Relatório 4 – Fibras de carbono
Este trabalho foi realizado com recursos do Fundo de Estruturação de Projetos do BNDES
(FEP), no âmbito da Chamada Pública BNDES/FEP No. 03/2011.
Disponível com mais detalhes em <http://www.bndes.gov.br>.
O conteúdo desta publicação é de exclusiva responsabilidade dos autores, não
refletindo, necessariamente, a opinião do BNDES. É permitida a reprodução total ou
parcial dos artigos desta publicação, desde que citada a fonte.
Autoria e Edição de Bain & Company
1ª Edição
Abril 2014
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Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Índice
1.
Fibra de carbono ........................................................................................................................... 4
2.
Condições de demanda ............................................................................................................... 8
3.
4.
2.1.
Mercado de fibras de carbono no mundo ......................................................................... 8
2.2.
Mercado de fibras de carbono no Brasil............................................................................ 9
2.3.
Perspectiva de crescimento dos setores usuários de fibras de carbono ..................... 10
2.4.
Perspectiva de crescimento do mercado de fibras de carbono no Brasil ................... 19
2.5.
Sofisticação dos consumidores ......................................................................................... 20
Fatores de produção .................................................................................................................. 21
3.1.
Tecnologia ........................................................................................................................... 21
3.2.
Matéria-prima ..................................................................................................................... 23
3.3.
Ambiente regulatório ........................................................................................................ 23
3.4.
Infraestrutura ...................................................................................................................... 25
3.5.
Recursos humanos e acesso ao capital ............................................................................ 26
Dinâmica da indústria ............................................................................................................... 26
4.1.
Players................................................................................................................................... 27
4.2.
Escala global........................................................................................................................ 30
5.
Indústrias relacionadas ............................................................................................................. 31
6.
Diagnóstico ................................................................................................................................. 31
6.1.
Linha de ação ...................................................................................................................... 33
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................ 35
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
1. Fibra de carbono
A cadeia de valor da fibra de carbono (FC) é composta pelo propeno, acrilonitrila,
poliacrilonitrila (PAN) e a própria FC, como ilustrado na figura a seguir. A FC é
transformada em compósitos Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP) por meio de diversos
processos, sendo o prepreg o caminho mais utilizado.
Este relatório aborda o PAN, a FC e suas aplicações principais.
~3%
~97%
Propeno
Acrilonitrila
PAN
(Precursor)
US$1,5-3/kg
US$4-5/kg
US$10-12/kg
Piche
Fibra de
Carbono
~0%
Rayon
US$20-25/kg
Prepreg
Enrolamento
Pultrusão
Têxtil
Tecidos de fibra
de carbono
impregnados
com resinas
não curadas
Fibras banhadas
em resina são
enroladas no
molde do
componente a
ser fabricado
Consiste em
puxar fibras
através de um
banho de resina
para formar o
compósito
Tecidos de fibra
de carbono,
uni ou
multidirecionais
Legenda
US$70-90/kg
Segmento da fibra de carbono
Aplicações (fibras inteiras*)
Método mais
utilizado
Compósitos Carbon Fiber
Reinforced Plastic (CFRP)
Matéria prima
Produtos finais
Preço/kg FC contido
US$350-500/kg
*Não considera fibras picadas ou moídas
Fonte: Platts, Orbichem, entrevistas com experts, sites das empresas produtoras, análise Bain / Gas Energy
Figura 1: Cadeia da fibra de carbono
A figura a seguir apresenta os preços de cada produto ao longo da cadeia, assim como a
massa necessária de cada matéria-prima ou intermediário para fabricar 1 kg de FC. Com
base nesses valores, é calculado o preço por kg de FC contida ao longo de toda a cadeia. É
possível perceber que a FC possui um valor cerca de 5 vezes maior do que o de sua matériaprima, a acrilonitrila, quando se considera o rendimento dessa conversão.
4
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Dado
Propeno
Acrilonitrila
PAN
precursor
Fibra de
Carbono
(FC)
Prepreg
Produto
Final
(a)
Preço
(US$/kg)
1,0 – 2,1
2 - 2,5
5-6
20 - 25
55 - 70
250 – 350
(b)
Quantidade
(kg/kg FC)
1,4
2
2
1
0,7*
0,7*
(a) x (b)
Preço
(US$/kg FC)
1,5 - 3
4-5
10 - 12
20 - 25
70 - 90
350 - 500
*Massa de fibra de carbono contida em 1 kg de prepreg ou produto final; considera preço da resina US$30/kg
Fonte: Platts, Orbichem, entrevistas com experts, sites das empresas produtoras, análise Bain / Gas Energy
Figura 2: Preços ao longo da cadeia da FC
A FC compete com materiais tradicionais como o aço, titânio, alumínio e fibra de vidro em
aplicações estruturais. Com isso, é relevante entender como as propriedades físicas da FC se
comparam com as desses materiais.
A FC possui módulo de elasticidade específico e resistência específica à tensão superiores
aos de outros materiais comumente usados, como fibra de vidro, titânio, aço de alta
resistência e alumínio aeronáutico. A figura a seguir compara as propriedades mecânicas de
diferentes grades de FC com materiais estruturais tradicionais.
5
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Propriedades de fibras de carbono e materiais concorrentes
Fibras carbono
base PAN
Fibras carbono
base piche
Materiais
tradicionais
Fonte: MatWeb, Mitsubish Chemicals, Toray, Cytek, Zoltek
Figura 3: Propriedades de fibras de carbono e materiais concorrentes
Além disso, a FC possui a menor densidade entre os materiais concorrentes, como pode ser
observado na figura a seguir. Por exemplo, a fibra de carbono é aproximadamente 35%
menos densa do que o alumínio aeronáutico 7175.
Densidade de FC e materias concorrentes (t/m3)
Fonte: MatWeb, Cytec
Figura 4: Densidade de FC e materiais concorrentes (t/m3)
6
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Devido a esses dois fatores – boas propriedades mecânicas e baixa densidade – componentes
de FC podem ser mais leves do que seus equivalentes feitos a partir de outros materiais. A
figura a seguir compara a massa da carroceria de um veículo conceitual fabricada em aço,
fibra de vidro e FC. A carroceria fabricada em FC seria cerca de 50% mais leve que uma
carroceria de resistência equivalente fabricada em aço.
Massa equivalente da carroceria de um veículo conceitual
da Ford por material utilizado (% massa)
Fonte: Material Systems Laboratory - MIT
Figura 5: Massa equivalente da carroceria de um veículo conceitual da Ford por material utilizado (% massa)
Apesar dessas propriedades, o custo da FC é uma barreira para a sua adoção. A figura a
seguir apresenta o custo para produzir uma peça de mesma resistência utilizando FC,
aço e fibra de vidro.
7
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Custo estimado para resistência equivalente a uma peça
de 1 kg de fibra de carbono (US$/kg fibra de carbono)
Fonte: Material Systems Laboratory – MIT, AliceWeb
Figura 6: Custo estimado para resistência equivalente a uma peça de 1kg de fibra de carbono
(US$/kg fibra de carbono)
2. Condições de demanda
2.1.
Mercado de fibras de carbono no mundo
Em 2011, o consumo global de FC foi de 38 mil toneladas, segundo a CCeV1, associação de
empresas e instituições de pesquisa de diversos países com foco em fibras de carbono. Tal
consumo cresceu a uma taxa anual média de 8% a 10% entre 1984 e 2011, e deverá crescer
em média 15% ao ano entre 2011 e 2020, ainda segundo a mesma fonte.
O consumo de FC nos setores industrial e aeronáutico deverá crescer, respectivamente, a
17% e 14% ao ano entre 2011 e 2020. Esses setores deverão concentrar 95% do crescimento da
demanda global por FC.
As principais fontes de crescimento no setor industrial serão as pás de geradores eólicos e a
indústria automotiva. Esses subsetores deverão crescer, respectivamente, a 18% e 17% ao
ano entre 2011 e 2020. O aumento do consumo de FC no setor eólico se deve ao aumento do
tamanho dos geradores, e consequentemente de suas pás, que necessitam maior rigidez e
leveza. Na indústria automotiva, a FC substitui peças anteriormente fabricadas em metal, o
que possibilita o desenvolvimento de veículos mais leves. As exigências por veículos de
baixo consumo ou elétricos deverá aumentar a penetração da FC nessa indústria.
1
Carbon Composites e.V. (2013)
8
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
A figura a seguir detalha o consumo global histórico e projetado de FC.
Demanda por fibra de carbono – Mundo (kt)
CAGR
(84-05)
Projeção
10%
8%
15%
*Projeção de vendas considera o preço médio da fibra de carbono de 2011 **Inclui construção civil,
offshore e outras aplicações
Nota: não considera FC picada ou moída nem compósitos carbono/carbono de materiais de fricção
Fonte: CCeV, Toray, Composites Forecast, JEC Composites, análise Bain/Gas Energy
Figura 7: Demanda por fibra de carbono – Mundo (kt)
2.2.
Mercado de fibras de carbono no Brasil
Entre 2005 e 2010, o consumo brasileiro de FC se manteve entre 100 e 200 toneladas por ano.
A partir de 2011, tal consumo passou a crescer rapidamente, atingindo 3,7 mil toneladas em
2012 e 2,0 mil toneladas em 2013. A rápida evolução do consumo doméstico fez com que o
Brasil representasse 9% da demanda mundial por FC em 2012 e 4% em 2013.
A evolução da demanda doméstica por FC é resultado principalmente da demanda pelo
produto no setor eólico. O comportamento desse setor será discutido na seção a seguir.
Apesar da participação relevante no consumo mundial, o Brasil não produz FC. A
importação do produto gerou déficits comerciais de 97 milhões de dólares em 2012 e 47
milhões de dólares em 2013 para o País. É importante notar que esses números não
consideram a exportação da FC contida em produtos como pás eólicas e aviões. A figura a
seguir detalha a demanda histórica por FC no Brasil.
9
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Demanda por fibra de carbono – Brasil (t)
02
20
03
20
04
20
05
20
06
20
07
20
08
20
09
20
10
20
11
20
12
20
13
20
Fonte: AliceWeb
Figura 8: Demanda por fibra de carbono – Brasil (t)
Como o material prepreg não possui um NCM específico, os números da figura anterior
podem conter não só FC, mas também o prepreg. Uma vez que este contém cerca de 70% em
massa de FC, a demanda brasileira real por FC pode ser um pouco mais baixa do que a
ilustrada na figura anterior.
2.3.
Perspectiva de crescimento dos setores usuários de fibras de carbono
O crescimento da demanda por FC depende dos setores que a utilizam em seus processos
produtivos. As perspectivas de crescimento para tais setores são detalhadas a seguir.
Setor
(% demanda 2020)
Alavancas de crescimento
Relevância no Brasil
• Substituição da fibra de vidro por FC devido
ao aumento do tamanho das pás dos geradores
• Brasil tem produção e exportação
relevante de pás
• Novos aviões wide body (B787 e A350) com
componentes estruturais primários de FC
• Aviões da Embraer
demandam pouca FC
• Regulação de eficiência energética
incentiva a redução da massa dos veículos
• Regulação de eficiência energética
ainda pouco desenvolvida
Esportes
(9%)
• Demanda por tacos de golfe, raquetes de tênis,
barcos, varas de pesca e bicicletas
• Fabricantes concentrados em
países desenvolvidos e China
Construção civil
(10%*)
• Recuperação de infraestrutura antiga e reforço
em áreas sujeitas a terremotos
• Demanda concentrada
em países desenvolvidos
• Maior profundidade de exploração torna
a FC viável vs. aço, de maior densidade
• Brasil é um dos principais
produtores offshore
Energia Eólica
(41%)
Aeroespacial
(18%)
Automotivo
(14%)
O&G Offshore
(5%*)
*Valores aproximados
Fonte: CCeV, entrevistas com experts, análise Bain / Gas Energy
Figura 9: Perspectiva de crescimento dos setores consumidores de FC no mundo e no Brasil
10
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
No Brasil, os setores eólico e de óleo e gás offshore podem ser fontes importantes de
demanda por FC nos próximos 5 a 10 anos. Mudanças potenciais nos setores aeroespacial
e automotivo também poderão gerar demanda adicional por FC. Além disso, a produção
local de FC poderia aumentar a sua penetração em outros setores, como na construção
civil e em artigos esportivos.
Eólico
A capacidade de geração eólica global deverá crescer a uma taxa anual média de 19% entre
2012 e 2020 e atingir 1.150 GW no final desta década2.
O crescimento da capacidade de geração de energia eólica deverá ocorrer principalmente na
China, Europa e EUA. O cenário de energia eólica em cada país é descrito a seguir.
China
• A energia eólica está sendo utilizada para atingir a meta, determinada no Plano
Quinquenal 2011-2015, de aumentar a participação de fontes não fósseis na matriz
energética deste país.
• A China utiliza diversos mecanismos para incentivar a instalação de nova capacidade
eólica: subsídios diretos, tarifas preferenciais e cotas obrigatórias de geração elétrica eólica.
EUA
• A expansão da capacidade eólica está ligada ao Programa de Créditos de Impostos na
Produção de Eletricidade Renovável (Production Tax Credit, ou PTC). Por esse programa,
os produtores de eletricidade eólica recebem, durante 10 anos, um crédito de 2,3
centavos de dólar por KWh gerado.
• O PTC foi originalmente instituído como parte do Energy Policy Act, de 1992. Entre 1992
e 2013, o benefício expirou e foi renovado em cinco ocasiões. Em cada expiração, o ritmo
de crescimento da capacidade eólica local caiu entre 80 e 90% em relação ao ano anterior.
O PTC expirou novamente em dezembro de 2013. Há incertezas sobre a perspectiva de
renovação do benefício e, portanto, do crescimento da energia eólica no EUA.
• A projeção considera um cenário no qual o PTC seja mantido até 2020. Caso o benefício
não seja renovado, o crescimento do mercado americano poderá ser somente 10 a 20%
do projetado para o período entre 2013 e 2020.
Europa
• A União Europeia tem como meta produzir 20% de sua energia utilizando fontes
renováveis até 2030. Em 2010, essas fontes representaram 9,8% da energia consumida
pelo bloco. A contribuição de cada país membro é definida na EU Renewable Energy
Directive 2009/28/EC.
• Cada país membro tem autonomia para definir as fontes e os incentivos necessários
para atingir a meta. Em geral, os países utilizam diferentes combinações de subsídios e
tarifas diferenciadas de eletricidade para incentivar a instalação eólica.
2
Global Wind Energy Council (2012)
11
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Brasil
No Brasil, a capacidade de geração eólica cresceu a uma taxa anual média de 61% entre 2002
e 2012 e deverá crescer em média 25% ao ano entre 2012 e 2020. Entretanto, o País não é
globalmente relevante no setor: a capacidade nacional de geração eólica representará cerca
de 1% da capacidade global em 2020.
A figura a seguir ilustra o crescimento histórico e projetado da capacidade eólica global.
Capacidade instalada de geração de energia eólica – Mundo (GW)
Projeção
25%
19%
Fonte: Global Wind Energy Council, ABE Eólica, análise Bain / Gas Energy
Figura 10: Capacidade instalada de geração de energia eólica – Mundo (GW)
A evolução tecnológica do setor eólico tem levado ao crescimento do tamanho médio das
turbinas instaladas. Em 2005, uma turbina média tinha uma capacidade de 1,36 MW,
enquanto, em 2013, esta capacidade média aumentou para 2,13 MW. A figura a seguir ilustra
a capacidade média das turbinas instaladas no mundo entre 2005 e 2013.
12
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Tamanho médio dos geradores instalados – Mundo (MW)
Fonte: GWEC, NREL
Figura 11: Tamanho médio dos geradores instalados – Mundo (MW)
O aumento do tamanho dos geradores demanda o aumento do tamanho das pás3. Para pás
maiores, a rigidez do sistema passa a ser o principal requisito de projeto.
O uso da FC se torna economicamente viável para pás maiores que 40 a 45m de
comprimento (equivalente a geradores maiores que 1,5 a 2MW). Nesses casos, a FC
aumenta a rigidez e diminui a massa das pás, o que pode reduzir o custo total do sistema,
apesar do maior custo das pás. Por exemplo, a massa de uma pá do gerador GE 1.6MW100, que possui 48,7 metros e é fornecida pela brasileira Tecsis, foi reduzida de 9
toneladas para 6 toneladas com o uso da fibra de carbono.
A figura a seguir segmenta os geradores eólicos instalados no mundo por suas
respectivas capacidades. A participação dos geradores com capacidade maior do que
2MW cresceu de 23% para 28% entre 2005 e 2009, enquanto a dos geradores menores que
1MW diminuiu de 40% para 33%.
Espera-se que o tamanho dos geradores eólicos continue a crescer4. A razão para isso é que
turbinas maiores são mais eficientes em locais com menores velocidades de vento.
3
4
Zoltek
NREL (2012)
13
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Turbinas eólicas instaladas por ano – Mundo (% unidades)
Fonte: GWEC, NREL, análise Bain/Gas Energy
Figura 12: Turbinas eólicas instaladas por ano – Mundo (% unidades)
O Brasil tem pouca relevância na demanda mundial por pás eólicas. Entretanto, o País
produziu 12% das pás instaladas no mundo em 2009, e 20% em 2013. Esse fato é explicado
pela exportação de pás, principalmente da empresa Tecsis, para os EUA. A Tecsis é uma
empresa nacional, fundada em 1994 por engenheiros oriundos da indústria aeronáutica.
A figura a seguir ilustra a participação do Brasil na produção e demanda de pás no mundo.
Participação do Brasil no mercado global de pás eólicas (% unidades)
2009
2012
2013
Fonte: GWEC, sites das empresas, análise Bain/Gas Energy
Figura 13: Participação do Brasil no mercado global de pás eólicas (% unidades)
14
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Considerando o crescimento global projetado pela CCeV, a demanda por FC no setor eólico
deverá atingir 53,1 mil toneladas em 2020. A demanda brasileira por FC nesse setor poderá
atingir de 5,3 a 10,6 mil toneladas em um cenário no qual as fabricantes nacionais de pás
eólicas mantenham sua participação atual, entre 10% e 20% na produção global. A figura a
seguir apresenta a demanda estimada por FC para o setor eólico.
Demanda estimada por fibra de carbono
no mercado de turbinas eólicas (kt)
Projeção
Fonte: CCeV, GWEC, sites das empresas, análise Bain/Gas Energy
Figura 14: Demanda estimada por fibra de carbono no mercado de turbinas eólicas (kt)
É importante notar que a projeção apresentada possui incertezas. As principais são o
crescimento do setor eólico global, a produção nacional de pás eólicas e a quantidade de
FC contida em cada pá produzida no Brasil. Em 2013, 87% das pás eólicas produzidas no
País foram exportadas, principalmente para os EUA. Assim, a demanda por FC no setor
eólico nacional dependerá do desenvolvimento e da produção de pás vendidas para
mercados internacionais.
Aeroespacial
Segundo a CCeV, a demanda mundial por FC no setor aeronáutico deverá crescer a uma taxa
média de 14% ao ano entre 2011 e 2020. Segundo especialistas do setor, os aviões Boeing 787 e
o Airbus A350 deverão representar a maior parte do crescimento da demanda por FC no setor
aeronáutico. Tal participação é explicada pela intensidade de uso do material nesses aviões.
Enquanto a FC representa 10 a 15% da massa da estrutura de aviões tradicionais (por exemplo,
B737 e A320), no B787 e no A350 ela representa aproximadamente 50%, como indicado na
figura a seguir. Em decorrência disso, a demanda por FC no B787 e no A350 é de cerca de 23
toneladas por avião. Já o A330, de porte semelhante, usa somente 6 toneladas por avião.
15
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Massa de compósitos de fibra de carbono por avião (% massa da estrutura)
Narrow body
Wide body
Uso no interior e componentes estruturais
secundários/terciários (ex. flaps, winglets)
+ estruturas primárias
(asa e fuselagem)
Fonte: Airbus, Boeing, Hexcel Investor Presentation, análise Bain/GasEnergy
Figura 15: Massa de compósitos de fibra de carbono por avião (% massa da estrutura)
A Embraer produz aviões regionais, executivos e militares no Brasil. Devido ao seu menor
tamanho, os aviões da empresa em geral utilizam um menor percentual de fibra de carbono
na sua estrutura, entre 5% e 10%. Por consequência, o crescimento do uso de FC pela
Embraer deve ser menor do que o do setor aeronáutico no mundo. Considerando a
elasticidade histórica entre o crescimento da demanda da Embraer por FC e o crescimento
dessa aplicação no mundo, projeta-se que o consumo nacional de FC para a indústria
aeroespacial cresça a uma taxa anual média de 6% até 2020.
A prova da viabilidade técnica do uso da FC no B787 e A350 poderá incentivar maior
penetração do material na aviação regional e executiva. Nos próximos cinco anos, não há
perspectiva de lançamento de aviões Embraer com penetração maior que 10% de FC. Porém, a
médio prazo, a empresa poderá produzir um avião de maior porte ou que requeira maior
utilização do material.
Automotivo
Como descrito anteriormente, a demanda por FC no setor automotivo deverá crescer a uma
taxa média de 17% ao ano entre 2011 e 2020. No Brasil, não há expectativa de uso da FC para
essa aplicação nos próximos cinco anos. Isso se deve a diferenças de regulação em relação
aos países desenvolvidos. Essas diferenças serão detalhadas no capítulo “Fatores de
produção”.
Convém ressaltar, entretanto, que, a médio prazo, a demanda nacional por carros elétricos e
de baixo consumo, viabilizada por possíveis incentivos regulatórios, poderá representar
uma fonte relevante de demanda por FC.
16
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Óleo e Gás (O&G) Offshore
A produção mundial de petróleo em águas profundas deverá crescer em média 5% ao ano
entre 2012 e 20205. A produção brasileira em águas profundas deverá crescer a uma taxa
anual média de 9% e representar 75% do crescimento da produção mundial do setor entre
2012 e 2020, como indicado na figura a seguir.
Produção de petróleo em águas profundas (Mbpd)
5%
Fonte: IEA , análise Bain / Gas Energy
Figura 16: Produção de petróleo em águas profundas (Mbpd)
Segundo um fabricante de tubos de FC para o setor offshore, há uma tendência de que novos
campos não só estejam em águas mais profundas (com mais de 3000 metros de
profundidade), mas que também contenham fluidos mais corrosivos (com maior
concentração de CO2 e H2S) e operem com maiores pressões. Ainda de acordo com a mesma
empresa, a FC seria capaz de atender às demandas do setor offshore por materiais mais leves
e com maior resistência mecânica e à corrosão.
A fibra de carbono tem maior potencial de uso em quatro aplicações no setor offshore: risers
de perfuração, risers de produção, linhas de controle umbilicais e amarras6.
A figura seguinte detalha a demanda potencial por FC em uma sonda de perfuração ou
FPSO/plataforma de produção em águas profundas.
5
6
IEA
Composites World (2009)
17
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Aplicação
FC por
comprimento
Comprimento
do tubo
Quantidade
por plataforma
Massa total
de FC
(Kg/metro)
(quilometro)
(#)
(tonelada)
Risers de
perfuração
67
X
1,5
X
1
=
100
Total de FC = 100 t por sonda de perfuração
Risers de
produção
15
X
1,5
X
22
=
491
Umbilicais
9
X
1,5
X
2
=
27
Amarras
24
X
1,5
X
16
=
571
Total de FC = 1.089 t por FPSO/plataforma de produção
Fonte: Composites World, análise Bain / Gas Energy
Figura 17: Uso potencial de FC em FPSOs, plataformas e sondas de perfuração (t)
A utilização de risers de FC ainda não é comum no setor, mas o uso do produto em
umbilicais e em tubos de menor diâmetro tem-se popularizado7. Por exemplo, a empresa
Aker utilizou 60 t de fibra de carbono nos umbilicais de duas plataformas de produção, no
Golfo do México (2.800m de lâmina d’água) e Angola (2.100m).
No Brasil, a Petrobras tem demonstrado interesse em avaliar o uso da FC em risers de
produção. Segundo notícia publicada em 2013 8 , a companhia está qualificando risers
flexíveis de materiais compósitos para uso em seis unidades de produção do pré-sal, a serem
instaladas entre 2017 e 2020. Segundo os especialistas citados na notícia, o uso de compósitos
seria necessário nos seis projetos, para lidar com as lâminas d’água entre 2.000m e 3.000m.
Como pode ser observado na figura anterior, grande parte da FC utilizada em aplicações
offshore é destinada à produção de amarras. Segundo especialistas, as amarras são utilizadas
em geral para lâminas d’água de até 1500 metros. Como os campos nacionais a serem
desenvolvidos estão, em geral, em lâminas d’água superiores a essa profundidade, a
demanda doméstica por FC para uso em amarras deverá ser limitada.
Considerando a participação projetada do Brasil no crescimento da produção offshore de
O&G global, em 2020 o País deverá consumir cerca de 1,6 mil toneladas de FC para essa
aplicação.
7
8
Composites World (2009)
Of Seas (2013)
18
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
O uso da FC nos novos projetos domésticos de exploração e produção de óleo e gás em
águas profundas dependerá das soluções técnicas acordadas entre os operadores (por
exemplo, Petrobras) e seus fornecedores.
2.4.
Perspectiva de crescimento do mercado de fibras de carbono no Brasil
O Brasil poderá consumir entre 7 e 12 mil toneladas de FC em 2020. O setor eólico tem
potencial para ser o principal consumidor de FC no Brasil, e representar entre 75% e 85% da
demanda doméstica pelo produto. Se as empresas nacionais tiverem uma participação de
10% da quantidade de pás eólicas produzidas no mundo (estimativa base), elas poderão
consumir cerca de 5,3 mil toneladas de FC. Se tiverem uma participação de 20% (estimativa
máxima), elas poderão consumir cerca de 10,6 mil toneladas.
As importações de FC em 2020 poderão atingir cerca de 290 milhões de dólares no cenário
de estimativa máxima. A figura a seguir ilustra a demanda histórica e projetada por FC no
Brasil.
Demanda por fibra de carbono - Brasil (kt)
Projeção
9-16%
(estimativa
máxima)
7,1
3,5
(estimativa
base)
Fonte: CCeV, GWEC, AliceWeb, entrevistas com experts, análise Bain / Gas Energy
Figura 18: Demanda por fibra de carbono – Brasil (kt)
Em resumo, como mostra a figura a seguir, o consumo da indústria eólica deve continuar
sendo a principal alavanca de crescimento da demanda por fibras de carbono no Brasil. Os
desafios do pré-sal devem tornar significante a demanda por FC no setor de Oil & Gas.
19
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Setor
(% demanda
mundial 2020)
Alavancas de crescimento
Relevância no Brasil
Demanda
Brasil
(kt, 2020)
• Substituição da fibra de vidro
por FC devido
ao aumento do tamanho das
pás dos geradores
• Brasil tem produção e
Min:5,3
exportação relevantes de
Max:10,6
pás
Aeroespacial
(18%)
• Novos aviões wide body (B787
e A350) com componentes
estruturais primários de FC
• Aviões Embraer
demandam pouca FC
Automotivo
(14%)
• Regulação de eficiência
energética
incentiva a redução da massa
dos veículos
Esportes
(9%)
Energia Eólica
(41%)
Construção civil
(10%)
O&G Offshore
(5%)
CAGR
(12-20)
Min:5,2%
Max:14,7%
0,2
6,1%
• Regulação de eficiência
energética ainda pouco
desenvolvida
-
-
• Demanda por tacos de golfe,
raquetes de tênis, barcos,
varas de pesca e bicicletas
• Fabricantes concentrados
em países desenvolvidos
e China
-
-
• Recuperação de infraestrutura
antiga e reforço em áreas
sujeitas a terremotos
• Demanda concentrada
em países desenvolvidos
-
-
• Maior profundidade de
exploração torna
a FC viável vs. aço, de maior
densidade
• Brasil é um dos
principais produtores
offshore
1,6
11,3%*
*CAGR de 2013 até 2020
Fonte: CCeV, GWEC, entrevistas com experts, análise Bain / Gas Energy
Figura 19: Alavancas de crescimento e demanda projetada para 2020
dos setores consumidores de FC no Brasil
2.5.
Sofisticação dos consumidores
A FC tende a ser usada em produtos que possuem requisitos de desempenho elevados, nos
quais falhas sejam críticas e onde a menor densidade e maiores resistência e rigidez da FC
compensem seu maior custo. Como consequência disso, os consumidores de FC tendem a
ser intolerantes com defeitos de fabricação e variações nas especificações do produto.
No Brasil, a FC é historicamente usada nos setores eólico e aeroespacial, que exigem
produtos com propriedades específicas.
Os fabricantes aeronáuticos possuem normas próprias que especificam as características da FC
utilizada (por exemplo, Boeing BMS8-276) e também definem, durante o projeto de seus produtos,
o grade de FC a ser utilizado. Não há padronização dos grades de FC entre os fabricantes, que
possuem a capacidade de customizar o produto de acordo com as demandas de mercado. A fibra
T800S da Toray, por exemplo, foi desenvolvida para uso no Boeing 787. Segundo Andrea Dorr, da
Toray, “A Boeing e a Toray investiram recursos significativos para desenvolver e qualificar os
20
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
materiais que atendam aos rigorosos requisitos mecânicos, físicos e de processo produtivo do
787”9.
No setor eólico, a tendência dos consumidores é optar por fornecedores tradicionais.
Segundo um fabricante de pás eólicas no Brasil, a reputação do fornecedor é um critério de
compra importante. Segundo ele, experiências próprias com FC mais barata de fornecedores
não tradicionais não foram satisfatórias.
3. Fatores de produção
3.1.
Tecnologia
Precursor
Existem três precursores principais para a produção de FC: PAN, Piche e Rayon. Como pode
ser observado na figura a seguir, a rota via PAN atualmente representa 97% da produção
mundial de FC. A rota via piche, em geral, produz FC com maior módulo de elasticidade,
mas menor resistência à tração e com um custo maior, se comparado ao da rota PAN. O
processo Rayon produz fibras de menor qualidade e não é usado atualmente em grande
escala.
Rota de origem da FC,
2011 (% massa)
Rota
PAN
Piche
Rayon
Módulo de
elasticidade
Resistência
à tração
(GPa)
(MPa)
134 - 830
380 - 935
41
890 - 6370
1800 - 3800
1.034
Custo
(US$/kg)
Histórico
15 – 200
• Inventado em 1959
• Primeira planta
comercial em 1969
• Uso em grande escala
atualmente
50 – 1500
• Inventado nos anos 60
• Produz fibras de alta
resistência, mas tem
alto custo
• Pouco usado
atualmente
10 – 30
• Inventado em 1959
• Breve período de uso
nos anos 60-70
• Uso em grande escala
encerrado nos anos 90
* Não usado em grande escala para produção de compósitos
Fonte: MatWeb, Mitsubish Chemicals, Toray, Cytek, Zoltek, entrevistas com experts, análise Bain / Gas Energy
Figura 20: Comparativo entre os processos produtivos de FC
9
Composites World (2007)
21
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
O processo produtivo de cada precursor é detalhado nos parágrafos a seguir.
•
PAN: A acrilonitrila, produzida com base no propeno e na amônia, é polimerizada para
formar uma solução de poliacrilonitrila (PAN). Em seguida, a solução é transformada
na fibra precursora. A etapa de fiação da fibra precursora determina parte das
características da FC resultante. O precursor deve ter poucos vazios, diâmetro pequeno
e constante, baixo teor de co-monômero e elevado módulo de elasticidade e resistência à
tensão. Cada empresa possui um processo diferente para produzir o precursor. O
domínio dessa etapa de produção é uma barreira de entrada para novos players.
•
Piche: O piche é uma mistura complexa de hidrocarbonetos que pode ser proveniente de
petróleo ou carvão. Ele deve ser pré-tratado para se obter a viscosidade e o peso molecular
adequados à fiação do precursor de FC. O precursor de piche é preparado pela
polimerização deste a temperaturas de cerca de 400⁰C, por mais de 24 horas. Embora possa
produzir fibras com um maior módulo de elasticidade, o método via piche é, normalmente,
mais caro do que o via PAN, além de as fibras resultantes terem menor resistência à tensão.
o
•
No Brasil, o Centro Tecnológico do Exército (CTEx), está pesquisando a produção
de FC com base no piche. Segundo representantes desse centro, o novo processo
poderá reduzir o custo de produção da FC por essa rota. Caso tal tecnologia se
viabilize, o Brasil poderá ter uma vantagem competitiva na produção da FC.
Rayon: O precursor Rayon é produzido com base na celulose, que deve ser transformada
em fibras contínuas de viscose. As fibras produzidas pelo método Rayon têm propriedades
mecânicas inferiores àquelas produzidas via PAN ou piche. Esse precursor já foi produzido
por empresas como Avtex, Celanese Corp e Industrial Rayon Corp, mas, atualmente, é uma
rota pouco relevante devido à menor qualidade em relação aos outros precursores.
Em geral, os produtores de FC têm consumo cativo do precursor PAN e não o vendem para
empresas terceiras. Desta maneira, há dificuldades para se atuar em FC sem a capacidade de
produzir o precursor PAN.
Uma exceção é a China National Blue Star Corp. A empresa chinesa adquiriu uma planta de
PAN precursor no Reino Unido e o exporta principalmente para plantas de FC na China.
Transformação do precursor em FC
Inicialmente, a fibra precursora passa por uma oxidação a 200–300 ⁰C, em uma atmosfera
rica em oxigênio. Durante esse processo, que dura cerca de duas horas, a fibra sofre um
esticamento preciso, que alinha suas moléculas. A fibra intermediária é carbonizada a 1200–
1800 ⁰C, por 5-10 minutos, numa atmosfera inerte, resultando em um conteúdo de carbono
na fibra de aproximadamente 95%. A última etapa é o tratamento superficial, que consiste
na limpeza e adição de grupos funcionais na superfície da fibra, os quais facilitarão a
posterior ligação com resinas.
A duração, a temperatura e a tensão da FC nos processos de oxidação e carbonização, assim
como os métodos e materiais empregados no tratamento superficial são segredos industriais
dos produtores. Seu domínio representa uma barreira à entrada de novas empresas.
22
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
3.2.
Matéria-prima
A matéria-prima para 97% da produção mundial de FC é a acrilonitrila. Esta é produzida em
larga escala no mundo e é usada, principalmente, para a produção de fibra acrílica, utilizada
em tecidos. Em 2011, menos de 2% da produção mundial de acrilonitrila foi destinada para a
produção de FC. Essa matéria-prima é uma commodity, cujo fornecimento não representa
uma barreira à atuação em FC. Por esses motivos, as empresas produtoras de FC em geral
não produzem acrilonitrila.
O Brasil possui excedente de produção de acrilonitrila. Em 2012, o País exportou cerca de 52
mil toneladas do produto.
3.3. Ambiente regulatório
A questão regulatória mais relevante à FC, identificada pelo Estudo, foi no setor
automobilístico.
Os veículos tradicionais produzidos em grande escala não usam, em geral, fibra de
carbono na sua estrutura. A crescente preocupação com emissões está estimulando o
desenvolvimento de carros que consumam menos combustível. Nessa categoria estão,
por exemplo, veículos mais leves e veículos elétricos. O uso da FC na estrutura desses
veículos permite a redução de seu peso.
A figura a seguir compara o Mini Cooper, veículo “tradicional” (motor a combustão interna,
estrutura de aço) com o BMW i3, veículo de baixo consumo (motor elétrico, estrutura de FC).
Apesar de incentivos governamentais, o i3 ainda é cerca de 50% mais caro que o Mini nos
EUA. Embora a estrutura do BMW seja cerca de 200 quilogramas mais leve, os dois têm
aproximadamente o mesmo peso, devido ao peso adicional da bateria do carro elétrico.
Dessa forma, a FC ajuda a viabilizar o carro elétrico, ao compensar o peso adicional da
bateria com uma estrutura mais leve. O BMW i3 é mais econômico que o Mini, podendo
rodar até 65 km com um dólar, cerca de quatro vezes mais que o veículo tradicional.
Apesar de ser mais econômico, o carro de baixo consumo ainda é mais caro do que o
tradicional. A sua aceitação depende, além de incentivos governamentais, da vontade da
população de pagar um prêmio por um veículo menos poluente e mais econômico.
23
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Figura 21: Comparativo entre veículos de baixo consumo e tradicional nos EUA
Quando se compara o ambiente regulatório para carros de menor consumo no Brasil, EUA e
Noruega, é possível perceber que o Brasil possui muitas oportunidades de avanço na área.
Enquanto na Noruega há diversos tipos de incentivos e nos EUA há redução de até 7.500
dólares no preço do veículo, no Brasil os incentivos são tímidos. Alguns estados, como
Maranhão, Piauí, Ceará, Rio Grande do Norte, Pernambuco, Sergipe e Rio Grande do Sul,
concedem isenção de IPVA para veículos elétricos. Outros oferecem diminuição da referida
taxa, como, por exemplo, Rio de Janeiro (de 4% para 1% do valor do veículo), São Paulo (de
4% para 3%) e Mato Grosso do Sul (redução de até 70%). Considerando que os veículos
elétricos podem ser substancialmente mais caros que os convencionais, esses incentivos não
são suficientes para viabilizar sua adoção em larga escala.
O Brasil também está atrás de países desenvolvidos na regulação de eficiência energética. O
programa Inovar-Auto, criado em 2008, incentiva as montadoras de automóveis com a
redução do IPI, desde que seus veículos limitem suas emissões e alcancem outras metas de
desempenho.
Os incentivos a carros elétricos no Brasil, descritos no parágrafo anterior, não são suficientes
para tornar este tipo de veículo economicamente atrativo para o consumidor. A figura a
seguir compara o preço de um Nissan Leaf (veículo elétrico básico) nos EUA e o seu preço
hipotético no Brasil, caso fosse importado.
No Brasil, os carros elétricos têm a alíquota de IPI de 25%, contra 10% para os carros a
gasolina - o que equivale, para o preço base dos EUA, a um acréscimo de 4.500 dólares.
Considerando-se a redução no IPVA ao longo da vida útil do carro (de 4% para 3% do valor
do automóvel no Estado de São Paulo), estimada em 10 anos, o desconto total seria de 2.500
24
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
dólares. Esses dois efeitos somados fazem com que o carro elétrico seja 2.000 dólares mais
caro do que um equivalente a gasolina.
Preço de um Nissan Leaf nos EUA, fev/14 (US$k)
Desconto EUA
(US$k)
7,5
(% valor
carro)
26%
Preço hipotético de um Nissan Leaf importado para o Brasil, fev/14 (US$k)
Carros elétricos tem IPI de
25% na importação, contra
10% para carros à gasolina
Desconto Brasil
Redução de IPVA de 4%
para 3% (SP), ao longo
da vida útil (considerada
de 10 anos)
(US$k)
-2,0
(% valor
carro)
-3,6%
Fonte: ABVE, secretaria da fazenda de SP, Nissan, Receita Federal, análise Bain
Figura 22: Comparativo do preço e desconto de um Nissan Leaf no Brasil e EUA
Dessa maneira, o primeiro passo para estimular a penetração desses veículos no mercado
brasileiro é o estabelecimento de uma política de incentivos para veículos de baixo consumo
e elétricos. A produção nacional de veículos dessas categorias poderia criar demanda pela
FC no setor automotivo doméstico.
3.4.
Infraestrutura
A disponibilidade local de energia a preços competitivos é essencial para o desenvolvimento
do segmento de FC no Brasil. A energia térmica, em especial o gás natural, é um insumo
essencial para a fabricação do precursor da FC, o PAN. A energia elétrica, por sua vez, é
fundamental para a produção da própria FC10.
Segundo especialistas da indústria, a energia elétrica representa cerca de 30-40% do custo
caixa de conversão do precursor PAN em FC. Por este motivo, o custo da eletricidade é um
fator competitivo relevante na produção de FC. De fato, a FC usada no BMW i3, fabricado na
10
Fonte: ABRAFAS (2014).
25
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Alemanha, é produzida no estado de Washington, nos Estados Unidos, para aproveitar os
custos competitivos da eletricidade local11.
Devido a isso, é interessante comparar o preço da eletricidade no Brasil com o de países
produtores de FC, como mostrado na figura a seguir. Apesar de ser, aproximadamente, duas
vezes mais caro do que o americano, o preço médio da energia praticado no Brasil foi
inferior ao da Alemanha e ao do Japão em 2013, indicando que o Brasil poderia ter uma
vantagem competitiva diante desses dois países produtores de FC.
Preço da eletricidade para consumidores industriais em 2013 (US$/MWh)
194,3
149,3
179,4
72,1
*Apenas EUA continental **Valores até jun/13
Nota: considera câmbio médio de 2013
Fonte: EIA, IEA, Aneel, Eurostat, Destatis
***Valores de 2012. Valores máximo e mínimo não disponíveis
Figura 23: Preço da eletricidade para consumidores industriais em 2013 (US$/MWh)
3.5.
Recursos humanos e acesso ao capital
O Estudo não identificou fatos relativos aos fatores de produção recursos humanos e acesso
ao capital que afetem, de forma significativa, o desenvolvimento do segmento no Brasil.
4. Dinâmica da indústria
A produção mundial de FC é concentrada em poucas empresas, principalmente japonesas,
americanas e europeias. As empresas normalmente são integradas desde a produção do
11
SGL (2010)
26
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
precursor PAN até os produtos finais. Algumas aplicações que exigem propriedades
específicas, como nos setores aeronáutico e eólico, requerem trabalhos exclusivos com os
fornecedores tradicionais.
Os parágrafos a seguir detalham a dinâmica da indústria.
4.1.
Players
A maior parte da capacidade produtiva de FC está concentrada em empresas de origem
japonesa, americana e europeia, que juntas representam cerca de 80% do mercado mundial.
Essas empresas por vezes possuem plantas em outras geografias, destacando-se as empresas
japonesas com plantas nos EUA ou na Europa. Esse fato se deve a duas razões principais:
•
•
Aproveitamento de fatores de produção mais favoráveis em outras geografias
o Podemos citar como exemplo a energia elétrica nos EUA, que é mais barata do que
no Japão ou na Europa. Como descrito anteriormente, a alemã SGL produz fibra de
carbono nos EUA para ser usada na fabricação do BMW i3, que, por sua vez, é
produzido na Alemanha12.
Proximidade de grandes consumidores
o Empresas produtoras de FC instalam plantas próximas a seus principais
consumidores, com quem normalmente têm acordos de longo prazo. Pode-se citar,
por exemplo, a planta da japonesa Toray em Washington (EUA), instalada para
suprir a demanda por FC do Boeing 787. Analogamente, a Hexcel inaugurou, em
2008, uma planta em Nantes (França) principalmente para fornecer FC para a
produção do Airbus A380.
A figura a seguir apresenta as maiores empresas que atuam em FC e seus escopos de
atuação. As maiores empresas do mundo são a japonesa Toray, a americana Zoltek e a
japonesa Toho.
A maioria dos players é integrada desde o precursor PAN até as aplicações, passando pela
FC. Apenas a Mitsubishi Rayon atua em acrilonitrila, que representa somente cerca de 20%
do custo de produção de FC.
12
SGL (2010)
27
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Figura 24: Escopo de atuação das principais empresas produtoras de FC
Algumas aplicações da FC, como as do setor aeronáutico e eólico, exigem propriedades
específicas e certificações que podem dificultar a entrada de novos players nesse mercado. A
figura a seguir mostra os setores de atuação das principais empresas produtoras de FC.
Embora todas forneçam o produto para o setor industrial, apenas as mais tradicionais atuam
nos setores eólico e aeronáutico.
Figura 25: Setores de atuação das principais empresas de FC
28
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
As plantas de FC historicamente possuem um baixo fator de utilização. No entanto, segundo
especialistas do setor, os valores nominais de capacidade são dificilmente atingidos, devido
ao tempo de manutenção (5%-10%) e ao tempo de setup para produzir diferentes produtos, o
que pode reduzir a capacidade em mais de 50%, dependendo do número de grades
diferentes produzidos. Desta forma os produtores evitam produzir diversos produtos na
mesma planta. Mesmo considerando plantas modernas, que produzem no máximo dois
produtos, a capacidade real de produção é aproximadamente 20% menor do que a nominal.
Apesar do excesso de capacidade existente atualmente, as plantas já existentes e previstas
não seriam suficientes para suprir a demanda global em 2020, projetada em 130 mil
toneladas. Desse modo, haverá espaço para construção de novas plantas de FC.
A figura a seguir apresenta as margens EBIT do negócio de FC dos principais players.
As empresas Cytec, Hexcel e Toray têm foco no mercado aeroespacial, o mais sofisticado
entre os consumidores de FC. A margem EBIT média das três empresas, que variou de 10%
a 17% entre 2010 a 2012, foi a maior entre os players de fibras de carbono.
Durante esse mesmo período, a Zoltek passou de margens negativas para positivas. Essa
mudança na rentabilidade foi causada pela reestruturação da empresa em três unidades de
negócios com diferentes focos: energia eólica, compósitos intermediários e fibras técnicas. O
setor de compósitos intermediários desenvolve fibras de baixo custo, buscando aumentar a
penetração da FC em novos mercados. No setor de fibras técnicas, estão os freios de aeronaves
e produtos resistentes ao fogo e ao calor, para os mercados automotivo e de roupas de
proteção.
A SGL apresentou resultados negativos no período de 2010 a 2012. Segundo a empresa, os
principais fatores causadores desses resultados foram os baixos preços da FC e o atraso nos
projetos dos clientes (principalmente no mercado eólico e aeroespacial). Segundo
especialistas, a empresa tem adotado uma estratégia de reduzir seus preços para aumentar a
sua participação no mercado.
29
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Margem EBIT do negócios de fibra de
carbono dos principais players (%)
Fonte: Cytec, Hexcel, Zoltek, Toray, SGL, análise Bain / Gas Energy
Figura 26: Margem EBIT dos negócios de fibra de carbono dos principais players (%)
4.2.
Escala global
O mercado de FC é pequeno, sendo a capacidade nominal instalada no mundo, em 2012, de
aproximadamente 110 mil toneladas (90 mil toneladas de capacidade real). Com isso, a
escala das plantas desse produto é consideravelmente menor do que a de outros produtos
químicos, chegando, no máximo, a cerca de 8 mil toneladas.
Segundo especialistas, o grupo de maiores plantas do mundo possui capacidade anual entre
5 mil e 8 mil toneladas, normalmente pertencentes a grandes empresas globais de FC, como
Toray, Zoltek, Toho e Mitsubishi Rayon. Juntas, essas empresas possuem cerca de 56% da
capacidade instalada no mundo. As plantas chinesas são menores, com capacidade de no
máximo 1500 toneladas por ano.
30
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
5. Indústrias relacionadas
As entrevistas com especialistas do setor não identificaram qualquer entrave em indústrias
relacionadas que possa afetar o desenvolvimento da produção local de FC.
Os equipamentos para a produção de FC são fornecidos por diversas empresas como C. A.
Litzler, Despatch Industries e Harper International, o fornecimento é global e não existem
contratos de exclusividade com produtores tradicionais de FC. Além disso, as empresas
estão dispostas a vender os equipamentos para novas fabricantes de FC em países
emergentes, como ocorreu com a Aksa, na Turquia, e com fabricantes chineses.
6. Diagnóstico
O consumo global de FC cresceu a uma taxa anual média de 8% a 10% entre 1984 e 2011 e
deverá crescer em média 15% ao ano entre 2011 e 2020. As maiores fontes de crescimento
serão os setores eólico, aeronáutico e automotivo.
O Brasil está em uma posição privilegiada para capturar parte do crescimento da demanda
por FC. O País poderá representar de 5% a 10% da demanda global por FC em 2020. O
crescimento da demanda brasileira deverá se concentrar em dois setores:
•
•
Pás eólicas: A produção nacional de pás eólicas representou 12% da produção global em
2009 e 20% em 2013. Em 2013, os produtores nacionais de pás eólicas consumiram 1,9
mil toneladas de FC, e poderão consumir entre 5,3 e 10,6 mil toneladas em 2020.
Óleo e gás offshore: A produção de óleo e gás em águas profundas no Brasil poderá
aumentar de 1,6 milhão de barris por dia, em 2012, para 3,2 milhões em 2020. Com isso,
o País deverá concentrar cerca de 75% do crescimento mundial do setor. Maiores
profundidades deverão resultar em maior uso da FC em risers de perfuração e produção
e umbilicais. O setor local poderá usar cerca de 1,6 mil toneladas de FC em 2020.
Outros setores nacionais também poderão representar fontes relevantes de demanda a
médio prazo. Por exemplo:
•
•
Construção de novos aviões da Embraer que utilizem FC em estruturas primárias;
Maior penetração em veículos em decorrência de mudanças regulatórias que incentivem
maior eficiência.
Além dessas outras fontes, é esperado que a existência de produção local de FC
naturalmente aumente a sua penetração em outros setores, como na construção civil e em
artigos esportivos.
31
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Atualmente o Brasil não produz FC. O aumento da demanda nos setores eólico, offshore e
aeroespacial poderá elevar o déficit da balança comercial do produto de 47 milhões de
dólares, em 2013, para 167 a 291 milhões, em 2020. A viabilidade de uma fábrica local
dependeria da disponibilidade de matéria-prima (acrilonitrila) e energia (térmica e elétrica)
a preços competitivos, similares aos praticados no mercado internacional13.
É importante notar que a FC contida nos produtos finais tem um valor agregado de 17 a 20
vezes maior que o valor da própria FC, o que torna a soma da importação de FC e da
exportação dos produtos finais positiva para o País. Desta maneira, eventuais políticas
destinadas a incentivar a produção doméstica de FC devem considerar a importância de não
onerar os seus consumidores, que possuem exportação relevante dos produtos finais.
A demanda prevista por FC em 2020 deverá se situar entre 7,1 e 12,4 mil toneladas. Como
descrito anteriormente, as plantas normalmente são capazes de operar a cerca de 80% da
capacidade nominal, devido a paradas para manutenção e tempo de setup para diferentes
produtos. Desta forma, para suprir a demanda nacional, seria necessária uma planta com
capacidade nominal entre 9 e 16 mil toneladas por ano. Tal escala é superior à das maiores
plantas globais (que possuem no máximo 8 mil toneladas por ano de capacidade instalada
nominal) e suficiente para atrair produtores estabelecidos. A atração de produtores
estabelecidos permitiria que o Brasil avançasse rapidamente na curva de experiência.
A produção nacional de FC poderia ocorrer em duas etapas:
•
•
A primeira envolveria a produção da FC utilizando o PAN precursor importado. Esta
etapa depende da instalação no Brasil de uma empresa tradicional em FC, devido à
restrição dessas empresas em vender o PAN precursor para terceiros;
A segunda envolveria aproveitar o excedente local de acrilonitrila para produzir o PAN
precursor.
Esta proposta de estratégia busca facilitar a atração de um produtor tradicional, ao reduzir o
seu investimento inicial e, portanto, o risco do projeto. A produção local do PAN precursor
poderia acontecer em um segundo momento, após o mercado local de FC ter sido
desenvolvido pelo produtor.
Conforme indica a figura a seguir, a produção nacional da FC poderá reduzir o déficit
comercial previsto em cerca de 40% a 50%, para 78 a 136 milhões de dólares em 2020. Caso a
produção do precursor também seja feita no País, este déficit pode ser reduzido para 32 a 56
milhões de dólares em 2020.
13
Fonte: ABRAFAS (2014).
32
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
Deficit da balança comercial
Cenários de balança comercial Brasil 2020 – Fibras de carbono (US$M)
-66
167
-35
78
32
FC
PAN
1
Produção de FC com
importação de PAN
(precursor)
Acrilonitrila
2
Produção de PAN
com acrilonitrila local
Fonte: CCeV, GWEC, AliceWeb, entrevistas com experts, análise Bain / Gas Energy
Figura 27: Cenários da balança comercial Brasil 2020 – Fibras de carbono (US$M)
A criação de um polo de compósitos permitiria o fortalecimento do setor nacional. Empresas
eólicas poderiam ser “âncoras” ao redor das quais outras empresas se instalariam.
É importante considerar que o setor eólico tem potencial para ser o principal consumidor de
FC no Brasil e representar entre 75% e 85% da demanda doméstica. Porém, há incertezas
nessa projeção, e a demanda por FC no setor eólico nacional dependerá do desenvolvimento
e da produção de pás vendidas para mercados internacionais. Dessa maneira, o principal
fator necessário para o desenvolvimento do setor doméstico de FC é o fortalecimento e
expansão dos produtores de pás eólicas.
O setor global de FC está expandindo sua capacidade para suprir a demanda projetada: é
urgente, portanto, que o Brasil se movimente para capturar parte dessa oportunidade.
6.1.
Linha de ação
a) Incentivos à demanda:
i. O Brasil tem potencial representar 5% a 10% da demanda global por FC em
2020. Para que esse cenário se concretize, é interessante estimular os seus
mercados consumidores, com ações como:
33
Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
a. Estudar criação de incentivos para o setor eólico de forma a manter a
participação relevante no mercado mundial. Como descrito anteriormente, o
setor eólico representa atualmente a maior aplicação para FC no País, e esse
cenário deve se manter até 2020. A participação relevante do Brasil na
produção mundial de pás eólicas (entre 10% e 20% das unidades nos últimos
anos) depende principalmente de exportações dessas. Devido a esses fatores,
estimular o setor eólico nacional pode apresentar um impacto positivo na
demanda por FC do País. Além disso, o desenvolvimento do setor eólico
aumentaria a participação de energias renováveis na matriz energética do
País.
b. Avaliar redução da tributação (nas três esferas governamentais) ou
criação de outros incentivos para carros de baixo consumo ou elétricos. A
penetração da FC em veículos no Brasil é baixa, embora, no mundo, seja
projetado um crescimento anual médio de 17% para essa aplicação. Tais
incentivos poderiam estimular o uso da FC em veículos no Brasil, de
forma semelhante ao que ocorre nos países desenvolvidos, gerando
demanda adicional por FC. Além da demanda por FC gerada, outro
efeito positivo de estimular os veículos de baixo consumo ou elétricos é a
redução na utilização de combustíveis fósseis no País.
b) Incentivos à produção local, de forma a atrair a instalação no Brasil de
produtores já estabelecidos.
i. A atração de produtores já estabelecidos permitiria que o Brasil avançasse
rapidamente na curva de experiência, já que esses dominam as tecnologias de
produção (que podem ser barreiras de entrada para novos players) e têm sua
qualidade reconhecida pelos consumidores mais exigentes, como o setor eólico
e aeronáutico. Além disso, essas empresas teriam mais facilidade para importar
o PAN precursor de suas próprias unidades em outros países, já que
normalmente esse produto não é vendido para terceiros. A entrada de tais
produtores no mercado local poderia ser feita em duas etapas: num primeiro
momento, produção de FC a partir de PAN precursor importado e, num
segundo, produção nacional do precursor. Para tal, poderiam ser adotadas
medidas como:
a. Redução de impostos na importação do precursor (matéria-prima para
produção de fibra de carbono). Deve-se criar NCM dedicado ao PAN
precursor, que atualmente é tratado em conjunto com outros produtos
que possuem produção local.
b. Criação de tarifas de eletricidade preferenciais e/ou estabelecimento de
contratos de fornecimento de longo prazo. O processo produtivo da FC
utiliza muita energia, e empresas buscam menores tarifas de eletricidade
ao escolher a localização de suas novas plantas. O estabelecimento de
contratos de fornecimento de eletricidade de longo prazo com tarifas
preferenciais poderia incentivar os produtores a entrar no mercado
brasileiro.
c. Incentivar investimentos em capacidade. Para criar um incentivo
adicional ao estabelecimento de unidades produtivas no Brasil, poderiam
ser concedidos outros benefícios aos produtores de FC, como por
exemplo a concessão de financiamentos a juros reduzidos para
investimentos em novas plantas no País e/ou a desoneração de tais
investimentos.
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Potencial de diversificação da indústria química Brasileira - Relatório 4
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