Para empresas de produtos químicos e materiais, é hora de fazer uma pergunta de US $ 3,5 trilhões: estamos nos estágios iniciais de uma transformação de petroquímicas intensivas em emissões para um novo paradigma de produção verde em que o CO2, hydrogen, and renewable energy are used in place of fossil fuels?
Carbon transformation, or CO 2 para x como chamamos, está rapidamente emergindo como uma alternativa economicamente viável à produção química baseada em combustível fóssil. CoVestro Co 2-precursor químico baseado em base, cardyon e co 2-based production method for polyols are being used to make sustainable polyurethane foams. Evonik, in collaboration with multiple partners, has launched the PlasCO 2 Projeto, que visa usar CO2 as a raw material in the production of C4 chemicals. Twelve, a startup working with Daimler and Procter & Gamble to produce CO 2 Produtos baseados, anunciou recentemente uma rodada de financiamento da série B de US $ 130 milhões. A Air Company, outra startup, está vendendo co 2-vodka e fragrâncias baseadas em base, entre outros produtos; Ele levantou US $ 30 milhões em financiamento da série A. No total, as empresas de capital de risco investiram cerca de US $ 700 milhões em CO 2 Startups de transformação e utilização em 2022, de acordo com o Pitchbook. O investimento está aumentando a uma taxa anual de 47% desde 2018.
como a batida de inovação e financiamento em CO 2-based chemicals grows louder, big companies (especially those with carbon reduction or net zero commitments) need to engage with alternative production inputs and processes.
CO 2 to X
Recent analysis by BCG indicates that CO2 to X is a compelling, and underappreciated, endgame for the descarbonização do setor de produtos químicos - uma indústria que produziu aproximadamente 2,5% das emissões globais de carbono em 2022. CO 2 a x pode ser visualizado como uma das quatro abordagens complementares que aumentam Captura e armazenamento de carbono (CCS) e reduza a intensidade do carbono dos processos de produção química. (Ver Anexo 1.) E como o Economias de escala Para os CCs melhoram, as recompensas acumulam-se para os mais bem preparados para agir. Tais CO
Almost all petrochemicals used today can be produced using CO2, low-carbon hydrogen, and renewables in place of fossil fuels and heat. Such CO 2-As vias baseadas em base podem desbloquear novas opções de redução de gases de efeito estufa que são altamente desejáveis para os usuários a jusante. Por exemplo, a pegada de carbono de etileno produzida usando hidrogênio de baixo carbono e CO2 (from biogenic sources or direct air capture) as feedstocks could be negative compared with the 1.3 to 1.8 tonnes of CO2 per tonne of ethylene generated by today’s gas-cracking process.
desenvolvido em escala e custo razoável, CO 2-based production processes can be an important contributor to a low- or no-carbon chemical industry in which:
- The majority of process heat is provided by hydrogen and green electricity.
- Large shares of petrochemical building blocks based on syngas are produced through CO 2-TO-X Métodos no lugar da reforma do metano a vapor. Carbono. Renováveis e tecnologias de armazenamento estão avançando rapidamente, e a eletricidade para a indústria pode ser aprimorada ainda mais por tecnologias como pequenos reatores nucleares modulares, que a Dow, entre outros, está buscando. O fornecimento de
- The remaining process emissions are captured and the carbon reused.
- Sustainable CO2 sources (such as biogenic or direct air capture) or recycled materials provide feedstock carbon.
The catalysts for these improvements will be technology developments that are both incremental (such as process optimization) and step change (such as the discovery of new catalytic materials), as well as evolving regulation and widespread green-electricity generation and hydrogen production. Renewables and storage technologies are rapidly advancing, and electricity for industry could be further enhanced by technologies such as small modular nuclear reactors, which Dow, among others, is pursuing. The supply of Hidrogênio verde também precisa aumentar; O BCG estima que a demanda por hidrogênio de baixo carbono possa subir para 350 milhões a 530 milhões de toneladas por ano até 2050.
Big Bet, maiores pagamentos
To be sure, being a pioneer in green markets is still a bet, but it’s one that could pay off big. Upstream players in industries such as chemicals have long operated in commoditized markets, competing mainly on cost and price. A Janeiro de 2023 Paper Branco Preparado pelo Fórum Econômico Mundial e o BCG relatou que a demanda nesta década para alguns materiais verdes, incluindo produtos químicos e plásticos, poderia superar a oferta. Os primeiros motores que abordam aplicativos para os quais a demanda do cliente por alternativas verdes é alta (como olefinas de baixo carbono derivadas de petróleo de pirólise ou monômeros de biológica para tereftalato de polietileno) já estão capturando prêmios de preços. Aqueles que aguardam a demanda se materializarem antes de investir podem ser tarde demais. O grande desafio é que CO
CO2 is an attractive feedstock because it is both industrially abundant and a problematic greenhouse gas. The big challenge is that CO 2-Os processos para-X ainda são caros e normalmente usam grandes quantidades de energia para criar produtos químicos de plataforma, como o monóxido de carbono (um chave de ingrediente-chave em uma variedade de produtos químicos industriais) e etileno-glicol (um agente antifreeze e bem como o precursor para fibras de poliestor. No entanto, a economia do CO 2 A utilização está melhorando, com vários caminhos à beira da atratividade econômica. (Ver Anexo 2.) O BCG mostrou que Co 2 Processos baseados podem ter emissões de 2 e 3 de menor escopo do que os métodos de base biológica, e seus custos estão se tornando competitivos com a quebra de gás (líquido de subsídios). As mudanças regulatórias da UE pendentes (como o sistema de negociação de emissões e o mecanismo de ajuste de borda de carbono) podem corroer a lucratividade dos processos de produção estabelecidos de alta emissão de carbono, criando incentivos adicionais para a mudança. CO
Many companies have committed to CCS as a key pillar of their sustainability programs. CO 2 a x é uma abordagem complementar: a infraestrutura para capturar e transportar co 2 criará economias de escala para co 2 como matéria -prima. Por exemplo, as indústrias pesadas ExxonMobil e Mitsubishi estão em parceria para usar o CO 2 Capture Technology como parte das soluções CCS de ponta a ponta industrial da Exxon. Air Liquide, Fluxys Bélgica e o Porto de Antuérpia-Bruges receberam € 145 milhões da UE para o Antwerp@C CO 2 Exportar Hub, que coletará e transportará co2 via an intraport, open-access pipeline network.
Tudo o que foi dito, muitas perguntas permanecem. Dada a variedade de tecnologias no desenvolvimento, bem como o número de produtos em potencial que poderiam ser direcionados, avaliar os riscos técnicos, econômicos e comerciais não é uma questão simples. Os pontos cruzados para a economia e a mitigação de gases de efeito estufa dependem da molécula de interesse, da disponibilidade relativa de opções e eletricidade circulares ou de base biológica e incentivos regulatórios. As empresas precisam determinar como os vários CO 2 As rotas de transformação se comparam com outras vias de sustentabilidade, como biodegradabilidade e circularity, from a cost and carbon footprint perspective. The decisions are rarely straightforward. Aliphatic and aromatic value chains require careful consideration based on process economics and maturity.
Many companies have committed to CCS as a key pillar of their sustainability programs. CO 2 a x é uma abordagem complementar.
As empresas precisam fazer três perguntas -chave sobre quando, como e onde implantar as novas tecnologias:
- Quais moléculas optamos por tentar primeiro? Dados os requisitos de escala intensivos em capital e a falta de clareza na disposição dos clientes em pagar um prêmio, existe uma estratégia de entrada no mercado que minimiza os riscos e acelera os cronogramas? Os jogadores devem decidir onde e como jogar com base em sua posição na cadeia de valor e em suas aspirações líquidas zero. (Consulte Anexo 3.) Hoje, estamos vendo a implantação de produtos mínimos viáveis em materiais especiais de alta margem e menor volume com requisitos de baixa energia renovável ou de hidrogênio, como policarbonatos, polióis e carbonatos de dietil (usados para baterias). Esses casos de uso minimizam a concorrência por renováveis escassos, absorvendo os custos extras associados a novos produtos. As colaborações de Twelve com Daimler e Procter & Gamble, bem como a entrada de Covestro e Econic na CO
- How should we (and others) assess technology developments and market and energy demands?
- How will the market develop? Given capital-intensive scaleup requirements and a lack of clarity on customers’ willingness to pay a premium, is there a go-to-market strategy that minimizes risks and accelerates timelines?
Which Molecules?
CO2 transformation is in the early stages of building scale by moving from premium to lower-cost products. Players should decide where and how to play based on their position in the value chain and their net zero aspirations.
We expect adoption by the chemical industry to follow an L-shaped curve, starting with high-margin products with low energy needs and spreading to more widely used molecules as costs come down. (See Exhibit 3.) Today, we are seeing the deployment of minimum viable products in high-margin, lower-volume specialty materials with low renewable-energy or hydrogen requirements, such as polycarbonates, polyols, and diethyl carbonates (used for batteries). These use cases minimize competition for scarce renewables while absorbing the extra costs associated with new products. Twelve’s collaborations with Daimler and Procter & Gamble, as well as Covestro and Econic’s entry into the CO 2-Figura de poliuretano baseada em âma. de energia verde e hidrogênio devem levar à produção e diversificação escalar em produtos químicos especiais de margem média, seguidos de movimentos para produtos básicos com menor margem e mais energia intensiva em energia (como syngas e metanol). O deslocamento final dos produtos químicos base de baixa margem e alta energia será a última fase, como CO
Expanding availability of green energy and hydrogen should lead to scaled-up production and diversification into medium-margin specialty chemicals, followed by moves into lower-margin and more energy-intensive base chemicals (such as syngas and methanol). The ultimate displacement of low-margin, high-energy base chemicals will be the last phase, as CO 2 Tecnologias de transformação aumentam a curva de escala. CO
Technology Developments and Market and Energy Demands
At least six technical pathways to CO 2 A transformação fornece várias opções com potencial para desenvolvimento de mercado e redução de carbono. Eles estão em diferentes estágios de maturidade, e cada um tem suas próprias vantagens e desvantagens e é útil para grupos específicos de produtos. (Consulte o Anexo 4.)
Entendendo quais mercados provavelmente se converterão mais rapidamente envolve a avaliação de fatores como custos de produção, disposição do cliente para pagar, a jusante Compromissos de sustentabilidade e opções a jusante para abordar o escopo 2 e 3 emissões. A Lanzatech, por exemplo, concentrou -se em monoetileno glicol, um precursor para poliésteres usados em inúmeras cadeias de valor do produto de consumo, onde faltam compromissos, a disposição a pagar é alta e as opções de redução do escopo 2 e 3 estão faltando para empresas a jusante.
Determinar opções adequadas para o propósito envolve avaliar vários fatores, como mercado, proposição de valor e compromissos líquidos zero. As empresas precisam analisar o que é atraente em uma tecnologia específica (os biortes são bons para álcoois e ácidos, por exemplo, rotas eletroquímicas para olefinas C2 e rotas térmicas para a maioria dos outros produtos), sua maturidade tecnológica, as matérias -primas necessárias e sua (potencial) disponibilidade nos locais necessários. Os químicos sustentáveis “unicórnios” Solugen determinaram locais de plantas com base na proximidade dos clientes a jusante e na adequação de instalações de menor escala. A Lanzatech procura capturar CO
New models and priorities may be necessary. Sustainable-chemicals “unicorn” Solugen determined plant locations based on proximity to downstream customers and suitability for smaller-scale facilities. LanzaTech looks to capture CO 2 A partir de processos e instalações existentes. Evonik e Siemens localizaram uma instalação importante, onde têm acesso pronto para incentivos de energia renovável e hidrogênio de baixo custo. Em escala agora, apenas parcialmente atenderá às ambições líquidas zero. Uma mistura de tecnologias de curto e longo prazo será necessária para obter um impacto significativo e duradouro.
How We Expect the CO2-to-X Economy to Develop
CO2 transformation technologies that are viable at scale now will only partially meet net zero ambitions. A mix of near- and longer-term technologies will be necessary to achieve significant and lasting impact.
Near Term. como o CO 2-TO-X Economia ganha tração, dois tipos de jogadores com sinergias naturais podem ser os primeiros adotantes em larga escala. Alguns usuários da Syngas em larga escala com metas agressivas de sustentabilidade já estão buscando co 2 para syngas como uma maneira de reduzir o carbono incorporado, atingir prêmios de preço e aproveitar a capacidade de produção a jusante existente e o acesso ao mercado. CO 2 a X também fornece uma solução potencial para produtores em larga escala com CO concentrado 2 Fluxos que não têm acesso a co 2 | Em vez de investir em evitar esses passivos, essas empresas poderiam investir em transformá-las em um fluxo de produtos.pipelines or geologic storage and could face big carbon emission liabilities. Rather than investing in avoiding those liabilities, such companies could invest in turning them into a product stream.
A mix of near- and longer-term technologies will be necessary to achieve significant and lasting impact.
médio prazo. colaborações e alianças ao longo da cadeia de valor oferecem oportunidades para alinhar incentivos, emissões coletivamente baixas e acelerar a escala para moléculas de menor valor e maior energia. Por exemplo, o Total está trabalhando com Axens em Bioetileno e com Stanford University e Startup Cert Systems on Transforming Co 2 em etileno. CO 2 A transformação pode complementar e ser integrada à biografia a X, resíduos em x e óleo em produtos químicos, minimizando os riscos associados a investimentos em alternativas de refinaria flexíveis de alimentação. À medida que o dióxido de carbono evolui de um resíduo que precisa ser enterrado para uma matéria -prima economicamente viável, a economia do processo mudará, recompensando apostas estratégicas nos processos e matérias -primas certas para a molécula direita.
Longer Term. Capital de risco e investimento do governo impulsionarão novas tecnologias potencialmente perturbadoras (como plasma e eletrocatálise) em relação à maturidade. Isso poderia oferecer a oportunidade de saltar tecnologias existentes e, finalmente, atingir a redução de carbono ou líquido zero objetivos. Até 2040, a vantagem de custo pode não ser mais sobre o acesso a gás natural de baixo custo, mas o acesso a eletricidade de baixo custo, de baixo carbono, hidrogênio e um CO concentrado 2 Stream. Isso teria implicações maciças para a geopolítica petroquímica tradicional, fluxos comerciais e reivindicações de lucros. (See Exhibit 5.)
Guidance for the C-Suite
The pathways to environmentally and financially sustainable CO2-to-X models vary by region and industry segment. (See Exhibit 5.)
But as CO2-to-X costs fall, leaders at all large chemical producers, as well as at other companies, should address the following questions to determine if the technology has a place on their decarbonization AGENDAS:
- Como pode co 2-TO-X Tecnologia Alterar posições competitivas e pools de lucro em nossos principais produtos e geografias? Explore?
- Does our R&D organization possess the capabilities to take advantage of the new technology?
- Where do our assets or value chains create natural partnership options that we can explore?
A fabricação química parece estar presa com uma escolha entre lucratividade e sustentabilidade. Mas estamos na vanguarda de uma revolução tecnológica e comercial em como transformar co 2 em um colaborador líquido de uma indústria química líquida zero. As empresas químicas podem estar entre os maiores vencedores-se começarem a trabalhar na transformação agora. Inscreva -se
