado comercialmente (ALMEIDA, 2003). A queima e a ventilação do gás natural representam significativos impactos ao meio-ambiente. O gás queimado é uma fonte importante de emissão de gás carbônico (CO2), contribuindo para a acentuação do efeito estufa. A emissão de hidrocarbonetos na atmosfera aumenta os danos à camada de ozônio que protege o planeta dos raios ultravioleta. Estes problemas têm impulsionado vários países a adotarem restrições ambientais, tanto para a ventilação como para a queima. Um importante estímulo foi dado pelo Protocolo de Kioto, assinado em 1998, e que condenou o crescimento das emissões de carbono na atmosfera. Vários países assinaram acordos com empresas produtoras para que estas empresas adotem programas de redução de queima e ventilação do gás natural. Os acordos possibilitam o tempo necessário para o ajuste da conduta das empresas, de forma que as mesmas se adaptem a um padrão regulatório que pune a queima do gás com taxas e multas. Esta política tem sido adotada por exemplo, pela Nigéria e pelo Brasil. No Brasil, a Petrobras lançou o programa "Queima Zero" em 1998, com o objetivo de reduzir a queima de 23% da produção total para níveis compatíveis com os padrões internacionais. Alguns outros países como a Noruega e o Canadá já implementaram legislações contra a queima do gás associado. Estes países estão utilizando uma combinação de políticas fiscais e regulações para induzir as empresas a reduzirem a queima do gás associado (ALMEIDA, 2003). 10 2.4. Segurança do Abastecimento Energético Após o primeiro choque do petróleo ocorrido na década de 1970, observouse um grande esforço em nível mundial, na busca pela segurança no abastecimento energético. Neste sentido, em uma conferência realizada em Washington em 1974, os Estados Unidos propôs um programa de cooperação internacional envolvendo o agrupamento de países consumidores de petróleo. Este programa de cooperação foi assinado em setembro de 1974 em Bruxelas por 12 membros da OCDE, visando à implantação de um programa internacional de energia (RODRIGUES, 2002). Ainda em 1974 foi estabelecida a IEA (International Energy Agency), na qualidade de órgão subsidiário da OCDE, que estabeleceu o Programa Internacional de Energia (IEP - International Energy Program), com os seguintes objetivos: (1) desenvolver um nível comum de auto-suficiência que permitisse enfrentar futuras situações de emergência relativas ao abastecimento de petróleo; (2) estabelecer medidas de procura comum em caso de emergência; (3) estabelecer e implementar medidas orientadas para a obtenção de petróleo disponível em momentos de emergência; (4) desenvolver um sistema de informação que contemplasse o mercado internacional do petróleo e uma estrutura para consulta a empresas petroleiras internacionais; (5) desenvolver e implementar um programa de cooperação de longo prazo com o objetivo de reduzir a dependência das importações de petróleo e (6) promover relações de cooperação com países produtores de petróleo e com outros países consumidores, particularmente com países em desenvolvimento. Em caso de um rompimento significativo no abastecimento de petróleo, o IEP tem como missão recomendar aos países membros da IEA a utilização de estoques e a divisão do petróleo disponível entre os seus membros. Os países membros devem dispor de um estoque equivalente a pelo menos 90 dias de importação. 11 A IEA, sediada em Paris, dispõe de um conjunto de medidas complementares, conhecido por CERM (Co-ordinated Emergency Response Measures). Este programa, criado em 1984, foi ativado durante a Crise do Golfo em 1990, quando a IEA implementou um plano de contingência, no valor de 2,5 milhões de barris diários, que haviam sido previamente estocados. A IEA foi fundada pelos Estados Unidos, Alemanha, Bélgica, Holanda, Espanha, Suíça, Reino Unido, Áustria, Noruega, Canadá, Dinamarca, Irlanda, Japão, Luxemburgo e Suécia, a que se juntaram a Grécia (1977), Itália (1978), Austrália (1979), Portugal e Turquia (1981), Finlândia e França (1992), Hungria (1997) e Coréia e República Checa (2001). A Comissão da União Européia também participa nos trabalhos da IEA. Em relação à dependência de petróleo em nível mundial, os Estados Unidos tem se tornado cada vez mais dependente de importação de petróleo bruto. A reserva constituída pela Strategic Petroleum Reserve está condicionada à política governamental dos Estados Unidos, e somente pode ser utilizada em situação de emergência de abastecimento. Atualmente, a Strategic Petroleum Reserve dos Estados Unidos dispõe de uma capacidade de armazenamento de cerca de 700 milhões de barris de petróleo bruto (RODRIGUES, 2002). Na União Européia o consumo de combustíveis fósseis ultrapassa, largamente, a produção, com forte incidência no petróleo bruto, com exceção o caso do Reino Unido e a Dinamarca. Garantir a segurança no abastecimento energético gerindo a crescente dependência externa é um dos desafios estratégicos lançados pela política energética da União Européia, declarada em abril de 1977. O relatório final do Livro Verde, publicado pela Comissão das Comunidades Européias, enfatiza a necessidade de diversificar as fontes externas de fornecimento de energia e uma garantia no fornecimento contínuo do gás natural (COMISSÃO DAS COMUNIDADES EUROPÉIAS, 2000). 12 Para os países da região Ásia - Pacífico, ao contrário do que acontece nos Estados Unidos e na Europa, todo o seu contingente petrolífero é importado do Oriente Médio. Apresentam-se na tabela 3 os nove países com maior consumo de petróleo, e na tabela 4 os nove maiores importadores, tendo como base o ano de 2003. Tabela 3 - Maiores países consumidores de petróleo País Estados Unidos China Japão Alemanha Rússia Índia Coréia do Sul Canadá Brasil Consumo (milhões de barris / dia) 20,0 5,6 5,4 2,6 2,6 2,2 2,2 2,2 2,1 Fonte: EIA (2003) Tabela 4 - Maiores países importadores de petróleo País Estados Unidos Japão Alemanha Coréia do Sul China França Itália Espanha Índia Importações (milhões de barris/dia) 11,1 5,3 2,5 2,2 2,0 2,0 1,7 1,5 1,4 Fonte: EIA (2003) Verifica-se a forte dependência de importações dos países asiáticos, que em uma situação de crise necessitarão competir no mercado mundial, pagando um preço elevado por escassos fornecimentos ou assumir a incapacidade de obter produtos petrolíferos indispensáveis aos seus consumidores. 13 Neste cenário, um forte movimento por parte destes países tem sido detectado na busca por uma menor dependência do petróleo, através da diversificação das fontes de suprimento de energia. Enquadram-se neste contexto, por exemplo, países como o Japão, China, Índia e Coréia do Sul, onde o DME insere-se como uma alternativa para a garantia do suprimento energético. 2.5. Aplicações do DME Por um longo período, o único uso industrial do DME foi a conversão em dimetil sulfato pelo tratamento com trióxido de enxofre, para utilização em indústria agrícola. De 20.000 toneladas produzidas em 1986 na Europa Ocidental, cerca de 45% (9.000 toneladas) foram utilizadas na produção do dimetil sulfato (HÖVER, 1987). O uso do DME em aerossol passou a ter grande importância e aplicação comercial após o ano de 1980. Por não ser tóxico e ambientalmente benigno, tem se beneficiado da redução do uso do cloro flúor carbono (CFC). Atualmente o uso em aerossol ainda é a principal aplicação do DME. Entre outras aplicações para o DME, cita-se o uso como matéria-prima na indústria química na obtenção do ácido acético, na produção de olefinas, especialmente eteno, propeno e buteno (HÖVER, 1987). Recentemente o DME tem atraído uma larga atenção mundial em função do seu potencial emprego como combustível (OLIVEIRA e SILVA, 2003). O DME possui características físicas semelhantes às do GLP (gás liqüefeito de petróleo), ou seja, nas condições normais de temperatura e pressão, apresenta-se em estado gasoso, porém, quando é submetido a pressões mais elevadas ou a temperaturas mais baixas, se liqüefaz facilmente. Estas semelhanças físicas fazem com que possa ser distribuído e estocado, utilizando a tecnologia empregada para o GLP, com algumas modificações tornando o DME um potencial substituto ao GLP para a cocção (OHNO, 2001). 14 Entre as modificações que têm sido estudadas, para o uso como alternativa ao GLP, citam-se a substituição de juntas e gaxetas em função das propriedades solventes do DME. Estudos também estão sendo realizados visando adaptações de queimadores em função das diferenças na capacidade calorífica dos dois combustíveis. Além dos pontos mencionados, outros itens estão sendo avaliados, em função das diferentes densidades entre o GLP e o DME, principalmente em relação aos projetos das esferas de armazenamento, unidades de engarrafamento e reguladores de cilindros. Além deste pontos, a empresa italiana Snamprogetti também tem atuado em estudos que envolvem a mistura de 15 a 20% de DME ao GLP, verificando-se que nestas condições as modificações no sistema de armazenamento tornam-se desnecessárias (SANFILIPPO, 2004). O DME também tem despertado a atenção mundial, em função do seu potencial como uma alternativa ao diesel. Motores a diesel têm sido testados alcançando mais baixas emissões de particulados (fuligem) e NOx. O óleo diesel é um composto derivado do petróleo, cujo parâmetro de qualidade como combustível é medido através do número de cetana, que é similar ao número de octana para a gasolina. Os motores a diesel são utilizados em veículos pesados, tais como ônibus, caminhões, tratores e outras aplicações. Em geral, um motor diesel apresenta uma durabilidade cerca de dez vezes superior à durabilidade de um motor à gasolina (ciclo Otto). No entanto, a principal desvantagem dos motores a diesel em relação ao ciclo Otto refere-se às emissões de óxidos de nitrogênio (NOx), enxofre e particulados. Neste contexto, o DME insere-se como um possível substituto ao diesel, pois não somente apresenta um número de cetanas (55-60) superior ao diesel (40-55), como também não contém enxofre, e apresenta menores emissões de particulados e NOx (DME, 2005). Uma outra aplicação em estudo para o DME é como fonte de hidrogênio em células a combustível. A tecnologia de células a combustível envolve a conversão 15 direta de energia química através da reação de hidrogênio e oxigênio em energia elétrica. Considerando as aplicações para geração de energia em unidades estacionárias, estudos apontam que as células a combustível geram energia com uma eficiência de aproximadamente 35%, ou seja, um valor superior à eficiência obtida através de micro turbinas a gás que é de cerca de 25%. Este nível pode também variar de acordo com o tipo de combustível empregado (MAEDA, 2003). Considerando o uso de células a combustíveis em automóveis, alguns desenvolvimentos já apontam para uma eficiência energética de cerca de 30% contra um valor de 15 a 20% para os motores a gasolina. Ressalta-se, no entanto, que esta eficiência é função do tipo de combustível utilizado (MAEDA, 2003). 2.6. Capacidade de Produção Mundial Na tabela 5 apresenta-se a capacidade de produção mundial, respectivas empresas e países produtores. Conforme já mencionado, a principal aplicação atual do DME é como propelente em aerossol, consumindo em torno de 70 % (150.000 toneladas) da capacidade de produção mundial (cerca de 217.000 toneladas). Nos Estados Unidos e Europa, 25 % de todo aerossol produzido utilizam o DME como propelente (DME, 2001). Devido ao fato de ser produzido em pequena escala e com pureza superior a 99% para a aplicação em aerossol, o preço praticado é alto (cerca de $3.00 por libra de DME) em relação aos preços de várias outras fontes de energia (uma equivalência de cerca de $0.50 por libra de DME). Portanto, para que o DME seja competitivo com os combustíveis existentes no mercado, irá requerer uma maior escala de produção a um menor custo. Um ponto favorável à redução do custo de produção está relacionado à pureza do DME para o uso como combustível que segundo a BP pode variar de 88,0 a 89.8 % em peso (AIR PRODUCTS, 2002). 16 Tabela 5 - Capacidade de produção mundial de DME - outubro de 2001 Empresa País Capacidade (toneladas/ano) Du Pont Estados Unidos 30.000 DEA Alemanha 65.000 United Rhine Lignite Fuel Alemanha 30.000 Akzo Nova Zelândia 30.000 Mitsui Toatsu Japão 5.000 Sumitomo Japão 10.000 CSR Austrália 10.000 Kangsheng Taiwan 18.000 Guangdong Zhongshan Fine Chemical Industrial China 5.000 Weyuan Natural Gas China 2.000 Shaanxi New Fuels & Combusters Co Ltd China 5.000 Anhhui Meng Chemical Fertilizer Plant China 2.500 Guandong Jiangmen Notrogenous Fertilizer China 2.500 Zhejiang Yiwu Guangyang Chemical Industrial China 2.500 Chemical Plant Total 217.000 Fonte: (DME, 2001) 17 2.7. Matérias - Primas e Processos de Obtenção O DME tem sido produzido a partir do gás de síntese (uma mistura de monóxido de carbono e hidrogênio), através de dois processos distintos: o processo em duas etapas, que inclui a formação do metanol e sua subsequente desidratação, e o processo em uma etapa, isto é, a obtenção direta do DME a partir do gás de síntese. Em relação às matérias-primas, o gás de síntese pode ser obtido a partir do gás natural, do carvão, do coque de petróleo e da biomassa. 2.7.1. O Processo de Desidratação do Metanol O processo de desidratação do metanol baseia-se na obtenção inicial de metanol a partir do gás de síntese (reação 1), seguida por uma etapa de desidratação deste álcool (reação 2). 2CO + 4H2 2CH3OH (1) 2CH3OH CH3OCH3 + H2O (2) Até por cerca de 1975, o DME foi obtido em escala industrial como um subproduto da destilação do metanol a alta pressão. Neste processo, cerca de 35% em peso de DME é formado e pode ser recuperado na forma pura por destilação do metanol. Posteriormente, o desenvolvimento de plantas para produção do metanol à baixa pressão, particularmente pelas empresas Lurgi e ICI resultou a partir de 1980, em uma quase completa substituição das antigas plantas de alta pressão pelas de baixa pressão (HÖVER, 1987). A maturidade da tecnologia disponível para obtenção de metanol e a sua alta produção mundial são os grandes atrativos desse processo. O processo de produção do metanol à baixa pressão requer condições menos severas, e produz pequenas quantidades de DME. Como resultado, estudos para o desenvolvimento de processos catalíticos têm sido conduzidos visando a síntese do dimetil éter a partir do metanol em presença de catalisadores 18 ácidos. Vários métodos têm sido discutidos na literatura destacando-se os catalisadores ácidos tais como aluminas ou sílicas-aluminas (APPEL, 2004). Um ponto que tem sido considerado por algumas empresas em relação ao processo em duas etapas é a alternativa do uso de dois reatores. Uma das vantagens citadas para esta alternativa, é a possibilidade de combinação de uma planta de síntese de DME às plantas existentes de metanol. Sistemas integrados compostos de dois reatores têm sido propostos por empresas tais como a Toyo Engineering Corporation, Lurgi AG, Haldor Topsoe e Mitsubishi Gas Chemical. Essa integração elimina a necessidade de isolar e purificar o metanol antes da conversão a DME. A título de ilustração, apresenta-se na figura 1 um fluxograma do processo da Toyo Engineering, para a produção de 450.000 toneladas anuais de metanol e de 110.000 toneladas/ano de DME (MII, 2004). Figura 1 – Fluxograma do processo de obtenção do DME a partir do metanol em sistemas integrados - tecnologia Toyo Engineering O processo relatado pela Toyo Engineering utiliza o gás natural para a obtenção do metanol seguido da desidratação do metanol para a obtenção do DME envolvendo o uso de um catalisador à base de alumina. A corrente de metanol é alimentada ao reator de DME após vaporização. A síntese ocorre a uma pressão de 1,0 - 2,0 Mpa a uma temperatura na faixa de 300 - 3500C. 19 De forma similar à tecnologia da Toyo Engineering, o processo da Haldor Topsoe utiliza o gás natural como matéria prima para obtenção do gás de síntese, seguido da obtenção do DME. O processo foi desenvolvido em uma planta piloto de 100 kg/dia na Dinamarca. O processo integra a produção de metanol a partir do gás natural e a subsequente conversão em DME em uma única planta, caracterizando uma seção integrada metanol / DME. Este processo elimina a necessidade de isolar e purificar o metanol como um intermediário antes do processamento subsequente do DME, acarretando em economia do custo da produção (HALDOR TOPSOE, 2005). O processo da Haldor Topsoe baseia-se em tecnologia já consagrada e é semelhante às utilizadas para a produção do metanol. A planta compreende três seções que envolvem as seguintes etapas: preparação de gás de síntese a partir do gás natural através da reforma auto térmica (ATR - AutoThermal Reforming), síntese combinada dos produtos oxigenados (DME e metanol), separação do DME e purificação. O processo ATR é considerado pela Haldor Topsoe como o mais adequado para a produção de combustíveis líquidos sintéticos em grandes capacidades de modo a beneficiar ao máximo a economia de escala. Segundo a Haldor Topsoe, sua tecnologia ATR é a mais adequada para esses propósitos, permitindo em uma única linha de produção unidades com capacidade excedentes a 7.500 toneladas de DME por dia. A reação de transformação do gás de síntese em DME é uma reação seqüencial, envolvendo o metanol como um intermediário. A primeira parte da reação - a transformação do gás de síntese em metanol - é bastante exotérmica, e é controlada a baixa temperatura. Ou seja, ocorre em um reator resfriado onde o calor de reação é continuamente removido, e o equilíbrio é levado a condições ótimas. 20 A segunda parte da reação - a transformação do metanol em DME - é menos exotérmica, e o controle é limitado a uma diferente temperatura. Esta parte da reação ocorre em um reator de leito fixo adiabático. O conceito do reator em dois estágios permite que ambas as partes das reações seqüenciais aconteça em condições ótimas, e permite, ao mesmo tempo, que a seção de síntese se torne mais semelhante a um ciclo da síntese convencional do metanol. Com respeito à tecnologia em escala industrial, segundo a Haldor Topsoe (2005) a diferença principal entre a tecnologia da síntese dos produtos oxigenados e a tecnologia convencional de obtenção do metanol é o segundo estágio da reação, onde o reator adiabático é carregado com um catalisador de dupla função. 2.7.2. O Processo de Obtenção Direta do DME a Partir do Gás de Síntese O processo de obtenção do DME em uma etapa envolve a transformação do gás de síntese em DME através do emprego de catalisadores bifuncionais, que apresentam características hidrogenantes capazes de sintetizar o metanol e ao mesmo tempo desidratantes, que propiciam a formação do dimetil éter (APPEL et al, 2004). A temperatura de reação varia entre 210 – 290 º C e pressões em torno de 3 – 10 MPa. Nesses sistemas, além das reações 1 e 2, deve-se considerar ainda a reação de deslocamento do gás d’água (reação 3). Estas reações ocorrem simultaneamente, sendo a equação global do processo descrita pela reação 4 (DME, 2005). 21 2CO + 4H2 2CH3OH (1) 2CH3OH CH3OCH3 + H2O (2) CO + H2O CO2 + H2 (3) 3CO + 3H2 CH3OCH3 + CO2 (4) A simultaneidade dessas reações propicia o deslocamento do equilíbrio da reação global (reação 4) gerando conversões mais elevadas do que as previstas pela termodinâmica para a síntese do metanol. Desta forma, é possível conduzir o processo a pressões mais baixas que as comumente usadas na produção do álcool. Em relação à síntese direta do DME, deve-se lembrar também que a reação é altamente exotérmica e, portanto, libera grande quantidade de calor. As questões ligadas à transferência de calor afetam diretamente o desempenho desses sistemas, seja do ponto de vista das limitações termodinâmicas, seja devido à estabilidade dos catalisadores. Portanto, a remoção do calor e a manutenção de uma temperatura constante adequada no reator aparecem como um dos desafios de engenharia (DME, 2005). Neste sentido, diferentes tipos de reatores têm sido propostos para esse processo. Empresas como a NKK Corporation (atualmente integrante do Grupo JFE - Japan Future Enterprise) e a Air Products and Chemicals, utilizam reatores slurry para a síntese do DME em uma etapa. O processo desenvolvido pela NKK Corporation (JFE) consiste de um reator slurry que permite que o gás de síntese seja borbulhado através de um solvente contendo partículas de catalisador em suspensão. O calor gerado pela reação é rapidamente absorvido pelo solvente, o qual deve apresentar uma capacidade calorífica elevada. As bolhas de gás promovem ainda a agitação do solvente e, devido a sua alta taxa de transferência de calor, a temperatura 22 mantém-se uniforme dentro do reator, facilitando o controle do processo. A figura 2 ilustra o reator da NKK Corporation. Figura 2 – Diagrama ilustrativo de um reator slurry da NKK Corporation (JFE) Fonte: YOTARO (2001) A Air Products, empresa americana, administra uma planta piloto de 10 toneladas por dia com o Departamento Norte-Americano de Energia (DOE) no, Texas. O Processo Dimethyl Ether) utiliza Fase Líquida da Air Products catalisadores comerciais (LPDME - Liquid Phase para síntese do metanol em mistura com catalisadores para desidratação em um único reator slurry para coproduzir DME com metanol. Neste processo, partículas finas do catalisador são alimentadas em um meio líquido (hidrocarboneto inerte), normalmente um óleo de mineraI, que age como um moderador de temperatura e como um meio de remoção de calor, transferindo o calor de reação da superfície do catalisador através do meio líquido para um trocador de calor tubular interno. Como resultado desta capacidade de remover calor e manter uma temperatura constante e uniforme através de todo o reator, uma alta conversão do gás de síntese através do processo LPDME é obtida (AIR PRODUCTS, 2001). 23 Pesquisas desenvolvidas no Brasil enfocando especificamente o uso de misturas físicas como catalisadores mostraram que a reação de síntese do DME é controlada pela etapa de formação de metanol, uma vez que a desidratação para geração de DME ocorre facilmente sobre sólidos ácidos disponíveis comercialmente (DME, 2005). Como apresentado, diferentes tecnologias estão sendo propostas para a síntese do DME e os exemplos aqui mencionados representam apenas uma parcela dos desenvolvimentos em andamento, em nível mundial, no sentido de viabilizar o uso do DME como combustível. 2.8. Alguns Parâmetros de Custos e Investimentos 2. 8.1. Simulações Baseadas no Processo NKK Corporation (JFE) Alguns estudos econômicos foram realizados pela NKK Corporation levando-se em consideração a produção do DME em campos produtores de gás natural em países vizinhos e o transporte do DME até o Japão. Nas premissas adotadas foram consideradas escalas de produção que variaram de 2.500 toneladas/dia a 10.000 toneladas/dia e valores de investimento de 365 - 924 milhões de dólares. Na tabela 6 apresentam-se os dados considerados no estudo de avaliação econômica (YOTARO et al, 2001). Tabela 6 - Dados considerados na avaliação econômica Parâmetro Capacidade da Planta Investimento Ocupação da Planta Consumo de Gás Natural Preço do Gás Natural Outros Custos Variáveis Depreciação Outros custos de capital Taxa Interna de Retorno Custo do Frete Valor 2.500 - 10.000 toneladas/dia 365 - 924 Milhões de dólares 90% 3 1.114 Nm / tonelada de DME 0,50 - 2,0 US$ / MMBTU 5,56 US$ / tonelada de DME 10 anos 18,65 US$ / tonelada de DME 12% 2,5 US$ / 1.000 Km / tonelada de DME 24 Considerou-se no estudo que para a introdução do DME no Japão tornar-se viável é necessário que o preço CIF (custo, seguro e frete) do DME seja compatível com os preços dos combustíveis convencionais. Os preços tomados como referência para os combustíveis convencionais estão apresentados na tabela 7. Para o DME considerou-se como preço mínimo (break-even price) o valor de 6,0 US$/ MMBTU (seis dólares por milhão de BTU - CIF Japão). Tabela 7 - Preço base do DME em comparação com os combustíveis convencionais (YOTARO , 2001) Combustível Preço de equilíbrio para geração de energia Preço para o GLP (Preço CIF Japão) Preço do óleo diesel + custo de desulfurização Preço (US$ / MMBTU) 6,0 6,7 6,5 - 7,2 Uma das análises realizadas foi o efeito da escala da planta no preço do DME considerando-se capacidades de produção que variaram entre 500 a 10.0000 toneladas/dia. Considerando-se o preço do gás natural de 1,5 US$ / MMBTU e uma distância para transporte de 6000 km, verificou-se que uma escala de 2.500 toneladas / dia (uma produção de 0,83 milhões de toneladas/ ano) seria necessária para que o preço do DME, CIF Japão, fosse inferior ao preço mínimo estipulado de 6,0 US$ / MMBTU. Para uma planta de 10.000 toneladas/ dia (uma produção equivalente a 3,3 milhões de toneladas/ por ano), verificou-se que a escala da planta é suficiente para que o preço do DME seja inferior ao preço mínimo estabelecido de 6,0 US$ / MMBTU. Uma outra simulação analisa o impacto do preço do gás natural e da distância para o transporte, sobre o preço do DME admitindo-se uma planta de 10.000 toneladas/dia. Nesta análise, concluiu-se que para uma distância de 12.000 Km e com o preço do gás natural a 1,0 US$/MMBTU, o preço do DME é de 25 5,0 US$/MMBTU. Neste caso, a produção do DME é viável, apresentando uma taxa interna de retorno do investimento superior a 12%. 2.8.2. Simulações Baseadas no Processo Haldor Topsoe Com base nos dados fornecidos pela Haldor Topsoe, a ESMAP (Energy Sector Management Assistance Programme) realizou uma análise técnico econômica para implementação de uma planta de DME. O valor do investimento foi de $ 275 milhões para uma planta de 1.800 toneladas/dia, e $ 525 milhões para uma planta de 4.300 toneladas/dia. Os dados desse estudo estão apresentados na tabela 8. Tabela 8 - Análise econômica com base no processo Haldor Topsoe Dados Base Metanol Capacidade diária DME Capacidade Anual Investimento Custo de Manutenção Custo Operacional, excluindo o fornecimento do gás Consumo de Gás Período de construção Período de Operação Preço de Venda Consumo de gás por 25 anos Valor do Gás Fator de Localização 1 (base) Fator de Localização 1,3 Fator de Localização 1,5 Fator de Localização 1,75 Fator de Localização 2,0 Unidade Tonelada/ dia Tonelada/dia Tonelada/ano Milhões $ Milhões $ / ano Milhões $ / ano Grande 6.000 4.300 1.462.000 525 11 8,8 Média 2.500 1.800 612.000 275 5,5 5,0 Bilhões de pés cúbicos Anos Anos $/t Trilhões de pés cúbicos 65 27 3 25 190 1,6 3 25 190 0,68 $ / MMBTU 2,7 2,2 $ / MMBTU $ / MMBTU $ / MMBTU $ / MMBTU 2,2 1,8 1,4 1,0 1,6 1,1 0,6 0,1 Fonte: ENERGY SECTOR MANAGEMENT ASSISTANCE PROGRAMME (1997) 26 Nesta tabela a variável "fator de localização" retrata as condições locais tais como a infra-estrutura existente, o custo de transporte dos equipamentos até à jazida de gás, e o custo de mão de obra e de administração. O valor 1 (caso base) considera como premissa o custo de plantas localizadas nos Estados Unidos. Estes custos são considerados os menores em função das menores distâncias dos campos produtores e da infra-estrutura de transporte existente. O valor do gás é um fator chave para a análise da economicidade do projeto, sendo definido como o preço máximo a ser cobrado para que o projeto se mantenha economicamente viável. Em uma primeira aproximação, verificou-se que o processo é considerado economicamente viável se o valor do gás exceder a $0,5/MMBTU. Com este critério, apenas plantas médias com fator de localização 2 poderiam ser consideradas não competitivas. 2.9. Conclusões • Verifica-se a existência de diversos fatores que motivam o desenvolvimento de combustíveis alternativos como o DME. Destaca-se o rápido crescimento das reservas de gás natural que são consideradas irrecuperáveis com as tecnologias convencionais de transporte de gás. Neste caso, a fabricação do DME nas regiões onde se localizam estas reservas e o transporte até o local de consumo apresenta-se como uma alternativa para o aproveitamento e agregação de valor às reservas irrecuperáveis do gás natural. • As restrições ambientais em relação às emissões dos combustíveis convencionais são crescentes em nível mundial, o que pressiona o desenvolvimento tecnológico de combustíveis mais limpos e menos agressivos ao meio ambiente. Neste contexto o DME insere-se como uma alternativa por não conter enxofre e apresentar menores emissões de particulados e NOx. • As restrições ambientais à queima do gás que é produzido associado à produção do petróleo apresenta-se como uma outra motivação para o 27 desenvolvimento de tecnologias alternativas para o aproveitamento deste gás. Esta motivação traz uma sinergia não somente com as restrições ambientais aos combustíveis convencionais, como também ao aproveitamento das reservas irrecuperáveis do gás natural. • A busca pela garantia da segurança no abastecimento energético e a gestão da crescente dependência de importações de petróleo é um outro ponto identificado como motivação para o desenvolvimento de combustíveis alternativos como o DME, principalmente para os países cujo contingente petrolífero é totalmente importado. • A análise demonstra que a tecnologia de obtenção do DME passa por um processo de renovação. Avaliando-se do ponto de vista da aplicação convencional, o uso do DME como aerossol pode ser considerado como uma tecnologia madura visto que esta aplicação já está consolidada no mercado. No entanto, para o uso do DME como combustível, verificam-se investimentos em novas tecnologias, que visam ao aumento de escala e redução do custo de produção. • Alguns estudos econômicos identificados apontam que a viabilidade do desenvolvimento do DME como combustível é função entre outros fatores, da escala da planta, do preço da matéria-prima (no caso o gás natural), da distância entre a localização da reserva do gás natural e o local de consumo, e do preço de outros combustíveis disponíveis no mercado. 28 CAPÍTULO 3 ELEMENTOS TEÓRICOS EM INOVAÇÃO 3.1. Introdução Neste capítulo são revistos alguns conceitos teóricos que servirão de base para compreender as atividades em andamento, em nível mundial, que visam ao uso inovador do DME como combustível. Na seção 3.2, aborda-se o modelo de inovação proposto por Utterback (1996), apresentando-se as diferenças entre as inovações de produto e inovações de processo bem como as diversas fases do ciclo de vida da tecnologia. Na seção 3.3 apresenta-se o modelo Chain Linked de Kline e Rosemberg (1986). Este modelo permite a melhor compreensão das interações ocorridas entre os diversos atores envolvidos no processo de inovação. Na seção 3.4 apresenta-se a abordagem de Von Hippel (1988) sobre relações funcionais de inovação. Esta abordagem permitirá a melhor identificação da função de cada um dos atores envolvidos no processo de inovação em estudo, o tipo de relação existente entre eles, e os respectivos interesses no desenvolvimento do DME como combustível. Na seção 3.5 discute-se o conceito de ativos complementares (TEECE, 1992), que associado à abordagem de Von Hippel de relações funcionais de inovação, permitirá uma compreensão sobre a forma pela qual estes atores se complementam ao longo da cadeia. De modo a compreender as principais estratégias de inovação que estão sendo adotadas pelos atores envolvidos, apresentam-se na seção 3.6 alguns conceitos de estratégias de inovação, incluindo-se as estratégias com coordenação externa, bem como as estratégias de coordenação vertical das atividades (HASENCLEVER; TIGRE 2002). Abordase ainda, as estratégias de cooperação tecnológica e técnico produtiva em redes de empresas (BOMTEMPO, 1999 ; BRITTO, 2002) e finalmente as estratégias de acordos e alianças (TEECE, 1992). Na seção 3.7 apresentam-se as conclusões do capítulo. 29 3.2. A Dinâmica da Inovação 3.2.1. O Processo de Inovação O processo de inovação compreende as etapas de invenção, inovação e difusão. A invenção relaciona-se à criação do novo, podendo ser refletida na publicação de artigos científicos e patentes. No entanto, para que uma invenção se transforme em uma inovação, mesmo que justifique a viabilidade técnica e econômica do produto ou processo, torna-se necessário o lançamento no mercado e ter sucesso comercial. À medida que uma inovação é introduzida no mercado surgem outras variações, denominadas difusão da inovação, que visam a aproximação dos produtos ou serviços das necessidades do usuário final. Portanto, torna-se necessário um trabalho de prospecção da inovação que tem como objetivo avaliar em que medida uma possível inovação pode vir a se concretizar comercialmente (OLIVEIRA et al, 2004). 3.2.2. As Inovações de Produto e de Processo O modelo proposto por Utterback (1996) descreve a mudança no ritmo da inovação de produto e processo, e a considera no contexto de características orientadas para os negócios. A inovação de produto consiste na implementação e comercialização de um produto novo no mercado. O critério de desempenho que serve como base para a concorrência passa de uma condição mal definida e incerta para uma condição bem articulada. À medida que os aperfeiçoamentos são introduzidos, torna-se cada vez mais difícil superar o desempenho anterior. Os usuários começam a desenvolver preferências e lealdade, forçando os aspectos práticos do mercado, como produção, comercialização e distribuição, passando a exigir uma maior padronização. 30 As inovações de processo visam a melhorar a eficiência dos processos produtivos, com o objetivo de aumentar o retorno econômico ou diversificar as aplicações de produtos já existentes. Desta forma, o desenvolvimento do DME como combustível pode ser caracterizado tanto como uma inovação de processo quanto como uma inovação de produto. Enquadra-se como uma inovação de processo, por ser caracterizada por investimentos em novas tecnologias que visam principalmente ao aumento de escala e a redução do custo de produção, bem como a diversificação da aplicação de um produto já existente - o DME. Do ponto de vista da inovação de produto, como o DME não é utilizado como um combustível, tornam-se necessárias adaptações técnicas e a organização de uma estrutura de comercialização. Apesar do DME não ser um produto novo, trata-se de um novo combustível, e neste contexto, o desenvolvimento do DME para uso como combustível, caracteriza-se também como uma inovação de produto. 3.2.3. Modelo de Inovação e as Fases do Ciclo de Vida da Tecnologia Apesar de em termos de realização técnica os dois tipos de inovação serem diferentes, as inovações de produto e de processo são interdependentes, ou seja, à medida que a taxa de inovação do produto diminui, a taxa de inovação do processo aumenta. Neste modelo, as taxas de inovações variam com o tempo em uma curva típica do ciclo de vida da tecnologia em três fases distintas: fluida, transitória e específica. A fase fluida é aquela na qual a taxa de inovação do produto é mais alta no período inicial. Os trabalhos de P&D visam a uma inovação inédita para o mercado e têm como atividades principais, por exemplo, a descoberta de dados 31 fundamentais, tais como características físicas e químicas, aplicações, processo de produção, matérias primas, subprodutos, rendimentos etc. Quanto ao mercado, são pesquisados os clientes em potencial, aplicações, produtos concorrentes, preços, canais de comercialização, etc. Na fase transitória, busca-se agregar maiores parcelas do mercado, em geral, substituindo produtos em uso ou atendendo a uma demanda ainda não atendida por nenhum produto. As atividades de P&D se caracterizam pelo aperfeiçoamento dos produtos e respectivos processos de produção. Nesta fase, é gerado o maior número de inovações que se relacionam ao produto e ao processo, que são agregadas à tecnologia. Na fase específica, as tecnologias já conquistaram o mercado e vão agregando inovações que visam a elevar sua eficiência para mantê-las competitivas. As atividades de P&D visam, principalmente, ao processo produtivo, com o objetivo de redução de custos, de modo a aumentar a competitividade frente à concorrência. A figura 3 ilustra a dinâmica das inovações de processo e de produto, segundo o modelo de Utterbak (1996). Figura 3 - Dinâmica das inovações de processo e produto 32 O tipo de P&D está relacionado à natureza das atividades empreendidas no projeto, e podem ser classificados em: fundamental, radical e incremental (ROUSSEL; SAAD; BOHLIN, 1992). A P&D do tipo fundamental visa à criação de novos conhecimentos para a empresa e provavelmente para o mundo, buscando ampliar e aprofundar o conhecimento sobre uma determinada área técnica ou científica de interesse para a empresa, no entanto, a aplicação comercial imediata é incerta. Dependendo da aplicabilidade, poderá propiciar ganhos altíssimos pelo pioneirismo. Os investimentos são baixos, mas o nível de incerteza é muito alto. A P&D radical caracteriza-se pelo desenvolvimento de novos conhecimentos técnicos para a empresa, possivelmente para o mundo, tendo uma finalidade comercial definida. Os investimentos são de médio a elevados. Os riscos e as possibilidades de ganhos são altos. A incremental caracteriza-se pela exploração hábil do conhecimento técnico existente, com o objetivo de melhorar as características de produtos e rendimentos de processos. Estrategicamente tem o objetivo de manter os produtos e processos competitivos. Os investimentos são em geral elevados, com riscos e ganhos relativos baixos. Considerando-se o ciclo de vida, pode-se verificar que a pesquisa fundamental é própria da fase fluida, a pesquisa radical da fase transitória, e a incremental da fase específica. De um modo geral, quanto mais próximo da fase específica está a tecnologia, menores são as incertezas a ela relacionadas e menores são os prazos para obtenção de resultados. Enfim, para que uma inovação tecnológica seja bem sucedida, é necessário que haja um equilíbrio entre as exigências de um novo produto e seu processo de fabricação com as necessidades do mercado. Para que estas atividades funcionem de forma efetiva, torna-se necessário que haja um modelo adequado de organização para gerir as incertezas do processo de inovação. 33 3.3. O Modelo de Inovação Chain Linked de Kline e Rosemberg Para gerir as incertezas do processo de inovação, Kline e Rosemberg (1986) propõem um modelo que enfatiza as ligações existentes entre as atividades de pesquisa, as atividades industriais e comerciais. Destaca a importância da interação e do feedback em um processo organizacional, que pode ocorrer dentro de uma mesma empresa ou entre empresas diferentes. É constituído de 5 fases de atividades, conforme ilustrado na figura 4. A primeira fase do processo de inovação é chamada de cadeia central de interações (C - mercado potencial) que é seguida de quatro outras fases de interatividade na seguinte ordem : a fase de invenção e/ou projeto analítico, seguindo para a fase de projeto de detalhamento e teste (protótipo de produto e processo), em seguida para redesenho e produção e finalmente para o mercado e distribuição. Conforme ilustrado na figura 4, o modelo especifica fluxos de informação entre as várias fases da inovação. Figura 4 - Fluxos de informação e cooperação Fonte: Kline e Rosemberg (1986) 34 C: cadeia central de inovação f: realimentação de fluxo de informação curto F: Realimentação de fluxos de informação longos K-R: ligações (1,2,3,4,) do conhecimento à pesquisa e retornos . Se o problema é resolvido no nó K, a ligação 3 até R não é ativa. O retorno vindo da Pesquisa (ligação 4) é problemático e, portanto, representado por linha tracejada. D: ligação direta entre a pesquisa e problemas na invenção e projeto. I: apoio à pesquisa científica por instrumentos, máquinas, ferramentas e procedimentos da tecnologia. Os fluxos curtos (f) são fluxos de realimentação de informação, ou seja, uma série de feedbacks interativos entre cada uma das fases mencionadas. Esta interação também ocorre entre a área de comercialização e distribuição (última fase) com as fases (detalhamento e teste) e (invenção e/ou projeto analítico). Os fluxo longos (F) são fluxos que ocorrem entre a última fase (comercialização e distribuição) com a cadeia central de informação (mercado potencial). O modelo também permite interações das fases de invenção e/ou projeto , detalhamento e produção com a pesquisa (R) . Ou seja, a interatividade entre ciência e inovação não é restrita, mas se estende a toda cadeia central de inovação. Contempla também uma ligação direta (D) entre a pesquisa e a fase de invenção do projeto. Além disso, o fluxo (I) representa uma interação entre a área de comercialização e distribuição com a pesquisa. O modelo pode estar representando uma única empresa que desenvolve desde a pesquisa básica até a comercialização dos produtos e seus vários departamentos. Pode também estar representando um conjunto de empresas especializadas que se relacionam como clientes e fornecedores, ou ainda, institutos de pesquisa e universidades que fazem parcerias com um único propósito de produzir inovações. 35 3.4. As Fontes Funcionais de Inovação Com o objetivo de esclarecer a natureza do relacionamento, o espaço de coordenação e os múltiplos problemas de organização que enfrentam as empresas envolvidas em um processo de inovação, Von Hippel (1988) revelou através de seus estudos, um certo número de categorias de inovação. A metodologia utilizada por Von Hippel consiste em identificar em cada caso, o que o autor chamou de relações funcionais relevantes e destaca como as mais importantes as de produtor, usuário e fornecedor. Estas relações funcionais são identificadas de acordo com a origem dos benefícios obtidos pelo agente econômico, benefícios estes que podem ser oriundos do fabricante de um novo produto, de sua utilização ou do fornecimento de materiais ou componentes necessários à realização de um novo produto. O autor destaca também outras relações funcionais possíveis como, por exemplo, os distribuidores. O estudo revelou uma grande variedade das fontes funcionais de inovação, onde produtores, usuários ou fornecedores podem aparecer como o elemento dinâmico da inovação. Tomando-se como exemplo o desenvolvimento do DME como combustível para uso em veículos leves (carros de passeio) e pesados (ônibus, caminhões), as relações funcionais desta inovação seriam as seguintes: o fabricante do combustível (DME) ocupa a posição de produtor, a indústria automobilística e os fabricantes de componentes automotivos desempenham o papel de usuários e o produtor do gás natural, por exemplo, desempenha o papel de fornecedor da matéria-prima que será transformada em DME. Tomando-se como base o conceito de Von Hippel, e o exemplo utilizado, o segredo do sucesso da inovação do DME como combustível estará nas relações estreitas a serem estabelecidas entre as empresas potenciais produtoras do DME com as indústria automobilística (potenciais usuárias), e com as potenciais fornecedoras (por exemplo, de gás natural e de tecnologia). 36 Neste contexto, o sucesso da inovação do DME como combustível, não depende apenas do produtor, ou seja, das características técnicas do processo de produção, do nível dos investimentos realizados, das escalas e do custo de produção. Além de todos estes fatores, o sucesso desta inovação é também fortemente dependente da adequação das características do produto (DME) às necessidades dos usuários, no caso exemplificado, a indústria automobilística e fornecedores de componentes automotivos. Ou seja, a fonte da inovação pode estar localizada não somente no interior das empresas produtoras do DME, mas também no seu exterior, nas empresas usuárias, por exemplo, na indústria automobilística. Verifica-se, portanto, que a capacidade de inovar de uma empresa exige a capacidade de exercer papéis funcionais variados, que pode acarretar em interferências diversas na cadeia desde a concepção inicial do produto até a sua utilização final. Isto acarreta não somente na necessidade de várias competências técnicas, como também de mobilização de múltiplas capacidades organizacionais, fundamentais para coordenar uma gama de processos particulares de inovação (BOMTEMPO, 1999). Neste contexto, as empresas inovadoras necessitam aumentar suas atenções para complementar os conhecimentos e competências que tornam-se necessários à fabricação e à comercialização de uma inovação que por muitas vezes estão no seu ambiente externo e são de propriedade dos seus clientes (usuários) e fornecedores. 3.5. O Conceito de Ativos Complementares Conforme verificado na abordagem sobre fontes funcionais de inovação, para que um novo produto ou processo agregue valor ao usuário, ele deve ser comercializado ou utilizado normalmente em conjunto com outros dispositivos. Ou seja, o sucesso da comercialização de uma inovação requer que o conhecimento 37 em questão seja utilizado em conjunto com outros conhecimentos e competências, que são chamados de ativos complementares (TEECE, 1992). Duas classes de complementaridade podem ser distinguidas: a complementaridade do comprador, ou usuário e a complementaridade do fornecedor. No caso da complementaridade do comprador ou usuário, o produto pode ser pensado como a totalidade daquilo que um cliente compra. Não só a parte física da qual o cliente se utiliza diretamente, mas vários outros fatores, produtos e serviços que tornam a inovação desejada. Como complementaridade do fornecedor entende-se a outra parte da cadeia que a empresa inovadora necessita construir ou acessar para assegurar que o produto seja produzido e entregue ao cliente. Como exemplos, o processo de produção, distribuição e suporte às vendas. A percepção do valor pelo cliente necessitará que os ativos complementares utilizados sejam altamente específicos para a inovação. As empresas já estabelecidas estão em uma posição de se mover adiante no processo de inovação de uma forma mais rápida e segura. E mesmo que elas não estejam inovando, mas outras estejam, ela pode ter a oportunidade de maximizar o uso de seus ativos complementares, como por exemplo, o crescimento da distribuição e produção , se a inovação gerada por outros puder tornar útil os bens que possuir. Supondo, por exemplo, que uma empresa produtora de gás natural não esteja interessada em produzir o DME para uso como combustível, mas uma empresa química esteja. Neste caso, a empresa produtora do gás natural poderá maximizar a utilização de seus ativos complementares, fazendo uso da sua estrutura de distribuição do gás natural, aumentando suas vendas através do fornecimento do gás para a indústria química e agregando valor ao seu negócio, que é a produção do gás natural. 38 A gestão dos ativos complementares justifica, em certos casos, a cooperação como escolha da forma de coordenação entre atores. Ressalta-se que as relações de coordenação em um processo de inovação são mais complexas e variadas do que as estabelecidas entre produtores e utilizadores. Outros atores podem intervir no processo e desempenhar um papel fundamental para a concretização da inovação (BOMTEMPO, 1999). 3.6. As Estratégias de Inovação A criação e a introdução da estratégia de inovação de uma empresa leva em consideração não somente a sua estrutura interna como também o seu relacionamento com o ambiente externo. Uma forma de agregar conhecimento não disponível em uma determinada empresa é através da estratégia de cooperação entre empresas . Esta estratégia de inovação permite uma maior eficácia produtiva, e também permite um avanço mais rápido no desenvolvimento da tecnologia (HASENCLEVER; TIGRE, 2002). 3.6.1. A Inovação e a Coordenação Vertical das Atividades Conforme já visto, Von Hippel (1988) analisa que a chave do entendimento do sucesso da inovação está nas relações estreitas estabelecidas entre empresas produtoras, usuárias e fornecedoras. O autor destaca que a fonte de inovação pode não estar localizada no interior das empresas, mas no seu exterior. Neste sentido, a estratégia vertical das empresas busca combater as imperfeições básicas de mercado, a incapacidade de se apropriar da inovação e comportamentos oportunistas dos fornecedores e clientes. Por estratégia vertical, entende-se a escolha de uma certa coordenação entre diferentes empresas da cadeia produtiva em oposição ao sistema de trocas no mercado onde a incerteza é mantida (HASENCLEVER; TIGRE, 2002). Entende-se por cadeia produtiva, o conjunto de etapas consecutivas pelas quais passam e vão sendo transformados e transferidos os diversos insumos. 39 Considerando-se que a opção de coordenação vertical esteja escolhida, gerando troca de informações e conhecimento entre diferentes atores, ainda tornase necessário fazer uma escolha entre a integração vertical pura e as diversas formas de cooperação, tais como: parcerias, ligação em rede, joint- venture, acordos e alianças entre outras. 3.6.2. A Inovação e a Cooperação Tecnológica em Redes de Empresas A inter-relação de diversos atores deve ser considerada como um fenômeno natural e essencial para a concretização e o sucesso comercial das inovações. Portanto, torna-se necessário reconhecer que o tratamento das interrelações destes múltiplos atores merece um lugar privilegiado no estudo das inovações (BOMTEMPO, 1999). Neste contexto, enquadra-se o conceito de redes de empresas como um tipo de inter-relação entre os diversos atores envolvidos com um processo de inovação. Uma das principais características das redes de empresas refere-se à criação e circulação de conhecimentos de informações, envolvendo a consolidação de um processo de aprendizado coletivo que amplia o potencial inovativo da rede. Esse aprendizado é resultante de um intercâmbio de informações e competências, envolvendo a incorporação do aprendizado individual de cada agente a um pool social de conhecimento gerado a partir da rede. Britto (2002) analisa algumas formas de aprendizado coletivo no ambiente intra-rede. A primeira envolve a criação de conhecimentos tecnológicos intencionalmente desenvolvidos em cooperação, contemplando a realização de atividades conjuntas de P&D entre os componentes das redes, a partir da consolidação de uma divisão de trabalho que orienta o esforço tecnológico realizado. Neste caso, a rede é estruturada a partir da montagem de projetos particulares, nos quais interagem atores dotados de competências complementares envolvidos com as diferentes etapas do ciclo de P&D e produção. 40 Uma outra forma de aprendizado intra-rede está relacionada à circulação de conhecimentos tecnológicos. Este tipo de cooperação tecnológica permite uma aceleração do processo inovativo, através de um intercâmbio de informações que retro alimentam o esforço tecnológico dos atores envolvidos. A terceira forma de aprendizado intra-rede relaciona-se ao incremento coordenado das competências dos atores em seu interior. A última forma de aprendizado intra-rede refere-se à conversão em uma estrutura que promove a difusão de novas tecnologias. Nesta forma, a rede funciona como um mercado organizado que favorece a difusão de novas tecnologias. Entre as propriedades que podem ser associadas ao processo de cooperação tecnológica que ocorre ao nível de rede, destaca-se a capacidade dos seus membros identificarem e processarem informações importantes e o fortalecimento de capacitações em inovação, através da aglutinação de competências e qualificações complementares. 3.6.3. Estratégias Híbridas - Acordos e Alianças Apesar da hipótese de que as empresas já estabelecidas possam ter mais vantagens ao inovarem, nem sempre os primeiros inovadores ao chegarem no mercado serão bem sucedidos. Um dos motivos para o fracasso das empresas que inovam é a dificuldade de proteger seu conhecimento, o que limita a capacidade de se apropriar dos benefícios financeiros da inovação (TEECE, 1992). Uma forma de amenizar este problema é através do estabelecimento de acordos e alianças. As alianças estratégicas envolvem mais do que uma simples relação transacional, as relações entre empresas podem ser classificadas como unilaterais (onde A vende X para B) ou bilaterais (onde A concorda em comprar Y de B como 41 condição para fazer a venda de X, ambas as partes entendem que a transação irá continuar somente se a reciprocidade for mantida). Uma aliança estratégica pode ser classificada como uma relação bilateral caracterizada pelo compromisso de duas ou mais empresas parceiras de alcançarem um objetivo comum. Incluirá trocas de tecnologia, parceria ou desenvolvimento conjunto de P&D e o compartilhamento de ativos complementares. Diferenciam-se das transações de troca, tais como os simples acordos de licenciamento com royalties específicos, porque em uma transação de troca o objeto da transação é fornecido pela empresa vendedora à empresa compradora em troca de dinheiro. As transações de troca são unilaterais. As alianças não incluem fusões porque não envolvem a aquisição dos bens de uma empresa ou o controle de interesses pelas ações de outra empresa e não é permitido que só uma das partes tenha ganho financeiro. Não precisam envolver eqüidade de trocas ou de investimentos. A eqüidade nas alianças pode tomar várias formas, incluindo holdings de eqüidade minoritária, consórcio e parcerias. As alianças cresceram nos últimos anos e são características das indústrias de alta tecnologia. Parcerias de P&D, acordos envolvendo conhecimento, fabricação e marketing funcionam bem em acordos de troca porque podem ser usados para acessar tecnologias e ativos complementares. Geralmente, o objeto da transação, o desenvolvimento ou o lançamento de um novo produto não existem quando os contratos são assinados As alianças também são conceitualmente diferentes dos cartéis. Elas não envolvem restrições da produção nem tabelamento de preços, os acordos entre as empresas duram por um período limitado de tempo e são restabelecidos ou não segundo as circunstâncias 42 As alianças são geralmente superiores aos acordos de licenciamento, particularmente quando a comercialização da tecnologia em questão é menos desenvolvida e o aprendizado futuro é crucial. 3.7. Conclusões • Através dos conceitos de Utterback (1986), conclui-se que o desenvolvimento do DME como combustível enquadra-se tanto como uma inovação de processo, quanto como uma inovação de produto. • Caracteriza-se como inovação de processo em função dos investimentos em novas tecnologias que visam ao aumento de escala e a redução do custo de produção, bem como a diversificação da aplicação de um produto já existente - o DME. Do ponto de vista de inovação de produto, apesar do DME não ser um produto novo, trata-se de um novo combustível, e neste contexto, o desenvolvimento do DME para uso como combustível, caracteriza-se também como uma inovação de produto, visto que tornam-se necessárias adaptações técnicas e a organização de uma estrutura de comercialização. • Através do modelo Chain Linked de Kline e Rosemberg, verifica-se a necessidade da interação e do feedback em todo o processo de inovação iniciando-se na cadeia central de interações, que no caso do DME trata-se do mercado de combustíveis. Esta interação deve estender-se da fase inicial da pesquisa até à implantação no mercado através da comercialização. • Verifica-se que estas interações devem ocorrer não somente no interior de uma empresa, como também estender-se a um conjunto de empresas especializadas, institutos de pesquisa e universidades estabelecendo parcerias com o propósito de implementar a inovação. • Constata-se através da associação entre o conceito de Von Hippel (1988) de fontes funcionais de inovação com o de ativos complementares (TEECE, 43 1992), que as empresas inovadoras que buscam a produção e comercialização do DME como combustível necessitam estar atentas às necessidades e competências que podem estar no seu ambiente externo. Estas competências podem ser obtidas através das relações estreitas com as potenciais usuárias da inovação (por exemplo, a indústria automobilística) e os potenciais fornecedores (por exemplo, produtores de gás natural) . • Através dos conceitos utilizados de estratégias de inovação, percebe-se que uma forma de agregar conhecimentos não disponíveis em uma empresa inovadora é através da estratégia de cooperação entre empresas, incluindo-se as estratégias de coordenação vertical das atividades, de cooperação tecnológica entre redes de empresa e as estratégias híbridas de acordos e alianças. Destaca-se como característica da estratégia de cooperação entre empresas , o fato de permitir um avanço mais rápido no desenvolvimento da tecnologia. • Voltando-se à dinâmica da inovação proposta por Utterback (1996), verifica-se que as taxas de inovações variam com o tempo em uma curva típica do ciclo de vida da tecnologia, caracterizadas por três fases distintas: fluidas, transitórias e específicas. De modo a caracterizar a dinâmica da inovação do DME como combustível, torna-se necessário um trabalho de prospecção da inovação incluindo dimensões que consideram a posição no ciclo de vida da tecnologia e as perspectivas de concretização comercial. 44 CAPÍTULO 4 METODOLOGIA 4.1. Introdução A metodologia utilizada foi dividida em duas etapas. Para a etapa de prospecção da inovação do uso do dimetil éter como combustível, utilizou-se como ponto de partida, o método proposto por Watts e Porter (1997), que explora alguns indicadores de posição no ciclo de vida da tecnologia. De acordo com Watts e Porter (1997), o ciclo de vida da tecnologia pode ser avaliado tentando situar a tecnologia em estudo em uma curva típica de ciclo de vida. A medida mais simples para delinear esta curva é contar o número de referências sobre a tecnologia em várias bases de dados que enfatizem os diferentes estágios do perfil de P & D. Embora a metodologia sugerida por Watts e Porter (1997) seja de importância fundamental para o desenvolvimento de atividades de prospecção, os próprios autores destacam algumas limitações. Ressalta-se entre elas, o fato de que nem toda a atividade de P & D é publicada ou patenteada, que muito da atividade de desenvolvimento tecnológico não é retratada em publicações ou patentes em tempo conveniente, além de cada organização possuir uma política de patenteamento (PORTER; DETAMPEL, 1995). Para suprir estas limitações, os autores sugerem a consulta a especialistas, e cita o uso de fontes complementares de informação. Neste sentido, na segunda etapa do trabalho, além da análise das referências obtidas através do estudo de prospecção, fez-se uso também de fontes complementares de informação, tais como associações internacionais, anais de eventos e consultas às páginas na Internet dos principais atores identificados e de órgãos governamentais. 45 4.2. A Prospecção da Inovação e o Ciclo de Vida da Tecnologia A prospecção da inovação tem como objetivo avaliar em que medida uma possível inovação pode vir a se concretizar comercialmente. Assim, conforme metodologia proposta, torna-se importante identificar e analisar o processo de construção do conhecimento, a evolução do patenteamento e finalmente as iniciativas de aplicação comercial (OLIVEIRA et al, 2004). As atividades de pesquisa são entendidas aqui de forma ampla, englobando a pesquisa fundamental, a pesquisa aplicada, a fase de desenvolvimento e a aplicação comercial. A pesquisa fundamental pode ser compreendida como a parte teórica e experimental, desenvolvida principalmente para compreender fenômenos, características fundamentais de um produto ou processo, sem ter necessariamente uma aplicação específica. A pesquisa aplicada pode ser compreendida como as investigações realizadas com a finalidade de adquirir novos conhecimentos com finalidades práticas. Por desenvolvimento experimental, compreende-se a comprovação da viabilidade técnica e de aplicação de novos produtos, processos, sistemas e serviços, ou ainda o aperfeiçoamento dos já existentes, o que é obtido através de esforços realizados através do conhecimento acumulado pela empresa ou obtidos externamente (ORGANIZAÇÃO DE COOPERAÇÃO E DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO-OCDE, 1978). Por aplicação comercial, entende-se a concretização do produto no mercado. Watts e Porter (1997) utilizam três indicadores para prospecção da inovação. O primeiro é o indicador do ciclo de vida da tecnologia que determina como, ao longo da sua trajetória, avançou o desenvolvimento da tecnologia, sua taxa de crescimento e as condições de dependência da tecnologia. O segundo indicador trata do contexto de receptividade da inovação, incluindo as dimensões econômicas e não econômicas ligadas ao desenvolvimento da tecnologia estudada. O terceiro indicador avalia as perspectivas de mercado e da cadeia de 46 valor do produto. O presente trabalho explora os indicadores de ciclo de vida da tecnologia. Conforme já mencionado, de acordo com Watts e Porter (1997) o ciclo de vida da tecnologia pode ser avaliado tentando situar a tecnologia em uma curva típica de ciclo de vida. A medida mais simples para delinear esta curva é contar o número de referências sobre a tecnologia em várias bases de dados que enfatizem os diferentes estágios do perfil de P & D. A tabela 9 a seguir apresenta alguns indicadores sugeridos por Watts & Porter para o ciclo de vida da tecnologia. Tabela 9 - Indicadores sugeridos por Watts e Porter (1997) para o ciclo de vida da tecnologia Atributos Indicadores Perfil de P&D • Pesquisa fundamental Número de itens em base de dados sobre artigos científicos. • Pesquisa aplicada Número de itens em base de dados sobre artigos de engenharia. • Desenvolvimento Número de itens em base de dados sobre patentes. • Aplicação comercial Taxa de crescimento Número de itens em base de dados de aplicação comercial. Variação do número de itens encontrados no tempo 4.2.1. Bases de Dados Utilizadas Conforme proposta de Watts e Porter, no indicador do ciclo de vida da tecnologia, foram exploradas quatro bases de dados. Para a pesquisa fundamental, foi utilizada a base de dados de artigos científicos Web of Science. Em relação à pesquisa aplicada, foi utilizada a base de artigos de Engenharia 47 Compendex. Em relação à fase de desenvolvimento, utilizou-se a base de patentes Derwent Inovation Index. Para avaliar as iniciativas de aplicação comercial, foi utilizada a base de dados Chemical Business NewsBase. 4.2.1.1. Base de Dados de Artigos Científicos - Web of Science Trata-se de uma base de dados disponível no Portal da Capes (www.periodicos.capes.gov.br), com caráter multidisciplinar, que indexa publicações internacionais abrangendo as áreas de ciência, tecnologia, biomédica e outras relacionadas. Contém publicações a partir de 1945 e abrange periódicos técnicos e científicos. Através dela pode-se ter acesso ao título, autor, resumo, ano de publicação, país de origem, palavras chave, relevância da publicação, entre outras informações . 4.2.1. 2. Base de Dados de Artigos de Engenharia – Compendex Consiste de uma base de dados também disponível no Portal da Capes, com uma cobertura de periódicos, revistas e conferências publicadas em mais de 80 países. Indexa publicações das diversas áreas da engenharia, incluindo as engenharias química, elétrica, eletrônica, mecânica, automotiva, entre outras. Engloba também assuntos referentes às áreas de meio ambiente, combustível, aeroespacial, entre outras. Adicionalmente ao periódicos, são também incluídas referências de trabalhos de congressos de engenharia e conferências técnicas, formalmente indexadas pela Ei Engineering Meeting. Quanto ao tipo de informações, através da mesma, pode-se ter acesso ao título, autor, resumo, instituição, ano de publicação, país de origem, palavras chave, entre outras informações. 4.2.1.3. Base de Dados de Patentes - Derwent Innovation Index Refere-se a uma base de dados que é considerada como líder mundial no fornecimento de informações sobre patentes e da mesma forma que as anteriores, também está disponível no Portal da Capes. Os dados constantes da base cobrem 48 40 escritórios de patentes em todo o mundo e dispõe de publicações de referências de documentos de patentes a partir de 1966. Os registros contém dados bibliográficos, título, resumo, país de prioridade, ano de depósito, ano de publicação, autor, depositante entre outros. Além de fornecer a classificação internacional de patentes, dispõe de um código de classificação próprio. O resumo é organizado em parágrafos que descreve a melhoria em relação à tecnologia anterior, destaca a novidade da invenção e o foco tecnológico. 4.2.1.4. Base de Dados de Aplicação Comercial - Chemical Business News Base Trata-se de uma base de dados de negócios, que contém informações sobre a indústria química, envolvendo mercado e produtos em nível mundial. Apresenta informações sobre empresas, fusões, aquisições, vendas, novos produtos, investimentos em novas unidades industriais, expansão de capacidades produtivas entre outras informações. Os registros disponíveis nesta base de dados são originárias de sumários, periódicos, jornais, revistas , relatórios de empresas, organizações de pesquisa de mercado, entre outros. Por não estar disponível no Portal da Capes, utilizou-se a versão disponível no sistema Dialog, de propriedade da Thomson Scientific, acessada através do Instituto Nacional de Tecnologia (DIALOG, 2005). 4.2.2 . Estratégia de Busca Utilizada Visando focar a busca no uso do dimetil éter como combustível, a estratégia de busca utilizada em todos os casos foi “dimethyl ether and fuel” considerando-se os campos do título e resumo. As buscas mencionadas foram realizadas inicialmente no segundo semestre de 2003 (OLIVEIRA et al 2004) e posteriormente atualizadas em agosto de 2004, janeiro e fevereiro de 2005. O período de abrangência das buscas realizadas em cada base de dados está indicado na tabela 10. 49 Tabela 10 - Período de abrangência de cada base de dados Base de Dados Abrangência Época de Atualização Web of Science 1945 -2004 Janeiro/2005 Compendex 1969 -2004 Fevereiro/2005 Derwent Innovaton Index 1966 -2004 Janeiro/2005 Chemical Business News Base 1985 -2004 Agosto/2004 4.3. Fontes Complementares de Informação Além da análise das referências obtidas através do estudo de prospecção, fez-se uso também em uma segunda fase de fontes complementares de informação, tais como associações internacionais, anais de eventos específicos e consultas às páginas na Internet dos principais atores identificados e de órgãos governamentais. 4.3.1. Associações Internacionais 4.3.1.1. International DME Association – IDA Trata-se de uma organização sem fins lucrativos, sob as leis holandesas, que tem como objetivo promover a conscientização e o uso do DME como combustível, bem como buscar oportunidades para introduzi-lo em aplicações que venham a beneficiar o meio ambiente e a economia. A Associação tem o papel de atuar como uma central de informações para todas as partes interessadas no DME, promover e coordenar eventos. É composta de membros individuais ou representantes da indústria de petróleo, geração de energia, equipamentos, bem como universidades e institutos de pesquisa. Destacam-se entre os participantes dessa organização, membros de 50 diversos países, tais como: Estados Unidos , União Européia, China, Japão , Korea, entre outros (IDA, 2004). 4.3.1.2. Japan DME Forum Trata-se uma organização voluntária sob a orientação da Agência para Recursos Naturais e Energia - Ministério de Economia, Comércio e Indústria do Japão, estabelecida em setembro de 2000. Esta organização tem com objetivo, disseminar o DME para a sociedade japonesa bem como para países estrangeiros. Incluem-se entre os membros da organização, universidades, instituições de pesquisa, fundações e empresas privadas que estão atuando no sentido de promover ativamente o DME no Japão em atividades que envolvem a produção, armazenamento, transporte e a utilização (JAPAN DME FORUM, 2004). 4.3.2. Anais de Eventos e Relatórios de Organizações Através do que foi desenvolvido nos indicadores, identificou-se as principais empresas e países envolvidos no esforço de desenvolvimento e difusão do dimetil éter como combustível. De modo a identificar as respectivas áreas de atuação destas empresas, realizou-se uma análise mais detalhada, através de consulta em suas respectivas páginas na Internet. Para análise do interesse dos principais países envolvidos, além das referências obtidas na fase de prospecção, fez-se uso dos anais do First International DME Conference, evento realizado em outubro de 2004 em Paris, sob a organização da International DME Association. Fez-se uso também, de consultas às páginas de órgãos governamentais dos diversos países identificados. 51 CAPÍTULO 5 INDICADORES DO CICLO DE VIDA DA TECNOLOGIA E PROSPECÇÃO DA INOVAÇÃO - RESULTADOS E DISCUSSÃO 5.1. Introdução: No presente capítulo apresentam-se os resultados obtidos com o estudo de prospecção da inovação com base no método proposto por Watts e Porter (1997), que explora alguns indicadores de posição no ciclo de vida da tecnologia. Exploram-se os aspectos relacionados ao perfil de P&D abrangendo a pesquisa fundamental, através das publicações em base de dados de artigos científicos; a pesquisa aplicada através das publicações em base de dados de artigos de engenharia; a fase de desenvolvimento, através das publicações em base de dados de patentes; e as iniciativas de aplicação comercial, através de uma base de dados de aplicação comercial. Na seção 5.2, apresentam-se os resultados obtidos através da busca na base de dados de artigos científicos Web of Science. Os resultados da Compendex, uma base de dados de artigos de Engenharia, serão apresentados na seção 5.3. Em seguida, na seção 5.4 apresentam-se os resultados obtidos na base de patentes Derwent Innovation Index . Na seqüência, apresentam-se na seção 5.5, os resultados obtidos na base de dados de aplicação comercial Chemical Business NewsBase. As conclusões deste capítulo serão apresentadas na seção 5.6. 52 5.2. Resultado de Publicações na Base de Dados de Artigos Científicos – Web of Science: Com a estratégia de busca utilizada, foram encontrados 91 artigos publicados e indexados pela base de dados Web of Science, no período de 1990 a dezembro de 2004. 5.2.1. Taxa de Crescimento Acumulada e Evolução Temporal: Para avaliação da taxa de crescimento, optou-se por desconsiderar os dois últimos anos (2004 e 2003), visto que a incorporação de referências pelos produtores das bases de dados pode levar até 2 anos para ocorrer (QUONIAM, 1996). Considerou-se para a estimativa da taxa de crescimento acumulada , o período de 1998 a 2002, obtendo-se um resultado de 32%. Na figura 5 apresentase a evolução anual e acumulada do número de artigos publicados e indexados pela base de dados Web of Science. Figura 5 - Evolução das publicações na base de dados de artigos científicos Web of Science 80 15 60 10 40 5 20 0 0 Ano Evolução Anual Evolução Acumulada Publicações Acumuladas 100 19 91 19 95 19 96 19 97 19 98 19 99 20 00 20 01 20 02 20 03 20 04 Publicações Anuais 20 53 5.2.2. Principais Atores Envolvidos e Natureza das Organizações: Em relação à natureza das organizações, verifica-se através da figura 6, entre as referências publicadas na Web of Science, a liderança das universidades, responsáveis por 65% dos artigos publicados, seguindo as empresas com 25% e institutos de pesquisa com 10% do total. Figura 6 - Natureza das organizações com publicações na Web of Science 10% 25% 65% Universidades Empresa Institutos de Pesquisa Ilustra-se na tabela 11, os vinte primeiros atores com maior freqüência de publicações na Web of Science. Destaca-se na liderança a empresa Ford Motor Corporation, aparecendo seis vezes com publicações em um total de 91 artigos, seguida da Pennsylvania State University com freqüência 4 (quatro) e Argone National Lab com 3 (três). Verifica-se ainda nesta base de dados, a presença da empresa NKK Corporation (Grupo JFE). Através de uma análise preliminar das referências publicadas na Web of Science, verifica-se que os artigos da NKK Corporation referem-se à síntese do DME em uma etapa e seu uso em motor diesel. Para as demais empresas mencionadas, os artigos referem-se ao uso do DME em células de combustível. 54 Tabela 11 - Principais atores com publicações na Web of Science Ator Freqüência Ford Motor Corporation 6 Pennsylvania State University 4 Argonne National Lab 3 Ibaraki University 3 Tohoku University 3 Xian Jiao Tong University 3 Boreskov Inst Catalysis 2 Chalmers University Technology 2 Hlth Canada 2 NKK Corporation 2 Oita University 2 Paul Scherrer Inst 2 Riso Natinal Lab 2 Shanghai Jiao Tong University 2 Tech University Denmark 2 Tianjin University 2 University Calif Davis 2 University Calif Lawrence Livermore Natl Lab 2 University Dayton 2 University Tokyo 2 55 5.3. Resultados de Publicações na Base de Artigos de Engenharia Compendex: 5.3.1. Taxa de Crescimento Acumulada e Evolução Temporal: Através desta base de dados foram encontradas 132 referências publicadas e indexadas no período de 1983 a dezembro de 2004 obtendo-se uma taxa de crescimento acumulada de 29%. Apresenta-se na figura 7 a evolução anual e acumulada das publicações. 120 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 80 60 40 Publicações Acumuladas 100 20 20 04 20 02 20 00 19 98 19 96 19 94 0 19 92 19 90 Publicações Anuais Figura 7 - Evolução do número de artigos publicados na base Compendex Ano Evolução Anual Evolução Acumulada 5.3.2. Principais Atores Envolvidos e Natureza das Organizações: Em relação à natureza das organizações, verifica-se através da figura 8, a liderança das universidades, responsáveis por 54% dos artigos publicados, seguindo as empresas com 31%, institutos de pesquisa com 11%, associações e outros com 2%. Observa-se um pequeno incremento na participação das empresas, que passou Science. para 31% na Compendex, contra 25 % na Web of 56 Figura 8 - Natureza das organizações com publicações na Compendex 11% 2% 2% 54% 31% Universidades Institutos de Pesquisa Outros Empresas Associações Quanto aos atores envolvidos, apresenta-se na tabela 12 a freqüência dos vinte principais atores com publicações na Compendex. Destaca-se a liderança de uma universidade chinesa Xi`an Jiaotong University, aparecendo dez vezes em um universo de 132 publicações, seguida de uma universidade americana Pennsylvania State University e outra chinesa, ambas com freqüência 6. Destacase ainda a presença das empresas NKK Corporation (JFE), Argonne Natl Lab, BP Amoco, Air Products, Ford Motor Corporation e AVL Powertrain Technology. 57 Tabela 12 - Principais atores com publicações na Compendex Ator Freqüência de Publicações Xi'an Jiaotong University 10 Pennsylvania State University 6 Tianjin University 6 NKK Corporation (JFE) 4 Tohoku University 4 BP Amoco 3 Argonne Natl Lab 3 Ibaraki University 3 Kitami Institute of Technology 3 Technical University of Denmark 3 University of Tokyo 3 Air Products and Chemicals 2 Chinese Academy of Sciences 2 Ford Motor Company 2 Paul Scherrer Institut 2 Princeton University 2 Sandia National Lab 2 Shanghai Jiaotong University 2 TDA Research, Inc 2 AVL Powertrain Engineering 1 58 5.4. Resultados de Publicações na Base de Dados de Patentes - Derwent Innovation Index: 5.4.1. Taxa de Crescimento Acumulada e Evolução Temporal das Publicações: Com a busca realizada na base Derwent Innovation Index, foram obtidas 361 referências de patentes publicadas no período de 1971 a 2004, obtendo-se uma taxa de crescimento acumulada de 25%. Apresenta-se na figura 9 a evolução anual e acumulada das patentes publicadas, onde verifica-se um crescimento a partir de 1990, com destaque para o período posterior a 1997. 03 20 00 20 97 19 94 19 91 19 88 19 85 19 19 19 19 82 79 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Publicações Acumuladas 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 72 Publicações Anuais Figura 9 - Evolução das publicações de patentes utilizando a base Derwent Ano Evolução Anual Evolução Acumulada 5.4.2. Principais Atores Envolvidos e Natureza das Organizações: Do total das 361 patentes publicadas , verifica-se através da figura 10 que entre os detentores, 76% são empresas, 9% são pessoas físicas em conjunto com empresas, 9% pessoas físicas possivelmente pesquisadores, 4% 59 universidades e 2% institutos de pesquisa ou agências governamentais. Observase na natureza das organizações, um perfil bem diferente do resultado encontrado na base de dados de artigos científicos Web of Science e na base de artigos de Engenharia Compendex. Figura 10 - Natureza dos detentores de patentes indexadas na base Derwent 9% 4% 2% 9% 76% Empresas Empresas e Pessoa Física Pessoa Física Universidades Institutos de Pesquisas e Agências Governamentais Apresenta-se na tabela 13 os maiores detentores de patentes, onde verifica-se a liderança do Grupo Mitsubishi aparecendo 33 vezes com publicações de patentes em um total de 361 referências. Destaca-se que para a elaboração deste ranking, foi considerado o valor 4 como freqüência mínima. Ressalta-se que a freqüência contabilizada para a Exxon Mobil considera as patentes da Exxon e da Mobil em função da fusão destas duas empresas. A mesma consideração foi realizada para a BP Amoco, empresa resultante da fusão da British Petroleum com a Amoco. A freqüência apresentada para o Grupo Mitsubishi, considera as patentes identificadas para as diversas empresas Mitsubishi. 60 Tabela 13 - Principais atores com patentes publicadas na base Derwent Atores Freqüência de Publicações Grupo Mitsubsihi 33 BP Amoco 13 Tokai Rubber Ind Ltd 12 Exxon Mobil Oil Corp 11 Idemitsu Kosan Co Ltd 11 JFE Holdings KK (NKK Corporation) 10 Hino Motors Ltd 8 Isuzu Motors Ltd 8 Toshiba KK 8 Osaka Gas Co Ltd 7 Toyota Jidosha KK 7 Zexel KK 7 Air Products & Chemical Inc 6 Bosch Automotive Systems Corp 6 Matsushita Electric Ind Co Ltd 6 Ballard Power Systems Inc 5 Riken Koryo Kogyo Kk 5 Shell Oil Corporation 5 Sumitomo Seika KK 5 Yuasa Corp KK 5 Haldor Topsoe 4 Tokyo Gas Company Ltd 4 Daikin Kogyo KK 4 Dengen Kaihatsu KK 4 Paloma Kogyo KK 4 University Shanghai Jiaotong 4 61 5.4.3. Principais Países Detentores de Patentes Através da figura 11, verifica-se que o Japão é o líder em publicações de patentes relacionadas ao uso do DME como combustível, seguido dos Estados Unidos, China, Alemanha, Reino Unido, Coréia do Sul, Rússia, Dinamarca e Outros. Figura 11 - Participação percentual nas publicações por país de origem 4% 2% 2% 2%1% 6% 6% 58% 19% Japão Alemanha Russia Estados Unidos Reino Unido Dinarmarca China Coréia do Sul Outros 5.5. Resultado de Publicações na Base de Dados de Aplicação Comercial Chemical Business NewsBase 5.5.1 Taxa de Crescimento Acumulada e Evolução Temporal: Com a estratégia de busca utilizada, foram obtidas 78 referências na base de dados Chemical Business NewsBase, no período de 1985 a agosto de 2004. Apresenta-se na figura 12 a evolução anual e acumulada das publicações, obtendo-se uma taxa de crescimento acumulada de 30%. 62 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 16 Publicações Anuais 14 12 10 8 6 4 2 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 0 Publicações Acumuladas Figura 12 - Evolução de publicações na base Chemical Business NewsBase Ano Evolução Anual Evolução Acumulada 5.5.2. Principais Atores Identificados Ilustra-se na tabela 14 a freqüência dos principais atores com referências indexadas na base Chemical Business NewsBase. Destacam-se na liderança as empresas Haldor Topsoe, Mitsubishi Gas Chemical, NKK Corporation (Grupo JFE), BP Amoco e Toyo Engineering. Ressalta-se que como os registros disponíveis nesta base de negócios são originários de sumários, periódicos, jornais, revistas, relatórios de empresas, organizações de pesquisa de mercado, entre outras, pode haver a ocorrência de mais de uma contagem, devido ao fato da mesma notícia poder ser publicada nestes diversos veículos de comunicação mencionados. 63 Tabela 14 - Principais empresas com publicações na base Chemical Business NewsBase Atores Haldor Topsoe BP Amoco Toyo Engineering Mitsubishi Gas Chemical NKK Corporation (JFE) Gas Authority of India Indian Oil Air Products and Chemicals Shaanxi New Fuel Total Fina DME Development Sandong Jutai Japan DME Sayanskkhimplast Zagros Petrochemical Luthianhua Group China Petroleum and Chemical Sichuan Xintai Freqüência de Publicações 9 8 8 7 7 5 5 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 As referências obtidas referem-se em geral, ao envolvimento destas empresas em projetos de plantas industriais e formação de parcerias para viabilizar o desenvolvimento do DME para uso como combustível. 5.6. Conclusões: • No trabalho exploram-se os indicadores do ciclo de vida da tecnologia para se fazer uma prospecção do uso inovador do DME como combustível. • Através do que foi desenvolvido nos indicadores, identificaram-se os principais atores envolvidos no esforço de desenvolvimento e difusão do DME como combustível. 64 • Considerando-se as fases do ciclo de vida da tecnologia (Utterback, 1996), conclui-se inicialmente, com base nos indicadores, que a tecnologia para viabilizar o uso do DME como combustível encontra-se na fase fluida, o que pode ser reforçado pelo crescimento do número de publicações de artigos e patentes, principalmente a partir da década de 1990. • O tipo de P&D neste caso pode ser considerado fundamental, pois objetiva a criação de novos conhecimentos para os atores envolvidos e provavelmente para o mundo, buscando processos de produção e aplicação de modo a viabilizar o uso do DME como combustível. • Através da origem da tecnologia patenteada verifica-se que o movimento de proteção da tecnologia que viabilize o uso do DME como combustível apresenta uma forte concentração no Japão. Destaca-se em menor proporção, a presença de outros países como Estados Unidos, China, Alemanha, Reino Unido, Coréia do Sul, Rússia, Dinamarca entre outros. • De modo a identificar a área de atuação das empresas identificadas e seus respectivos interesses no DME, torna-se necessário não somente realizar uma análise das referências obtidas através do estudo de prospecção como também fazer uso de fontes complementares de informação. • Da mesma forma, para identificar quais as causas pelas quais os países estão concentrando esforços neste desenvolvimento, torna-se necessário não somente uma análise dos países identificados no estudo de prospecção, como também de outras iniciativas em nível mundial possíveis de serem identificadas através das fontes complementares de informação. 65 CAPÍTULO 6 AS EMPRESAS E OS INTERESSES NO DME 6.1. Introdução A partir do que foi desenvolvido nos indicadores, foram identificados os principais atores envolvidos no esforço de desenvolvimento e difusão do DME como combustível e realizada a comparação da natureza de suas participações. De modo a avaliar as principais linhas de atuação e iniciativas empresariais no sentido de viabilizar o uso do DME como combustível, foram selecionadas e analisadas algumas das empresas identificadas. Na seção 6.2 apresenta-se o critério de seleção utilizado para esta análise. Apresenta-se na seção 6.3 um pequeno histórico das empresas selecionadas e as principais linhas tecnológicas patenteadas. Na seção 6.4 agrega-se às empresas analisadas, um outro grupo de empresas detectadas através dos indicadores, para as quais se procedeu apenas à identificação dos setores industriais de atuação. Para este novo conjunto, analisa-se de acordo com o conceito de Von Hippel (1988), o papel funcional destas empresas no processo de inovação. Na seção 6.5 são apresentadas as conclusões deste capítulo. 6.2. Critério Utilizado para a Análise das Empresas Identificadas Em função da baixa participação de empresas com publicações na base de dados de artigos científicos e de engenharia, consideraram-se prioritariamente para análise, as empresas com publicações tanto na base de dados de patentes quanto na base de dados de aplicação comercial. As principais empresas analisadas de acordo com este critério são apresentadas na tabela 15. Em um segundo critério de seleção, considerou-se uma empresa da área de petróleo e gás, e uma empresa automobilística com uma freqüência de publicações na base de dados de patentes superior a cinco. Estas empresas estão 66 apresentadas na tabela 16. Ressalta-se que em função da recente atualização do número de publicações, a análise referente à tecnologia patenteada por estas empresas, contempla as informações de patentes publicadas até o ano de 2003. Tabela 15 - Empresas com publicações (na bases de dados de patentes) e (na base de dados de aplicação comercial) Empresa Grupo Mitsubishi BP Amoco NKK Corporation Haldor Topsoe Air Products Freqüência de Publicações na Base de Dados de Patentes 33 13 10 5 7 Freqüência de Publicações na Base de Dados de Negócios 7 8 7 9 2 Tabela 16 - Empresas das áreas (de energia ou automobilística) com freqüência de publicações igual ou superior a 5 na base de dados de patentes Empresa Exxon Mobil Hino Motors Freqüência de Publicações na Base de Dados de Patentes 11 8 6.3 . Histórico das Empresas e Tecnologias Patenteadas 6.3.1. Grupo Mitsubishi 6.3.1.1. Histórico e Informações Gerais A primeira empresa do Grupo Mitsubishi foi estabelecida em 1870, com atuação na indústria naval. A empresa logo diversificou suas atividades, passando a atuar em mercados tais como carvão mineral, construção naval, e outros. Posteriormente, uma nova diversificação levou a empresa a atuar nos setores de aço, papel, vidro, equipamentos elétricos, aeronaves, petróleo e bens imóveis. 67 Atualmente, as companhias do Grupo Mitsubishi atuam em diversos setores da indústria japonesa, tais como: Mitsubishi Chemical Corporation (química), Mitsubishi Electric Corporation (aparelhos elétricos e eletrônicos, informação, comunicação e tecnologia da informação), Mitsubishi Gas Chemical Company Incorporated (química, energia, meio ambiente e pesquisa), Mitsubishi Heavy Industries (pesquisa, energia, equipamentos industriais e meio ambiente), Mitsubishi Materials Corporation (metais não ferrosos), Mitsubishi Motors Corporation (automobilística), Mitsubishi Paper Mills (papel) Mitsubishi Plastics, (química), Mitsubishi Rayon (química e têxtil), Mitsubishi Steel (produtos de aço e produtos metálicos), Nippon Oil Corporation (energia) (MITSUBISHI, 2003). A Mitisubishi Gas Chemical e a Mitisubishi Heavy Industries Ltd em conjunto com as empresas Itochu e JGC formaram uma joint venture, resultando na companhia Japan DME Ltd (ITOCHU, 2002). O projeto tem como objetivo aproveitar parte das reservas de gás australianas para produzir energia limpa (DME) para exportação para o Japão e outros países asiáticos. O projeto já foi aprovado pelo governo Australiano, com previsão de conclusão da planta em 2006 (AIR PRODUCTS, 2002). O Investimento total previsto é de 550 milhões de dólares, com uma capacidade de produção de 4000 - 7000 toneladas métricas por dia, e uma receita estimada entre 150 a 260 milhões de dólares anuais. O objetivo é utilizar o DME como um combustível para centrais elétricas no Japão. O projeto já foi aprovado pelo governo Australiano, com previsão de conclusão da planta em 2006. 6.3.1.2. Tecnologia Patenteada pelas Empresas do Grupo Mitsubsihi Conforme verificado anteriormente, as empresas do Grupo Mitsubishi, destacaram-se na liderança de publicações de patentes. Analisando-se algumas das referências obtidas, verificou-se que a Mitsubishi Jukogyo KK detém a concessão de uma patente em 1994, que se refere a um método de purificação de óxido de nitrogênio contido nos gases de 68 exaustão de veículos, pela adição de compostos orgânicos ao gás, em contato com um catalisador. Com este processo, o NOX dos gases de exaustão é reduzido eficientemente. O DME encontra-se entre as alternativas de produtos orgânicos que podem ser utilizados (MITSUBISHI JUKOGYO, 1994). Em 1999, detectou-se a publicação de uma patente da Mitsubishi Eletric Corporation, referente ao uso do DME como combustível em baterias portáteis, utilizadas para o suprimento de energia em veículos elétricos (MITSUBISHI ELETRIC, 1999). No ano 2000, uma nova patente é concedida para esta empresa, que se refere à mesma aplicação (MITSUBISHI ELETRIC, 2000). Em 2001, identificou-se a publicação de uma patente da Mitsubishi Jukogyo KK, que se refere ao uso de catalisadores para síntese do DME, que compreende o uso de um catalisador para a síntese do metanol e outro para a desidratação do metanol (MITSUBISHI JUKOGYO, 2001). Em 2001, verificou-se nova publicação da Mitsubishi Eletric Corporation, referente a um queimador, para uso em células de combustível, especialmente em veículos elétricos, sendo o DME um dos possíveis combustíveis utilizados (MITSUBISHI ELETRIC, 2001). No ano de 2002, foram publicadas duas patentes da Mitsubishi Jukogyo KK, em conjunto com a Mitsubishi Heavy que referem-se à fabricação do gás de síntese para a produção de gasolina, querosene, metanol e DME (MITSUBISHI HEAVY; MITSUBISHI JUKOGYO, 2002). No ano de 2002 detectou-se a publicação de uma patente da Mitsubishi Eletric Corporation, que se refere a um modificador para combustíveis a base de hidrocarbonetos, tais como DME, propano, butano e alcoóis como metanol e etanol (MITSUBISHI ELETRIC, 2002). No mesmo ano, nova patente foi publicada pela Mitsubishi Eletric Corporation, referente a um aparelho de controle de temperatura e umidade do gás em células de combustível, incluindo-se as células 69 de combustível a base de DME (MITSUBISHI ELETRIC, 2002). Detectou-se ainda em 2002, uma patente da Mitsubishi Eletric Corporation que refere-se à obtenção do DME a partir do metanol, envolvendo as etapas de obtenção do gás de síntese, produção do DME e destilação para separação da água e metanol não reagido (MITSUBISHI ELETRIC, 2002). Ainda em 2002, a Mitsubishi Materials obteve a concessão de duas patentes, onde uma se refere à síntese de produtos oxigenados tais como metanol e DME (MITSUBISHI MATERIALS, 2002). A segunda patente é referente ao equipamento para a síntese de produtos oxigenados, entre os quais o DME (MITSUBISHI MATERIALS, 2002). Identificou-se no ano de 2002, outra publicação da Mitsubishi Gas Chemical que refere-se à produção do DME envolvendo as etapas de transformação do gás de síntese em metanol e sua destilação para a obtenção do DME (MITSUBISHI GAS CHEMICAL, 2003). Em 2003, a Mitsubishi Gas Chemical obteve a concessão de uma patente que se refere à reforma catalítica do DME envolvendo uma mistura precursora contendo cobre, zinco, alumínio e alumina ativada. Apresenta como vantagem do processo, a geração de alta concentração de hidrogênio, que é utilizado para hidrogenação na síntese de amônia, e vários compostos orgânicos, refino de petróleo, desulfurização, em células a combustível, e como fonte de energia em motores de veículos (MITSUBISHI GAS CHEMICAL, 2003). No ano de 2003, verificou-se a publicação de duas patentes com a presença da Mitsubishy Jukogyo, onde uma se refere à reforma catalítica do DME para obtenção de hidrogênio (MITSUBISHI JUKOGYO, 2003). A Segunda patente publicada apresenta também a participação da Kansai Denryoku KK e refere-se à síntese do DME a partir do metanol em presença de catalisador de zirconia, sílica ou alumina (MITSUBISHI JUKOGYO; KANSAI DENRYOKU, 2003). 70 Detectou-se a publicação de uma patente em 2003, da Mitsubishi Heavy que se refere a produção do DME a partir do metanol. A invenção inclui o transporte do metanol a baixa temperatura e pressão atmosférica e conversão em DME no local de consumo (MITSUBISHI HEAVY, 2003). As empresas Mitsubishi Heavy, Mitsubishi Gas Chemical e Mitsubishi Jukogyo obtiveram a concessão de uma patente no ano de 2003, que se refere à produção do gás de síntese para a obtenção de metanol, gasolina e DME (MITSUBISHI HEAVY; MITSUBISHI GAS CHEMICAL; MITSUBISHI JUKOGYO, 2003). 6.3.2 . BP Amoco Corporation 6.3.2.1. Histórico e Informações Gerais Empresa resultante da fusão da British Petroleum Corporation com a Amoco Oil Corporation. Atua na exploração e produção de petróleo e gás, administração de oleodutos e gasodutos, terminais de processamento e exportação, e de processamento do gás natural liqüefeito (GNL). As principais áreas de atividade incluem os Estados Unidos, Reino Unido, Noruega, Canadá, América do Sul, África, o Oriente Médio e Ásia (BP AMOCO, 2004). Comercializam seus produtos em diversos países, com operações principalmente na Europa e América do Norte, atuando também na Austrália, parte do Sudeste Asiático, África, América do Sul e América Central. A BP Amoco é atualmente a terceira companhia de petroquímicos do mundo em termos de capacidade. Operam através de subsidiárias, joint venture, principalmente nos Estados Unidos e Europa, com crescimento das atividades na região da Ásia - Pacífico. Em 2002, criou o negócio de gás e energia com três metas principais: maximizar o valor dos produtos obtidos a partir do gás natural através das 71 atividades de comercialização; incrementar a produção do gás natural liqüefeito (GNL); agregar valor ao GNL e constituir um negócio renovável lucrativo (BP AMOCO, 2004). Tem atuado em conjunto com a Haldor Topsoe desde os meados da década de 1990, buscando a aplicação do DME como um combustível. A BP com uma estratégia global para o suprimento de energia, e a Haldor Topsoe, de origem dinamarquesa, como responsável pelo desenvolvimento de uma nova tecnologia de produção em grandes quantidades e a custo competitivo (JONES et al, 2001). Além deste fato, a BP está à frente da International DME Association, organização que tem como objetivo promover a conscientização e o uso do DME como combustível (IDA, 2004). 6.3.2.2. Tecnologia Patenteada pela BP Amoco Corporation Analisando-se algumas referências de patentes, verifica-se que as atividades de patenteamento da BP Amoco foram intensificadas a partir de 1996, detectando-se neste ano, uma primeira patente em parceria com a Haldor Topsoe, referente à composição de um combustível com bom desempenho de combustão que compreende DME, metanol e água. A composição possui um alto valor energético, com boas características de ignição. Trata-se de um combustível líquido, estável tanto em uso quanto durante a estocagem (BP CORPORATION; AMOCO CORPORATION; HALDOR TOPSOE, 1996). Uma outra publicação de patente em 1996 refere-se à reforma do DME, através do contato com uma corrente de vapor do DME com catalisador contendo cobre e níquel na forma elementar. A corrente produzida é utilizada para geração de energia (AMOCO CORPORATION, 1996). Verifica-se em 1997 a publicação de uma patente que se refere à vaporização de uma mistura em fase líquida para produzir combustível gasoso que compreende DME e propano para uso em motores de ignição interna. A 72 ignição ocorre através da vaporização de uma mistura líquida que compreende 10-30% de DME, 70-90% de propano através da passagem do ar e o combustível gasoso pelo cilindro do motor (AMOCO CORPORATION, 1997). Ainda em 1997 verifica-se a publicação de outra patente que se refere à reforma do DME para a geração de energia mecânica, que compreende a passagem de vapor contendo DME sobre catalisador de cobre ou zinco, para produzir um vapor rico em monóxido de carbono, hidrogênio e dióxido de carbono. Cita-se como vantagem que este processo pode ser integrado a uma planta de geração de energia (AMOCO CORPORATION,1997). Verifica-se em 1999 a publicação de uma patente que se refere à composição de um combustível para a geração de energia que compreende uma mistura de DME, alcool e hidrocarbonetos (BP AMOCO CORP, 1997). Ainda em 1999 constata-se a publicação de uma patente que se refere à um combustível para motores ciclo diesel, contendo DME, metanol e água (AMOCO CORPORATION, 1999). Verifica-se também a atuação da empresa na conversão de produtos oxigenados, incluindo o DME, em hidrocarbonetos líquidos para uso em gasolina de alta octanagem e como substituto ao diesel. 6.3.3. Exxon Mobil Corporation 6.3.3.1. Histórico e Informações Gerais Empresa resultante da fusão da Exxon e a Mobil, as quais se originaram no século XIX, quando a indústria americana estava prosperando em vários setores tais como: aço e vias férreas. Nesta época, a indústria de petróleo, ainda jovem, passou também a crescer com a demanda para querosene, lubrificantes e graxas. 73 Após a segunda guerra mundial, as companhias antecessoras da Exxon Mobil adquiriram conhecimento para transformar subprodutos de refinaria em vários produtos petroquímicos básicos e derivados. A Mobil Chemical Company foi estabelecida em 1960 e a Exxon Chemical Company se tornou uma organização mundial em 1965. Em 1998, a Exxon e a Mobil assinaram um acordo para fusão definitiva formando uma nova companhia denominada Exxon Mobil Corporation. A fusão foi completada em novembro de 1999, e a partir deste momento, as duas companhias químicas passam a combinar suas operações dentro da Exxon Mobil Chemical. As atividades da Exxon Mobil Corporation englobam tecnologia de perfuração de poços, refino e suprimento de petróleo bem como a comercialização de combustíveis. Abrange também, a comercialização de lubrificantes convencionais e sintéticos, bem como outras especialidades derivadas do petróleo. Atua na exploração e produção de petróleo e gás natural em vários países do mundo. A Exxon Mobil Chemical é uma das maiores companhias petroquímicas mundiais. É uma empresa integrada e um fornecedor global de olefinas, polietileno, polipropileno, plastificantes, lubrificantes sintéticos, aditivos para combustíveis e lubrificantes, catalisadores e outros produtos petroquímicos (EXXON MOBIL , 2004). 6.3.3.2. Tecnologia Patenteada pela Exxon Mobil Através da análise de algumas referências obtidas, observa-se que a primeira publicação de patente desta empresa, para o uso do DME como combustível ocorreu na Europa em 1981, através da Mobil Oil Corporation. Tratase de um processo para geração de energia a partir do carvão (ou outros hidrocarbonetos sólidos) compreendendo a gaseificação do carvão em presença 74 de vapor e oxigênio para produção do gás de síntese, passagem de parte do gás de síntese por um compressor de turbina para gerar eletricidade e produzir ar comprimido, remoção do enxofre e do nitrogênio do gás de síntese restante e conversão catalítica em DME. O gás não reagido é reciclado ao estágio de conversão catalítica. O DME obtido é transferido para a zona de estocagem e posteriormente para um compressor de turbina para geração de eletricidade. O DME propicia uma reserva de combustível que pode ser estocado e utilizado para geração de energia em momentos de pico (MOBIL OIL CORPORATION, 1981). Em 1983 verifica-se uma patente, também da Mobil Oil Corporation, para a produção de uma mistura rica em aromáticos (benzeno , tolueno e xileno). Esta mistura é obtida pela conversão de combustíveis fósseis (carvão, óleo de xisto e resíduo de petróleo) em gás de síntese, e posterior conversão do gás de síntese em hidrocarbonetos oxigenados, seguido do contato dos oxigenados com catalisador de zeólita para produzir uma corrente de hidrocarbonetos e contato desta corrente com um catalisador sílica/alumina. As etapas de obtenção dos oxigenados é apontada como uma maneira efetiva e convencional contendo pelo menos 20% de produtos tais como metanol e/ou DME (MOBIL OIL CORPORATION, 1983). Em 1984, é concedida uma patente para a Exxon que se refere à um combustível com chama luminosa, composto de uma mistura contendo aromáticos e frações saturadas de olefinas e DME (EXXON RESEARCH ENGINEERING CO, 1984). Em 1985 verifica-se a publicação de uma patente da Mobil Oil Incorporated referente a um processo catalítico para a conversão de produtos oxigenados (metanol e DME) em hidrocarbonetos ricos em olefinas. A conversão ocorre utilizando leito fluidizado, em condições que minimizam a produção de eteno e aromáticos. Apresenta-se como vantagem o fato do processo ser específico para 75 a produção de olefinas e subsequente conversão a combustíveis destilados (MOBIL OIL CORPORATION, 1985). Ainda em 1985, identifica-se a publicação de uma patente pela Mobil Oil Incorporated referente a um processo de produção integrada de combustível a partir do metanol através da desidratação e oligomerização, com uso de catalisador de zeólita sem remoção do intermediário e hidrotratamento final. Apresenta-se como vantagem, o fato do metanol e do DME poder ser convertido a um destilado de elevado número de cetanas, excelente como substituto ao deisel (MOBIL OIL CORPORATION, 1985). Em 1986, detecta-se uma patente publicada pela Mobil Oil Corp, referente ao processo multi estágio para conversão de produtos oxigenados (metanol ou DME) em hidrocarbonetos líquidos para uso como combustível, especialmente gasolina (MOBIL OIL CORPORATION,1986). Uma nova patente para conversão de oxigenados em hidrocarbonetos líquidos é publicada pela Mobil Oil Corporation em 1987, especialmente para a transformação de metanol ou DME em gasolina de alta octanagem, através de um processo integrado, utilizando três zonas de reação (MOBIL OIL CORPORATION, 1987). Em 1988, verifica-se a publicação de mais uma patente da Mobil Oil Corporation para a conversão de metanol em hidrocarbonetos líquidos. O processo utiliza dois estágios catalíticos, sendo o primeiro zeólita, e o segundo estágio para reação de obtenção de iso alquenos e posteriormente metanol para a produção de alquil éteres, entre os quais o DME (MOBIL OIL CORPORATION, 1988). No ano de 1990, verifica-se mais uma publicação de patente da Mobil Oil Corporation para a conversão de oxigenados em hidrocarbonetos líquidos. Apresenta-se como vantagem, a conversão do metanol e DME em combustíveis 76 líquidos, particularmente destilados, com recuperação de etileno (MOBIL OIL CORPORATION, 1990) 6.3.4. NKK Corporation - Grupo JFE (Japan Future Enterprise) 6.3.4.1. Histórico e Informações Gerais A NKK Corporation foi fundada em 1912 como a primeira empresa fabricante de tubos sem costura no Japão. Posteriormente expandiu-se nos segmentos industriais de construção naval, fabricação de aço, construção, maquinaria industrial, e engenharia. Em 2003, os negócios da NKK Corporation e da Kawasaki Corporation passam a ser estabelecidos sob a JFE (Japan Future Enterprise), sendo reorganizados nos seguintes segmentos industriais: JFE Steel Corporation (aço), JFE Engineering Corporation (engenharia), JFE Urban Development Corporation (desenvolvimento urbano), Kawasaki Microelectronics, Inc (semicondutores), JFE R&D (pesquisa e desenvolvimento) (JFE, 2003). 6.3.4.2. Tecnologia Patenteada pela NKK Corporation A primeira publicação de patente da NKK Corporation ocorreu em 1997 e se refere ao processo de preparação de um catalisador de alumina, e ao processo de obtenção do DME (NKK CORPORATION, 1997). Em 1998, foram publicadas quatro patentes, sendo primeira referente a uma bateria empregada em planta de geração de energia, na qual o DME é utilizado como combustível (NKK CORPORATION, 1998). A segunda se refere à um processo de produção do DME utilizando os gases gerados em siderurgia (NKK CORPORATION, 1998). A terceira trata de um motor diesel para uso do DME como principal combustível (NKK CORPORATION, 1998). A quarta também se refere à um motor para uso do DME, que dispõe de uma válvula que propicia o 77 descarte do DME remanescente no cárter em caso de obstrução do motor (NKK CORPORATION, 1998). No ano 2000, identificou-se a publicação de duas patentes, sendo a primeira referente a um motor diesel para uso do DME. Neste caso, o cilindro de injeção do motor contempla uma quantidade determinada do DME, de modo a especificar a máxima pressão de injeção de combustível (NKK CORPORATION, 2000). A segunda patente, também se refere ao uso do DME como combustível em motores. Neste caso, DME e água são aquecidos pelo calor do gás de exaustão em presença de um catalisador e o gás formado é utilizado como combustível em motores (NKK CORPORATION, 2000). Verificou-se no ano de 2001, a publicação de uma patente referente ao processo de síntese direta de obtenção do DME. Este processo utiliza o carvão como matéria prima básica, gerando o gás de síntese que posteriormente é transformado em DME (NKK CORPORATION, 2001). 6.3.5. Hino Motors 6.3.5.1. Histórico e Informações Gerais Empresa estabelecida em 1910 como Tokyo Gas Industry Co. Ltd. Atua na fabricação de veículos pesados tais como ônibus, veículos industriais e caminhões. Em 1913 teve a razão social modificada para Tokyo Gas and Eletric Industry Co. Em 1937 a divisão de automóveis foi consolidada com a Automobile Industry Co. Ltd e Kyodo Kokusan K.K passando a Tokyo Automobile Industry Co. LTD. Passou por uma nova mudança na razão social em 1941 tornando-se a Diesel Motor Industry Co., Ltd. (mais tarde Isuzu Motors Limited). Em 1942 a Hino Heavy Industry separou-se da Diesel Motor Industry Co., Ltd, passando em 1946 para Hino Industry Co., Ltd. 78 Em 1948 passou a Hino Diesel Industry Co., Ltd. com a introdução no mercado de veículos pesados (ônibus e caminhões). Em 1953 é estabelecida a Hino - Renault Sales Co. Ltd. Em 1959, com a fusão da Hino-Renault Sales Co. com a Hino Diesel Sales Co. foi renomeada para Hino Motors Sales Ltd. Em 1966 integrou-se com a Toyota Motor Co., Ltd. e Toyota Motor Sales Co. Ltd. Na década de 1970 estabeleceu-se na Bélgica, Filipinas e Malásia. Em 1984, formou uma parceria com a Kuozui Motors, Ltd., entrando no mercado dos Estados Unidos em 1985 através da subsidiária Hino Diesel Inc. Desenvolveu o primeiro motor híbrido em 1989, um sistema a diesel e elétrico. Na década de 90 estabeleceu-se na Austrália, Vietnã e Tailândia. Em 2001 tornou-se uma subsidiária da Toyota Motor Corporation e em 2002, assinou um acordo de cooperação com a Scania (HINO MOTORS, 2004). 6.3.5.2. Tecnologia Patenteada pela Hino Motors Avaliando-se as referências de patentes obtidas, verificou-se a publicação de duas primeiras patentes da Hino Motors no ano de 1999. Ambas se referem à um lay out da entrada de combustíveis em motores movidos a DME (HINO MOTORS LTD, 1999). No ano de 2003, foram publicadas cinco patentes. Todas se referem à diferentes modificações em aparelhos para suprimento de combustível (DME) em motores (HINO MOTORS LTD, 2003). 6.3.6. Haldor Topsoe 6.3.6.1. Histórico e Informações Gerais A Haldor Topsoe é uma empresa de origem dinamarquesa, especializada na produção de catalisadores heterogêneos e projetos de plantas baseadas em processos catalíticos. Define-se como uma empresa de tecnologia de catalisadores. As áreas de atuação incluem a indústria de fertilizantes, a indústria química e petroquímica, refinarias e geração de energia. 79 Fundada em 1940, produziu a primeira carga de catalisador de ácido sulfúrico em 1944. Em 1948 teve a primeira produção de catalisador de níquel, e no mesmo ano estabeleceu uma cooperação com a empresa Suíça Vargöns AB, para produção de um catalisador para síntese de amônia. Na década de 1950 iniciou a fabricação do catalisador para síntese de amônia. Nos anos 60 estabeleceu uma subsidiária em Nova Iorque, a Haldor Topsoe Incorporated, e adquiriu no Texas, Estados Unidos, a área onde dispõe hoje, de uma planta de catalisador. Em 1968 abriu um escritório de representação em Tóquio, Japão. No mesmo ano, colocou em operação o primeiro reformador a vapor em grande escala. Em 1972 a companhia foi transformada em uma holding, tendo a Snamprogetti e o Dr. Haldor Topsoe como acionistas. Em 1974 a companhia adquiriu o atual escritório na Dinamarca. Na segunda metade da década de 1970, instalou um novo laboratório de P&D, e transferiu a planta de síntese de amônia da Suíça para a Dinamarca. Na primeira metade da década de 1980, construiu uma planta de catalisador de ácido sulfúrico no Texas abriu um escritório de representação na Índia. Na segunda metade da década de 1980, uma nova planta para produção de catalisador de refinaria entrou em operação no Texas. Ainda na década de 1990, iniciou as atividades de pesquisa na Rússia, estabelecendo uma empresa de engenharia e construiu uma planta de alumina na Dinamarca, a subsidiária Zao Haldor Topsoe. Em 1996 abriu uma divisão de tecnologia de refino em Los Angeles. No ano 2000, adquiriu a empresa Skaelskor na Dinamarca visando a uma expansão da capacidade de produção de catalisador. Em 2002 iniciou a produção de SOFC (solid oxide fuell cell) (HALDOR TOPSOE, 2004) 80 6.3.6.2. Tecnologia Patenteada pela Haldor Topsoe Analisando-se a tecnologia patenteada pela Haldor Topsoe, verifica-se em 1996, a publicação de uma patente que se refere à preparação do DME grau combustível. O processo consiste na transformação do gás de síntese em DME, metanol e água, e posterior destilação para separação do DME (HALDOR TOPSOE, 1996). Verifica-se em 1997, a publicação de uma patente que se refere ao uso do DME como combustível. Cita-se como vantagem, a melhoria da eficiência na geração de energia em turbinas a gás (HALDOR TOPSOE, 1997). Em 2001, verifica-se a publicação de uma patente que trata da obtenção de uma mistura DME / metanol, a qual, segundo os autores, se constitui num produto de menor custo do que o DME puro, o que o qualifica para muitas aplicações industriais, tais como geração de H2 para células a combustível. Essa patente trata basicamente da obtenção de DME em pelo menos duas etapas, isto é, síntese do metanol e a sua posterior desidratação (HALDOR TOPSOE, 2001). 6.3.7. Air Products & Chemicals 6.3.7.1. Histórico e Informações Gerais Fundada em 1940, em Detroit Michigan, com o conceito de produção e venda de gases industriais, principalmente o oxigênio. Atualmente a Air Products atende aos clientes em tecnologia, energia, cuidados pessoais e mercados industriais em nível mundial, com um único portfólio de produtos e serviços, fornecendo gases atmosféricos, processos, gases especiais, produtos de desempenho e intermediários químicos. É uma empresa global no fornecimento de hidrogênio, hélio e especialidades químicas . Após passar por vários processos de diversificação, na década de 1990 a empresa sai de alguns negócios, reforçando a estratégia da companhia em 81 químicos de focar na linha de produtos onde a Air Products detinha uma posição de liderança de mercado e perspectivas de crescimento lucrativo (AIR PRODUCTS, 2004). 6.3.7.2. Tecnologia Patenteada pela Air Products A primeira publicação de patentes da Air Products referente ao DME, foi identificada no ano de 1989 e se refere à um processo de obtenção do DME a partir do gás de síntese utilizando um catalisador sólido em um líquido inerte. Destaca-se como o aperfeiçoamento do processo, o uso de um único catalisador ou uma mistura catalítica suspensa em um meio líquido utilizando um reator de três fases. O catalisador em geral compreende um componente da síntese do metanol e um componente da desidratação, por exemplo, alumina, sílica-alumina, zeólita, ácido sólido ou uma resina de troca iônica (AIR PRODUCTS & CHEMICALS INC, 1989). Em 1991, verificou-se a publicação de uma patente que também se refere ao processo de obtenção do DME em uma etapa. Compreende a reação do gás de síntese em presença de um catalisador sólido para produzir o metanol, que reage em presença de um catalisador de desidratação para produzir o DME. O sistema catalítico pode envolver um único catalisador ou uma mistura catalítica em meio líquido em um reator de três fases, operado para manter uma efetiva taxa de metanol. Envolve também a geração de eletricidade por um gaseificador integrado de ciclo combinado, produzindo um estoque de combustível para momentos de picos de energia. O processo em fase líquida em uma etapa apresenta a vantagem de ser mais flexível, e requer apenas um reator (AIR PRODUCTS & CHEMICALS INC, 1991). Verifica-se em 1999, a publicação de uma patente que se refere ao ciclo combinado de gaseificação com co-produção de energia elétrica e um ou mais produtos químicos ou combustíveis líquidos obtidos a partir do gás de síntese. A energia elétrica é produzida através de um gerador dirigido por um sistema de 82 turbina de combustão onde o ar interno é comprimido em um compressor e aquecido sob pressão. O gás é expandido através de uma turbina de expansão para o gerador. Uma porção do gás é reagido exotermicamente na zona de reação para produzir produtos químicos ou combustíveis líquidos (AIR PRODUCTS & CHEMICALS INC, 1999). No ano 2000, verifica-se a concessão de uma patente que se refere ao processo para a síntese do DME em uma etapa. O processo envolve a introdução do metanol na corrente de alimentação do reator para manter uma dada concentração de metanol durante a reação de conversão do gás de síntese em DME e metanol. O processo apresenta como vantagem a manutenção da alta concentração de metanol. Desta forma, obtém-se uma alta estabilidade do catalisador bifuncional, especialmente quando a reação ocorre em fase líquida (AIR PRODUCTS & CHEMICALS INC, 2000). 6.4. As Empresas e o Papel Funcional da Inovação: Conforme o conceito de Von Hippel (1988), a lógica dos papéis funcionais da inovação sugere como os atores envolvidos com o processo de inovação esperam se apropriar dos resultados: produzindo, utilizando (incorporando em seus produtos) e fornecendo. Com base na análise realizada na seção 6.3, foi possível identificar os setores industriais de atuação das empresas envolvidas com o processo de inovação do DME como combustível. Nesta seção, agrega-se ao grupo de empresas analisadas na seção 6.3, um outro grupo de empresas detectadas através dos indicadores e das fontes complementares de informação, para as quais se procedeu apenas à identificação dos setores industriais de atuação. Considerando-se o conceito de Von Hippel, procurou-se classificar estas empresas conforme os papéis funcionais da inovação. Neste sentido, as empresas potenciais fabricantes do combustível (DME) foram agrupados como produtoras; 83 as integrantes da indústria automobilística, fabricantes de componentes automotivos, e as da área elétrica e eletrônica foram consideradas como usuárias, as que atuam com o fornecimento de tecnologia, de equipamentos e de matériaprima foram classificadas como fornecedoras. Além dessas, outras relações funcionais podem ser possíveis, como por exemplo, os distribuidores. Na tabela 17 apresentam-se as empresas classificadas como potenciais produtoras e seu respectivo interesse estratégico no DME. Tabela 17 - Empresas potenciais produtoras do DME Setor Industrial Empresa de Atuação Interesse Estratégico no DME Petróleo e Gás British Petroleum Agregar valor aos e Petroquímica Exxon Mobil negócios de gás e petroquímico Química e Petroquímica Mitsubishi Gas Desenvolver novos Chemical negócios baseados no gás natural Química e Gases Air Products Concentrar recursos nos negócios de gases e químicos Aço, Engenharia, Semi NKK Corporation Condutores e Micro (JFE) Entrar em novo negócio Eletrônica Em um segundo grupo, foram classificadas as potenciais fornecedoras deste processo de inovação. Neste caso, foram consideradas as empresas que podem atuar não somente como fornecedoras de matéria-prima, mas também aquelas que participam do processo com o fornecimento de tecnologia e de equipamentos. Na tabela 18 ilustra-se esta classificação, e destaca-se novamente 84 a inclusão das empresas de petróleo e gás neste grupo, visto que estas empresas além de poderem atuar como produtoras, podem também se posicionar como fornecedora da matéria-prima, no caso, o gás natural. Tabela 18 - Potenciais fornecedoras para os produtores de DME Setor Industrial de Empresa Interesse Estratégico no DME Atuação Petróleo e Gás e Petroquímica British Petroleum Exxon Mobil Tecnologia de Catalisadores Projeto, construção e instalação de plantas industriais Fabricação de equipamentos industriais Haldor Topsoe Toyo Engineering Lurgi AG Mitsubishi Heavy Agregar valor aos negócios de gás e petroquímico Fornecer tecnologia para síntese do DME Fornecer tecnologia para síntese do DME Fornecer equipamentos para a produção e uso do DME As empresas classificadas como potenciais usuárias na relação funcional da inovação serão apresentadas na tabela 19. Tabela 19 - Empresas potenciais usuárias do DME como combustível Setor Industrial de Atuação Automobilística Empresa Interesse Estratégico no DME Isuzu Motors, Hino Motors Adequar suas linhas de Ford Motor, Mitsubishi produtos ao uso do DME Motor, Toyota Jidosha KK como combustível Fabricação de Riken Kogyo KK Adequar suas linhas de Componentes produtos ao uso do DME Automotivos como combustível Fabricação de Mitsubishi Eletric Adequar suas linhas de Equipamentos Elétricos e Toshiba KK produtos ao uso do DME Eletrônicos como fonte de energia Analisando-se as três tabelas, verifica-se que há uma distribuição nítida de papéis funcionais da inovação, destacando-se a posição vantajosa das empresas 85 produtoras de gás natural que podem exercer o papel tanto de fornecedora quanto de produtora. Verifica-se que a fonte de inovação não está somente no interior das potenciais produtoras como por exemplo NKK Corporation, Air Products, e Mitsubishi Gas Chemical, mas também no interior das empresas automobilísticas como Hino Motors, Ford Motor, Mitsubishi Motor, entre outras. Desta forma, constata-se a necessidade, por exemplo, de uma empresa como a NKK Corporation (potencial produtora) estabelecer relações com a Hino Motors (potencial usuária), criando-se assim, uma relação de produtor-utilizador. Da mesma forma, uma fornecedora de tecnologia como a Haldor Topsoe necessita estabelecer relações com uma potencial produtora como a BP Amoco. Destaca-se o caso particular do Grupo Mitsubishi onde uma relação fornecedor- produtor-utilizador pode ser estabelecida dentro do mesmo grupo: Misubishi Heavy (fornecedora de equipamentos) com a Mistsubishy Gas Chemical (potencial produtora de DME) com a Mitsubishi Motor (potencial usuária). 6.5. Conclusões • Através da análise dos principais atores envolvidos, é possível concluir que o movimento de proteção da tecnologia referente ao uso do DME como combustível está ocorrendo não somente nas empresas que atuam na área de petróleo e gás, como também em empresas químicas, de equipamentos e automobilística. • Verifica-se que empresas potenciais fornecedoras e produtoras do DME como BP Amoco e Exxon Mobil • buscam a agregação de valor aos negócios do gás. As potenciais produtoras como a NKK Corporation visam a entrada em um novo negócio. A Air Poducts tem como interesse estratégico no DME, concentrar recursos nos negócios de gases e químicos e a Mitsubsihi Gas Chemical desenvolver novos negócios baseados no gás natural. 86 • O principal interesse da Haldor Topsoe e Toyo Engineering está focado no fornecimento de tecnologia para a produção do DME. • As potenciais usuárias, integrantes da indústria automobilística e da indústria de equipamentos elétricos e eletrônicos visam a adequação de seus produtos ao novo combustível - o DME. • Conforme Von Hippel (1988), a fonte de inovação não está somente no interior das potenciais produtoras, mas também no interior das empresas usuárias. Neste contexto, constata-se a necessidade do estabelecimento de relações estreitas do tipo produtor - usuário - fornecedor de modo a viabilizar o processo de inovação. Neste sentido, uma coordenação do processo de inovação tornase necessária de modo a gerir as diferentes relações funcionais detectadas. 87 CAPÍTULO 7 PRINCIPAIS MOTIVAÇÕES E INICIATIVAS EM NÍVEL MUNDIAL - O MODELO DO JAPÃO E AS ESTRATÉGIAS DE INOVAÇÃO 7.1. Introdução: Neste capítulo apresentam-se as principais motivações e iniciativas identificadas em nível mundial, visando ao desenvolvimento do DME como combustível. Na análise aqui apresentada, consolidam-se os resultados alcançados com o estudo de prospecção com os obtidos através das fontes complementares de informação que envolvem: anais de eventos, relatórios de órgãos governamentais, informações de associações especializadas entre outras. Na seção 7.2 apresentam-se as atividades identificadas nos Estados Unidos e Europa. Uma análise das motivações e iniciativas na Rússia são apresentadas na seção 7.3. As atividades e motivações para o desenvolvimento do DME no Irã são apresentadas na seção 7.4. Em seguida, na seção 7.5 apresenta-se um panorama das iniciativas identificadas na Índia. Na seção 7.6 analisam-se as principais motivações e iniciativas na Coréia do Sul. Um panorama do desenvolvimento do DME na China é apresentado na seção 7.7. Na seção 7.8, apresentam-se não somente as iniciativas e motivações identificadas no Japão, como também o modelo de inovação e as estratégias de inovação. 7.2. O DME nos Estados Unidos e Europa As atividades nos Estados Unidos estão atualmente voltadas, principalmente para adaptação de motores diesel para o uso do DME. Nesse contexto, destacam-se as ações da Universidade do Estado da Pensilvânia, sob o patrocínio da Air Products, DOE (U.S.Department of Energy) e Pennsilvania Department of Environmental Protection (AIR PRODUCTS, 2002). Verifica-se também a atuação da empresa AVL Powertrain Technologies com atividades de 88 desenvolvimento na adequação de motores de veículos leves (carros de passeio) e pesados (ônibus e caminhões) (MCCANDLESS,2004). A presença dos demais países europeus no desenvolvimento do DME é percebida através da importante participação de empresas européias no fornecimento de tecnologia relacionado ao uso e principalmente produção do DME. Conforme apresentado no capítulo 6, estas empresas buscam oportunidades de negócios propiciados por este processo de inovação. Neste contexto, destacam-se não somente as atividades das empresas analisadas no presente trabalho, como Haldor Topsoe (dinamarquesa) e BP Amoco Corporation (britânica), como também outras não analisadas como a Lurgi (alemã) e Snamprogetti (italiana). Destacam-se ainda, as atividades em andamento na Suécia, que estão focadas na obtenção do DME a partir da biomassa (Bio-DME). Neste caso o foco está voltado para a questão ambiental e mais especificamente para a o efeito estufa. A idéia básica do projeto é comercializar o Bio-DME através do desenvolvimento da tecnologia de obtenção do gás de síntese a partir da biomassa. A aplicação nesse caso está voltada principalmente para a substituição do óleo diesel em veículos de transporte urbano. Neste sentido, estabeleceu-se em 2001, um consórcio sob a liderança da municipalidade de Växjö que tem desenvolvido esforços de modo a viabilizar essa proposta. Entre as empresas integrantes, do consórcio, destacam-se: Abengoa AS, AB Volvo, AGA Gas AB, Haldor Topsoe, Lantbrukarnas Riksförbund, Preem Petroleum AB, Sydkraft AB, Termiska Processer AB, Växjö Energi AB. O projeto teve como ponto de partida o aproveitamento de uma planta piloto de gaseificação existente em Värnamo, na Suécia. Tendo em vista o sucesso da planta piloto, estudos econômicos estão sendo conduzidos para uma planta de 89 com capacidade de 200.000 toneladas anuais de (SWEDISH NATIONAL ENERGY ADMINISTRATION, 2002). 7.3. O DME na Rússia A Rússia possui a maior reserva de gás natural do mundo, cerca de 1.680 trilhões de pés cúbicos, a segunda maior reserva de carvão, estimada em 173 bilhões de toneladas e a oitava reserva de petróleo, cerca de 60 bilhões de barris. Em 2002 a Rússia foi o maior produtor e exportador de gás natural do mundo, o segundo maior exportador de petróleo e o terceiro maior consumidor de energia. O crescimento do país tem sido sustentado nos últimos anos pela exportação de petróleo e gás (ENERGY INFORMATION ADMINISTRATION, 2004). No entanto, os campos produtores, especialmente, os de Tyumen, região onde se concentra a maior parte das reservas de gás e petróleo apresentam um alto grau de esgotamento, e por esse motivo é previsto um decréscimo na recuperação de gás natural. Para compensar, novos campos deverão ser colocados em operação. Estima-se que a maioria das novas reservas estarão localizadas em regiões distantes das redes de transmissão atuais. Desta forma as despesas com gasodutos serão extremamente altas, tendo em vista a instalação de novas tubulações e estações de compressão. Destaca-se ainda que o número de pequenos e médios campos remotos de gás natural na Rússia, cuja exploração não é economicamente viável, tem crescido constantemente. Além deste fato, o volume de gás associado que tem sido queimado na região de produção de petróleo tem apresentado um forte crescimento, o que produz um dano significativo à ecologia e economia do país (MIROSHNICHENKO; KISLENKO, 2003) Desta forma, algumas alternativas para o transporte do gás natural até o local de consumo têm sido consideradas na Rússia. Destacam-se entre elas, a 90 liquefação do gás e a fabricação de combustíveis líquidos entre os quais o DME (MIROSHNICHENKO; KISLENKO, 2003). Um outro ponto de motivação para o desenvolvimento do DME na Rússia está relacionado às questões ambientais. O interesse está ligado à possibilidade do uso do DME como substituto ao diesel, principalmente em grandes cidades como Moscou. Nesse contexto a empresa russa Sayanskkhimplast anunciou o projeto para a instalação de uma planta industrial de 250.000t/ano com início de construção previsto para 2005 (SAYANSKKHIMPLAST, 2004). 7.4. O DME no Irã As principais forças que movem o desenvolvimento do DME no Irã são decorrentes da larga disponibilidade de gás natural no país. Portanto, o uso do gás natural para a obtenção do DME consiste em uma oportunidade de valorização dessas reservas, propiciando também o aumento do consumo interno do gás natural (NASR, 2004). Neste sentido, entre as iniciativas identificadas no Irã, destaca-se o estabelecimento de uma joint venture entre a empresa dinamarquesa Haldor Topsoe e a Petrochemical Research and Technology, do Irã, escolhida pela Zagros Petrochemical Corporation para o projeto e fornecimento da tecnologia para implantação de uma planta de DME com capacidade de 800.000 t /ano a ser construída em Bandar Assaluyeh, Irã, com conclusão prevista para o ano de 2006. O processo de produção é baseado na tecnologia e catalisadores desenvolvidos pela Haldor Topsoe (ZAGROS, 2004). 7.5. O DME na Índia A Índia é o sexto país do ranking mundial no consumo de energia. O país, embora rico em carvão e abundantemente dotado de fontes renováveis de energia na forma de energia solar, eólica, hidráulica e bio energia, possui uma reserva 91 muito pequena de hidrocarbonetos (0,4% da reserva mundial). Como muitos outros países em desenvolvimento é um importador de energia, mais que 25% da energia primária necessária é importada principalmente na forma de petróleo cru e gás natural. É o quarto maior consumidor de GLP na Ásia, contabilizando cerca de 6 milhões de toneladas anuais. Com a perspectiva de um forte crescimento econômico, a demanda prevista para o GLP na Índia pode apresentar um crescimento de cerca de 70% nos próximos 5 anos, alcançando o patamar de 10 milhões de toneladas anuais. Apesar de haver uma previsão no incremento do suprimento local, estima-se um crescimento anual nas importações para 2,5 milhões de toneladas por ano até o final de 2005. Neste contexto, a Índia vislumbra a possibilidade de importação de DME do Oriente Médio, como uma oportunidade para suprir o déficit incremental previsto para o GLP. Por exemplo, uma planta de DME com uma capacidade de produção de 5.000 toneladas diárias poderia substituir cerca de 1,0 milhão de GLP importado (SANFILIPPO et al, 2004). Por outro lado, a Índia busca o aumento da sua capacidade de geração de energia, uma vez que a atual oferta encontra-se abaixo da demanda. Apesar de 80% da população ter acesso a energia elétrica, são constantes os cortes de energia. A baixa confiabilidade do sistema resulta em uma importante limitação ao crescimento econômico. Desta forma o governa planeja um aumento de quase 100% na capacidade instalada nos próximos 10 anos. Através das referências obtidas na base de aplicação comercial Chemical Business NewsBase, constatou-se que o Ministério de Petróleo e Gás Natural da Índia e organizações de pesquisa tais como: Indian Oil Corporation Limited (IOCL), o Gas Authority of India Limited (GAIL) e o Instituto Indiano de Petróleo vem buscando parcerias para viabilizar o desenvolvimento do DME com combustível alternativo. Para alcançar este objetivo, a Indian Oil Corporation iniciou 92 negociações com empresas japonesas, incluindo a Marubeni Corporation para o projeto de uma planta de 1,8 Milhão de toneladas/ano (IOC, 2002). O projeto da Indian Oil Corporation (IOCL) propõe a utilização do DME como insumo para geração de energia elétrica através de turbinas a gás convencionais, como a GE - 916IE. A planta seria localizada no Oriente Médio para suprir DME para geração de energia, cocção doméstica e combustível para transporte nos estados do Sudeste (Andrah-Prodesh, Tamil Nadu, Kerala e Karnataka). A possível localização da planta deverá ser no Qatar ou Irã (PETROCHEM, 2001). 7.6. O DME na Coréia do Sul A Coréia do Sul é um importante mercado de energia em nível mundial, sendo o quinto importador de petróleo e o segundo maior importador de gás natural liqüefeito (GNL). A introdução do gás natural na Coréia ocorreu em 1986 após os dois choques de petróleo ocorridos no século XX. O objetivo era, naturalmente, promover a diversificação das fontes de energia. Na última década a participação do gás natural na matriz energética coreana tem apresentado um crescimento significativo, passando de 3% em 1990 para 11% em 2002. Como conseqüência, a Coréia do Sul é atualmente, o segundo maior importador de gás natural do mundo (ENERGY INFORMATION ADMINISTRATION, 2003). Este rápido crescimento é atribuído a políticas governamentais de incentivo ao uso do gás natural, envolvendo a expansão da infra estrutura, da rede de distribuição e a construção de plantas de geração de energia a gás. A Coréia possui poucas reservas de gás natural, sendo essas estimadas em cerca de 6 bilhões de metros cúbicos (equivalente a 4 milhões de toneladas de GNL). O desenvolvimento do DME tem sido considerado como uma das 93 alternativas para o desenvolvimento de pequenos e médios campos de gás natural locais, além de uma possível alternativa a importação do GNL (JU et al, 2004). Neste contexto, A Korea Gas Corporation com o suporte do Ministério da Ciência e Tecnologia da Coréia, vem desenvolvendo tecnologia de obtenção de DME em uma etapa. Eles dispõe de uma planta piloto de 50Kg/dia de DME que operou com sucesso todo o ano de 2003. Atualmente, este processo está em fase de scale-up (JU et al, 2004). Diversas outras instituições tais como a Chonnam National University, Korea Institute of Energy Research e Chungbuk National estão envolvidas em atividades de P&D na área de DME, especialmente no campo da adaptação e aprimoramento de motores. A expectativa é que o DME possa ser utilizado na Coréia após o ano de 2010, como combustível para transporte, em mistura ao GLP para uso doméstico, para geração de energia elétrica ou ainda em células a combustível. 7.7. O DME na China Com a implementação da política de abertura para o mercado externo, a China alcançou um rápido crescimento econômico o que proporcionou a melhoria do padrão de vida de seus cidadãos. Em relação à estrutura de energia, a China é um dos poucos países que utilizam o carvão como a principal fonte de energia. Na figura 13 ilustra-se a participação das diversas fontes de energia na matriz energética da China no ano de 2003 (ZHEN, 2004). 94 Figura 13 - Principais fontes de energia na matriz energética da China em 2003 3% 7% 23% 67% Carvão Conforme relatório Petróleo Gás Natural elaborado pela Energia Hidráulica Força Tarefa para Estratégias Tecnológicas e de Energia da China (Task Force on Energy Strategies and Technologies – TFEST, 2002), foi estabelecida a meta para expansão da economia da China até o ano de 2020, concluindo-se que para atingir aos objetivos de crescimento propostos, a China não poderia continuar a expandir-se com a estrutura de energia atual, o que poderia acarretar a total dependência de importações de petróleo, além de aumentar os danos ao meio ambiente. Estes pontos foram a base para uma análise técnica específica para um modelo de energia integrada para a China. Uma das alternativas apontadas como opção tecnológica a curto e médio prazo (2006-2015) pelo relatório da Força Tarefa é o programa de modernização do emprego do carvão. Este programa refere-se ao uso da tecnologia de gaseificação para a produção do gás de síntese e conseqüente geração de combustíveis limpos para transporte, cocção e aquecimento, substituindo dessa forma a antiga tecnologia de combustão do carvão e a importação de petróleo. Neste contexto, o DME insere-se como uma alternativa energética, visto que é obtido a partir do gás de síntese. Como conseqüência desta política, atualmente já existe uma unidade pertencente ao Grupo Luthianhua produzindo DME (10.000t/ano), que opera com a síntese em duas etapas empregando tecnologia da Toyo Engineering, empresa 95 de origem japonesa. O DME, nesse caso, está sendo utilizado na cocção, em mistura com o GLP. Além deste fato, conforme pode ser observado na tabela 20 constataram-se entre as iniciativas de aplicação comercial identificadas na base Chemical Businees NewsBase, vários projetos de plantas industriais que visam a obtenção do DME, tendo o carvão como matéria-prima na maioria dos casos. Tabela 20 - Projetos de plantas industriais de DME na China Capacidade (toneladas/ano) 12.000 MatériaPrima Gás Natural Previsão de Partida Projeto Empresas Envolvidas Sichuan Xintai Fuel Gas Corporation, Aprovado Xinjiang Power Corporation, Sinopec e Liaoning Huajin Chemical Industrial Group (KUCHE, 2004). 300.000 Carvão 2005 Shandong Jiutai Chemical Industry 1.000.000 Carvão 2009 Science & Techonology Corporation (DIMETHYL, 2004) 110.000 Carvão 2005 Luthianhua Group - Tecnologia: Toyo Engineering - Desidratação do Metanol (DME, 2004) 100.000 Carvão 2005 Jiehua Chem Group Corporation, (JIEHUA, 2003) 830.000 Carvão - Ningxia Coal Industry Group Corporation em parceria com a China National Coal Group Corporation (NINGXIA, 2004). Vale destacar também que a China tem investido fortemente em pesquisa nessa área. Um indicador são os inúmeros artigos científicos publicados bem como as diversas patentes referentes à obtenção de DME em uma etapa (GE et al, 1998; LI et al, 1997; QI et al, 2001; DIMETHYL, 2004; CHINA, 1996; DALIAN, 1994). 96 7.8. O DME no Japão - Motivações - Iniciativas e Estratégias de Inovação Verificou-se através dos resultados obtidos na base de dados de patentes Derwent Innovation Index, a liderança absoluta do Japão, como detentor de 59% das publicações de patentes no período de 1971 a dezembro de 2004. Em função deste fato, optou-se no caso deste país, por avaliar não somente as principais motivações e iniciativas identificadas como também analisar as estratégias de inovação. 7.8.1. Motivações e Iniciativas Identificadas Segundo dados do Ministério da Economia Comércio e Indústria do Japão, a dependência de importações de petróleo do Oriente Médio, é um fator que afeta tanto ao Japão, quanto a Região da Ásia como um todo. Até o ano de 2001, a dependência de importações do Japão para o suprimento de energia era de cerca de 80%. O país reconheceu a sua fragilidade na estrutura de suprimento energético durante as duas crises do petróleo ocorridas em 1979 e 1985. Por conseqüência, um dos assuntos mais importantes na política energética do Japão é garantir a segurança no abastecimento energético, o que é indispensável à vida diária de seus cidadãos e de sua atividade industrial. Neste sentido, o Ministério Internacional de Indústria e Comércio do Japão, estabeleceu em 1994 como política energética, atingir simultaneamente os “3Es” : Energy Security (Segurança em Energia), Economic Growth (Crescimento Econômico) e Environmental Protection (Proteção Ambiental). Visando alcançar esta garantia na segurança no abastecimento energético, o Japão colocou em prática algumas políticas tais como: encorajar a introdução de fontes alternativas de energia, promover medidas de conservação de energia, diminuir a dependência de importações de petróleo, diversificar as fontes de 97 suprimento do Oriente Médio, manter um estoque estratégico de petróleo e outras medidas de emergência. Estas iniciativas já apresentaram bons resultados, visto que a participação do petróleo na matriz energética japonesa passou de cerca de 77,4% em 1973 para 53 % no ano de 2000 e 49,7 % no ano de 2002 . Na figura 14 ilustra-se a participação das diversas fontes de energia na matriz energética japonesa no ano 2000, onde o petróleo detinha uma participação de 53%. A meta do governo japonês é reduzir para aproximadamente 48 % a participação do petróleo na matriz energética em 2010. Figura 14 - Distribuição da matriz energética do Japão no ano 2000 3% 2%1% 12% 13% 53% 16% Petróleo Gás Natural Energia Hidráulica Geotérmica Carvão Energia Nuclear Outras Para atingir a meta proposta, uma das medidas adotadas pelo governo japonês tem sido promover o uso do gás natural. Neste cenário, o DME insere-se na política de desenvolvimento do gás natural, e um grande esforço tem sido conduzido no país para viabilizar a obtenção do DME a partir do gás natural, bem como difundir seu uso como combustível (MINISTRY OF ECONOMY TRADE AND INDUSTRY, 2001). 98 Alinhado a este cenário, estabeleceu-se em setembro de 2000, o Japan DME Forum, uma organização voluntária sob a orientação da Agência para Recursos Naturais e Energia - Ministério de Economia, Comércio e Indústria. Conforme já mencionado na capítulo 4, esta organização tem com objetivo, disseminar o DME para a sociedade japonesa bem como para países estrangeiros (JAPAN DME FORUM, 2004). Através da análise das referências obtidas na base de dados de aplicação comercial Chemical Business NewsBase, constatou-se entre as principais iniciativas identificadas no Japão, algumas alianças e parcerias envolvendo o desenvolvimento tecnológico e projetos de plantas industriais para a produção e comercialização do DME. No período de 1997 a 2000 a NKK Corporation trabalhou em colaboração com o Centro para Utilização de Carvão no Japão para construir e operar uma planta de piloto com capacidade de produção de 5 toneladas diárias. Em 2001, foi constituída a DME Development Corporation, uma empresa resultante de um consórcio formado pela empresa Total Fina Elf com várias empresas japonesas para atuar no projeto subsidiado pelo governo para desenvolver a tecnologia da síntese direta do DME. O consórcio foi formado para suprir um grande potencial de mercado na região da Ásia. Entre as empresas integrantes do consórcio japonês, destacam-se a NKK Corporation (Grupo JFE Japan Future Enterprise), Nippon Sanso Corporation, Toyota Tsusho Corporation, Hitachi, Ltd., Marubeni Corporation, Idemitsu Kosan Co., Ltd., INPEX Corporation, e LNG Japan Corporation, sendo a NKK Corporation a proprietária da tecnologia da síntese direta. Ainda em outubro de 2001 foi estabelecida a DME International Corporation, formada por membros do consórcio acima mencionado (exceto LNG Japan), para conduzir os estudos de viabilidade relacionados ao projeto, bem como a comercialização do produto (JAPAN CORPORATE NEWS, 2002). 99 No primeiro semestre de 2004, a DME Development concluiu com sucesso uma corrida experimental em uma planta piloto com capacidade de 100 toneladas/dia no Japão. A planta operou por 46 dias consecutivos, gerando cerca de 1240 toneladas de DME. Os dados obtidos nesta planta serão utilizados para avaliar a tecnologia com vistas a construção de uma planta industrial com 3.000 toneladas/dia de capacidade (cerca de um milhão de toneladas/ano) (INNOVATION, 2004). Além dos aspectos ligados à produção de DME, e conforme já mencionado no capítulo 6, a indústria japonesa tem desenvolvido trabalhos em diversas áreas, envolvendo a modificação de motores, uso em termoeléctricas, uso em célula a combustível, estudos referentes a transporte entre outras áreas. Neste contexto, o Japão detém uma posição de destaque com relação aos investimentos em P&D no sentido de viabilizar o uso do DME como combustível. 7.8.2. O Modelo do Japão e as Estratégias de Inovação Conforme os resultados apresentados anteriormente, verificou-se que o esforço no sentido de viabilizar o uso do DME como combustível neste país tem uma posição de destaque frente aos demais. Ressalta-se não somente a alta participação do país na publicação de patentes, como também a presença de empresas japonesas nas diversas fases do desenvolvimento, desde a pesquisa científica, até a fase de aplicação comercial. Conforme apresentado no capítulo 3, para gerir as incertezas do processo de inovação, Kline e Rosemberg (1986) ressaltam a importância da interação e do feedback em um processo de inovação. O modelo pode estar representando uma única empresa, ou um conjunto de empresas especializadas que se relacionam como clientes e fornecedores , ou ainda institutos de pesquisas e universidades que fazem parcerias como objetivo de produzir inovações. 100 Alinhado ao modelo de Kleine e Rosemberg (1986), destaca-se o sistema de inovação na indústria japonesa, onde o fluxo de informação horizontal é considerado como uma importante medida de cooperação. Um alto grau de integração entre pesquisa, projeto, desenvolvimento, administração, produção e marketing contribui para acelerar o processo de desenvolvimento (AOKI, 1988) . Este processo interativo e contínuo é enfatizado como o fator chave de tais sistemas. Uma outra característica do sistema de inovação japonês refere-se à rápida introdução de novas tecnologia e melhorias de produtos, o que é considerado como um forte benefício da adoção desse sistema (LASTRES 1993). Além das características mencionadas anteriormente, destaca-se no sistema de inovação do Japão, a ocorrência de interações não somente entre pessoas de diferentes áreas de uma empresa, como também entre diferentes empresas. Esta integração externa reforça a capacidade de adaptação à mudanças no mercado. No Japão, a integração vertical e colaboração, mais do que fusões e aquisições, tem sido importantes medidas para adquirir e desenvolver capacidades em novas áreas. Uma grande parcela do sucesso japonês é função do modelo de competição baseado em agrupamentos e integração vertical de grupos de empresas. Além deste fato, o fluxo de informação horizontal é considerado como uma importante característica na cooperação entre empresas, proporcionando o relacionamento entre produtores, fornecedores, usuários e o governo. Um outro ponto de destaque é o papel que tem desempenhado o governo japonês e sua contribuição para o crescimento econômico do país. Cita-se como outra característica do sistema de inovação no Japão, a colaboração entre o governo e grandes empresas, como responsável pelo forte crescimento da indústria japonesa no período pós guerra. Ressalta-se a atuação do governo 101 como um importante agente neste sistema, através do estabelecimento de regras e exercendo um papel de liderança no sistema de inovação (LASTRES, 1993). Uma outra forte característica do sistema é o estabelecimento de associações na indústria japonesa, que tem sido considerado como de grande importância no desenvolvimento econômico. Essas associações exercem um papel central, funcionando como um elo entre as indústrias e facilitando o fluxo da informação. 7.8.2.1. A Estratégia de Inovação e a Cooperação Tecnológica em Redes de Empresas e o Japan DME Forum (JDF): Conforme apresentado na seção 7.7, o Japão é um país com uma forte dependência de importações de petróleo, tendo reconhecido sua fragilidade durante as duas crises de petróleo ocorridas em 1979 e 1985. Como já visto, um dos assuntos mais importantes na política energética do Japão é garantir a segurança no abastecimento energético. Para atingir este objetivo, uma das alternativas estabelecidas na política energética do país é o desenvolvimento do uso do gás natural, incluindo-se a transformação química do gás natural em DME. Entre os esforços no sentido de desenvolver e difundir o uso do DME como combustível, destaca-se a forte característica do sistema de inovação no Japão, onde uma associação, o Japan DME Forum, exerce um papel central de coordenação, funcionando como um elo entre os diversos atores, facilitando o fluxo da informação através de um processo de cooperação. O JDF é uma associação sob a orientação da Agência para Recursos Naturais e Energia do Ministério de Economia, Comércio e Indústria. Destaca-se portanto, neste processo, uma outra característica do sistema de inovação no Japão, onde o governo funciona como um importante agente neste sistema, atuando com o estabelecimento de políticas e exercendo um papel de liderança. Entre as atuações do JDF cita-se a implementação de investigações referentes a produção, transporte, utilização, tecnologia e regulação ambiental. Na tabela 21 apresentam- 102 se os principais atores integrantes da direção do JDF e nas tabelas 22 e 23 as principais organizações corporativas que fazem parte do JDF. Tabela 21 - Principais atores integrantes da Direção do Japan DME Forum Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Itochu Corporation Iwatani International Corporation Osaka Gas Co., Ltd. Center for Coal Utilization, Japan Japan Petroleum Exploration Co., Ltd. Chiyoda Corporation Electric Power Development Co., Ltd. Japan Gas Chemical Corporation Nippon Oil Corporation JFE Holdings (NKK Corporation) Hitachi, Ltd. Marubeni Corporation Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 103 Tabela 22 - Organizações corporativas integrantes do Japan DME Forum International DME Association JFE Chemical Corporation Iino Lines Isuzu Motors Limited Idemitsu Kosan Co Inpex Corporation Ube Industries IAE (Institute of Applied Energy) NKK Trading Inc. Ebara Corporation Kawasaki Kisen Kaisha Kawasaki Heavy Industries Kansai Electric Power Co. Kuribayashi Steamship Co. Cosmo Gas Co. Shikoku Research Institute Inc. Sinanen Co., Ltd. Mitsui O.S.K. Lines Suzuyo Shoji Corporation Sumitomo Metal Industries Sumitomo Corporation Sumitomo Seika Chemicals Co., Japan Coal Energy Center Takuma Co. Chuo Precision Industrial Co., Central Research Institute of Electric Power Tokyo Gas Co. Toshiba Corporation 104 Tabela 23 - Outras organizações integrantes do Japan DME Forum Toho Gas Co., Ltd. Toyo Engineering Corporation Total Fina Elf Corporation Toyota Tsusho Corporation. Nishimatsu Construction Co., Ltd. Nissan Motor Co., Ltd. Japan LPG Association Nippon Sanso Corporation. Nippon Sharyo, Ltd. Nippon Yusen Kabushiki Kaisha NIYAC Corporation Babcock-Hitachi K.K. Hamai Industries Limited Hino Motors, Ltd. Mitsui Oil & Gas Co., Ltd. Mitsubishi Materials Corporation Yanmar Co., Ltd. Yokogawa Electric Corporation Federation of Japan LPG Bosch Automotive Systems Itochu Enex Co., Ltd. Nichias Co., Ltd. Mitsubishi Kakoki Kaisha, Ltd. Kitakyushu Foundation Kokuka Sangyo Co., Ltd Sumitomo Chemical Co.,Ltd. Chubu Electric Power Co.,Inc. International Development Engineering Society (IDES) 105 Voltando-se à classificação realizada no capítulo 6, de acordo com o conceito de Von Hippel (1988), verifica-se entre os integrantes do JDF, potenciais produtores como a Mitsubishi Gas Chemical e NKK Corporation (JFE), potenciais fornecedores como Toyo Engineering e Mitsubishi Heavy Industries e potenciais usuários como Hino Motors, Isuzu Motors, Toshiba Corporation entre outros. Todos estes atores estão inseridos na estratégia de cooperação através de redes de empresas. Destaca-se como um ponto importante nesta estratégia de cooperação a possibilidade de tirar proveito de uma complementaridade de informações que podem ser disponibilizadas e compartilhadas através da relação produtor e utilizador, o que não ocorre se um processo de desenvolvimento conjunto não é estabelecido (BOMTEMPO, 1999). Conforme o conceito de ativos complementares (TEECE, 1992) apresentado no capítulo 3, o processo de inovação exige a mobilização de capacidades que estão além das possibilidades da empresa que iniciou o processo, citam-se duas classes de complementaridade que podem ser distinguidas como a complementaridade do comprador ou usuário e a complementaridade do fornecedor. De acordo com Von Hippel em seu estudo de 1988, a chave do entendimento do sucesso da inovação encontra-se no estreito relacionamento estabelecido entre a empresa inovadora, as empresas usuárias da inovação e as empresas que comercializam a inovação. Neste contexto, percebese na dinâmica da inovação do DME como combustível no Japão este estreito relacionamento através da estratégia de coordenação, visto que se encontram em uma mesma rede cooperativa, potenciais produtoras como a Mitsubishi Gas Chemical e NKK Corporation, potenciais usuários como Hino Motors, Toshiba Mitsubishi Motors, potenciais fornecedores de tecnologia como a Toyo Engineering Corporation entre outras. 106 7.8.2.2. Estratégias Híbridas: Acordos e Alianças Conforme apresentado no capítulo 3, uma aliança estratégica pode ser considerada como uma relação bilateral caracterizada pelo compromisso de duas ou mais empresas parceiras em alcançarem um objetivo comum. Incluindo trocas de tecnologia, parceria ou desenvolvimento conjunto de P&D e o compartilhamento de bens complementares. Considerando-se a análise realizada das empresas no capítulo 6, identificaram-se importantes acordos e alianças no sentido de viabilizar o uso do DME como combustível. Destaca-se a formação da DME Development Corporation, resultante de um consórcio formado pela empresa Total Fina Elf com várias empresas japonesas tais como a NKK Corporation (Grupo JFE - Japan Future Enterprise), Nippon Sanso Corporation, Toyota Tsusho Corporation, Hitachi, Ltd., Marubeni Corporation, Idemitsu Kosan Co., Ltd., INPEX Corporation, e LNG Japan Corporation, sendo a NKK Corporation a proprietária da tecnologia da síntese direta. Outra empresa estabelecida no Japão foi a formação da Japan DME Ltd, resultante de um consórcio entre as empresas japonesas Mitisubishi Gas Chemical, Mitsubishi Heavy Industries Ltd, Itochu e Japan Gas Chemical Corporation. 7.9. DME no Brasil No Brasil, o Ministério da Ciência e Tecnologia e a Petrobras, através de suas respectivas unidades tecnológicas, ou seja, o INT e o CENPES vêm liderando, desde 2002, atividades de pesquisa relativas ao desenvolvimento de tecnologia para a obtenção de DME em uma etapa. 107 Essas atividades envolvem a participação de uma rede de instituições composta pelo IME, UFRJ, PUC-Rio e, mais recentemente, a Universidade de Salvador-UNIFACS. As ações relativas ao desenvolvimento do processo de obtenção do DME em uma etapa iniciaram-se no Brasil no âmbito do projeto “Rotas não tradicionais de geração de insumos petroquímicos e combustíveis a partir do gás natural”; financiado pelo sistema CT-Petro/Petrobras (DME,2005). Nesta fase foi possível obter uma série de resultados, referentes a avaliação de catalisadores comerciais e sintetizados em laboratório, na reação de desidratação do metanol, o domínio da tecnologia referente à preparação do catalisador de metanol, a determinação do comportamento de alguns catalisadores preparados em laboratório na síntese direta do DME e a determinação da etapa limitante da reação de obtenção de DME, entre outras (DME, 2005). Em 2005 deu-se início a uma nova etapa de atividades de pesquisa com o projeto “Rede Cooperativa para o Desenvolvimento do Processo de Obtenção de DME em Uma Etapa”, projeto novamente com financiamento CT- Petro/Petrobras. As principais ações a serem desenvolvidas abrangem: aprimoramento dos catalisadores, estudo de sistemas reacionais, obtenção de DME por rotas alternativas, estudo de viabilidade econômica e atividades relacionadas ao monitoramento tecnológico e inteligência competitiva (DME, 2005). 108 7. 10. Conclusões • Com base na análise apresentada, verificam-se várias iniciativas em nível mundial no sentido de viabilizar o uso do DME como combustível. • Constata-se a existência de diferentes motivações para o desenvolvimento do DME como combustível, motivações essas que variam conforme as características regionais e econômicas de cada país. • As atividades nos Estados Unidos estão atualmente voltadas, principalmente, para adaptação de motores diesel para o uso do DME. Nesse contexto, destacam-se as ações da Universidade do Estado da Pensilvânia da AVL Powertrain Technologies com atividades de desenvolvimento na adequação de motores de veículos leves e pesados. Além da Air Products, que tem estado presente no desenvolvimento da síntese do DME. No entanto, não são verificadas iniciativas de produção do DME em grande escala neste país. • Da mesma forma, a presença dos países Europeus ocorre através da participação de empresas Européias que tem como objetivo o fornecimento de tecnologia, como é o caso da empresa dinamarquesa Haldor Topsoe, da italiana Snamprogetti e da BP como fornecedora de matéria -prima. Além do desenvolvimento do Bio-DME na Suécia. • Em relação a Rússia e ao Irã, por serem países possuidores de grandes reservas do gás natural, a principal motivação seria a agregação de valor às reservas irrecuperáveis de gás natural. • O desenvolvimento do DME na Coréia tem sido considerado como uma das alternativas para o desenvolvimento de pequenos e médios campos de gás natural. 109 • Quanto ao Japão, China e Índia, conclui-se que a principal motivação é a garantia do suprimento energético. Destacam-se para a China e o Japão as maiores iniciativas de projetos de plantas industrias. • Verifica-se no Japão uma estratégia de inovação fortemente articulada, com a presença de vários atores da cadeia. Estes atores interagem através da formação de uma rede de empresas, onde o governo exerce o papel de coordenação através do Japan DME Forum sob a orientação do Ministério da Economia, Comércio e Indústria (METI). • Em sinergia com o conceito de Von Hippel de relações funcionais da inovação, verifica-se entre esses atores, a presença de potenciais produtores, fornecedores e usuários do DME em uma estreita relação funcional, que tende a acelerar o processo de inovação no Japão. 110 CAPÍTULO 8 CONCLUSÕES 8.1. O Esforço no Desenvolvimento do DME como Combustível No presente trabalho foram analisadas as perspectivas de concretização do uso do DME como combustível. Foi utilizada uma metodologia de prospecção da inovação que utilizou um conjunto de indicadores do ciclo de vida da tecnologia no contexto da inovação. Através dos resultados obtidos com os indicadores, verificou-se que o esforço no desenvolvimento do DME como combustível tem apresentado avanços significativos nos últimos anos, o que pode ser constatado através do aumento do número de publicações em artigos científicos de engenharia, de patentes e de aplicação comercial, principalmente a partir da década de 1990. Com base na origem da tecnologia patenteada, verificou-se que o movimento de proteção da tecnologia para viabilizar o uso do DME como combustível apresenta uma forte concentração no Japão, seguido em menor proporção, de países como os Estados Unidos, China, Alemanha, Reino Unido, Coréia do Sul e Outros. Verificou-se que este esforço de proteção da tecnologia está fortemente concentrado nas empresas, com a presença não somente de empresas que atuam na área de petróleo e gás, como também de empresas químicas, fornecedores de tecnologia, empresas automobilísticas, fabricantes de aparelhos elétricos e eletrônicos, entre outras. Entretanto para que a invenção se transforme em uma inovação torna-se necessário a implementação no mercado e que tenha sucesso comercial. Neste sentido, o confronto entre as principais empresas com tecnologia patenteada com as iniciativas de aplicação comercial mostrou como vem atuando as principais empresas envolvidas neste processo de inovação: o 111 Grupo Mitsubishi, a BP Amoco, a NKK Corporation e a Haldor Topsoe além da Air Products. A avaliação da área de atuação de um outro grupo de empresas permitiu constatar a presença neste processo de inovação de empresas como a Exxon Mobil, atuante na área de petróleo e gás, de outras empresas automobilísticas tais como Hino Motors, Ford Motors, Mitsubishi Motor, Isuzu Motor, e também fornecedoras de tecnologia como a Toyo Engineering. Conforme a noção de fontes funcionais, de Von Hippel (1988), foram identificadas neste processo de inovação empresas potenciais produtoras do DME, potenciais usuárias, e potenciais fornecedoras tanto de matéria prima quanto de tecnologia, destacando-se a posição vantajosa das empresas que atuam na área de petróleo, gás e petroquímica (BP Amoco e Exxon Mobil) que tanto podem exercer o papel de fornecedora da matéria - prima (o gás natural) quanto de produtora do DME. Verificou-se que neste processo, a fonte de inovação não está somente no interior das potenciais produtoras do DME, mas também das potenciais usuárias como, por exemplo, a indústria automobilística. Desta forma, conclui-se que se torna necessário o estreitamento das relações do tipo fornecedor-produtorutilizador, o que sugere uma necessidade de coordenação do processo de inovação. Em relação aos países envolvidos neste processo de inovação, foram verificadas diferentes motivações para o desenvolvimento do DME como combustível, que estão relacionadas com as características econômicas e regionais de cada país. Para os países possuidores de grandes reservas de gás natural, verificou-se que a principal motivação está relacionada ao aproveitamento das reservas irrecuperáveis do gás natural. Neste caso, enquadram-se os países como a Rússia e o Irã. 112 Verificou-se no caso dos Estados Unidos e da Europa, que a presença neste processo de inovação ocorre em função da participação de empresas americanas e européias, através do fornecimento de tecnologia ou de matéria prima, ou ainda na adequação de motores para o uso do novo combustível. Tanto nos Estados Unidos quanto na Europa, não foram identificadas iniciativas de projetos industriais. Fazendo uma analogia com o conceito de Von Hippel (1988) aplicado às empresas, conclui-se que os Estados Unidos e Europa estão exercendo um papel de usuário do DME e fornecedor de tecnologia e não de produtor de DME, com exceção da Suécia, com o desenvolvimento do BIO-DME. Conclui-se que para os países Asiáticos, a principal motivação para o desenvolvimento do DME como combustível é garantir a segurança no abastecimento energético, visto que estes países são altamente dependentes de importações de petróleo. Verificou-se que as principais iniciativas anunciadas para a implementação de plantas industriais envolvem a China e o Japão. Tomando como base o conceito de Utterback (1994) do ciclo de vida da tecnologia, conclui-se que o desenvolvimento do DME para uso como combustível encontra-se na fase fluida o que pode ser constatado através do crescimento das publicações de um modo geral. Os trabalhos de P&D visam a uma inovação inédita para o mercado, que é o desenvolvimento de um novo combustível. Considerando especificamente o caso do Japão, verifica-se uma estratégia de inovação fortemente coordenada com a presença de vários atores da cadeia. Estes atores interagem através da cooperação sob a coordenação do Japan DME Forum e orientação do Ministério da Economia, Comércio e Indústria. Conclui-se desta forma, que a estratégia de inovação de cooperação com coordenação externa adotada no Japão, tende a queimar etapas do ciclo de vida da tecnologia, acelerando o desenvolvimento tecnológico e o processo de inovação. 113 8.2. Limitações do Trabalho e Recomendações Futuras No presente trabalho foi realizado um estudo de prospecção que se limita ao uso do DME como combustível. Para isto foi utilizada a estratégia de busca dimethyl ether and fuel. Por conseqüência, outras possíveis aplicações do DME não foram consideradas, como por exemplo, o uso na obtenção de olefinas e de outros produtos químicos. Portanto, de modo a visualizar outras possíveis aplicações do DME, recomenda-se que em futuros estudos de prospecção, seja utilizada uma estratégia de busca mais abrangente tal como: dimethyl ether. Em relação ao processo de obtenção, como as atividades de pesquisa no Brasil se referem à síntese do DME em uma etapa (DME, 2005), sugere-se o monitoramento de publicações de artigos científicos, de engenharia e de patentes considerando-se também a estratégia dimethyl ether and single step. No estudo de prospecção realizado, foram utilizadas as bases de dados de artigos científicos Web of Science e de engenharia Compendex, ambas acessadas através do Portal da Capes. A título de complementação, sugere-se uma investigação na base Chemical Abstracts, que poderia propiciar uma análise do viés científico, mas especializado em química, visto que se trata da mais importante base de dados especializada na indexação da literatura química (OLIVEIRA et al, 2004). Recomenda-se um estudo de mercado de modo a avaliar as oportunidades de utilização do DME como substituto ao diesel e ao GLP no Brasil. No ano de 2004, as importações realizadas de óleo diesel pelo Brasil totalizaram um valor de 827 milhões de dólares (FOB). Estudos prospectivos relacionados à demanda interna desse derivado apontam para taxas de crescimento na faixa de 2,7% até 2015 e indicam também incrementos nos volumes de produção desse derivado (DME, 2005). Em relação ao GLP, em 2003 foram importados pelo Brasil, cerca de 2.040 mil m3 (DME, 2005). Embora haja disponibilidade de gás natural no país, o 114 uso deste combustível para cocção é concentrado em grandes centros urbanos e muitas cidades não dispõem de redes de distribuição. Associado ao estudo de mercado, torna-se necessário um estudo de viabilidade econômica que considere os custos de produção do DME, tendo como premissa a rota para síntese em uma etapa em desenvolvimento no Brasil. Tendo como base os estudos econômicos apresentados no capítulo 2, o estudo de viabilidade do DME no Brasil deverá levar em consideração além do custo da síntese do DME em uma etapa, a escala da planta, a distância entre a localização da reserva do gás natural e o local de consumo, o preço do gás natural e de outros combustíveis disponíveis no mercado. 115 REFERÊNCIAS AIR PRODUCTS & CHEMICALS INC. A Brief history of Air Products & Chemicals Inc. Disponível em http:// www.airproducts.com. Acesso em 25/05/2004. AIR PRODUCTS & CHEMICALS INC. Dimethyl ether synthesis - by one-step liquid phase process. EP0409086 - A1, 23 Jan 1991. AIR PRODUCTS & CHEMICALS INC. Direct prodn. of dimethyl ether from synthesis gas - in three phase system using solid catalyst in an inert liquid. EP324475-A1. 19 Jul 1989. AIR PRODUCTS & CHEMICALS INC. Gasification combined cycle - with the co-production of electric power and one or more chemical or liquid fuel products. US5865023-A, 02 Feb 1999. 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