Technische und ökonomische
Bewertung von Nachwachsenden
Rohstoffen
18. Februar 2008
Dr Thomas Boehland
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Gliederung
� Eingangs-Paradigma über NawaRo
� Rohstoffpreise und Preiskopplung
1) Rohölfolgeprodukte
2) Vergleich der Wertschöpfungsketten
3) Preiskopplung von Benzin, Bioethanol und Zucker
4) Einfluss der Regularien
5) Biodiesel und Diesel
6) Holz und Heizöl
� Beispiele für einen Kostenvergleich fossil - NawaRo
1) Aceton-Butanol-Ethanol-Prozeß
2) Polymilchsäure
� Zusammenfassung und Ergebnis
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Nachwachsende Rohstoffe gewinnen zunehmend an Bedeutung.
© nova-Institut
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Bio-basierte Produkte machen ca 5% des weltweiten Chemikalienumsatzes aus
Biorenewables Bioprocesses
5%BioProdukte77 Mrd €
Weltweiter Chemieumsatz1.476 Mrd €(2005)
Quelle: McKinsey
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Etwa 90% der Chemieproduktionbasiert auf Rohöl und Erdgas *
*IFEU-Institut, Heidelberg 2007
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Die chemisch/technische Industrie in Deutschland setzte 2005 rund 2,7 Mio. t Nawaro ein –davon ~ 2,0 Mio. t pflanzlichen Ursprungs.
Quelle: meó Consulting-Team im Auftrag der FNR
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Regulierung beeinflußt die Einführung von Nawaro auf nationaler und europäischer Ebene
� EU-Verordung gen-veränderter Lebens-und Futtermittel
� Deutsches Gentechnik Gesetz
� Getreidemarktverordnung
� Zuckermarktordnung
� REACh (Registration, Evaluation, Authorisation of Chemicals)
� Verpackungsverordnung
� Bioabfallverordnung
� Düngemittelverordnung
� Erneuerbare-Energien-Gesetz
� Biokraftstoffquotengesetz
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Bioethanol : Ölpreise und Regulierung bestimmen den Markt
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Mio. Liter
"Clean Air Act"
Ethanol als MTBE Ersatz
"Renewable Fuels Standard"
Source: RFA 2006; Fapri 2006
Einfluß der Regulierung auf die EtOH Produktion in den USA
USA: „Energy Policy Act - 2005“„Renewable Fuel Standard“34 Mrd Liter in 2008 (x 4 in 2022)
Brazil: FFV (flex-fuel vehicles) +20% Benzin-Beimischung
EU: EC/30/2006 (5,75% in 2010)
D: Beimischungszwang 2%
China: National Biofuel Programme15% biofuels by 2020(31% Gasoline - 69%Diesel)10% EtOH mandatory in 5 Prov.
ständig überarbeitete Regulierungen in
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Auf die Werte von 1994 normierte Rohstoffpreise
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Jan-94 Jan-95 Jan-96 Jan-97 Jan-98 Jan-99 Jan-00 Jan-01 Jan-02 Jan-03 Jan-04 Jan-05
Natural Gas Crude Oil Propylene Soybean Oil Glucose Syrup
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Koppelung von Ethylen-, Propylen- und Naphtapreisen an den Rohölpreis
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Crude Oil [€/bbl]
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Raw Material [€/to]
Crude Oil €/bbl Etyhlen €/to
Naphta €/to Propylen €/to
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Entwicklung von Polymer- und Rohölpreisen
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Jan. 02 Jan. 03 Jan. 04 Jan. 05 Jan. 06 Jan. 07
Rohölpreis [€/bbl]
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Polymer Preisindex [-]
Ölpreis [€/bbl]
Polymer Preisindex
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Hypothese 1: Hohe Rohölpreise machen Produkte aus NAWAROs konkurrenzfähig
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Entwicklung von Öl-, Ethanol- und Zuckerpreis
Abbildung 6. Entwicklung von Öl-, Ethanol- und Zuckerpreis
$1,00
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Jan 00 Jan 01 Jan 02 Jan 03 Jan 04 Jan 05 Jan 06 Jan 07
Jahr
Preis (US$) Mittelklasse
Kleinwagen
Flex fuel Motoren eingeführt für:
Abbildung 6a. Entwicklung des Ethanolpreises in Brasilien
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Ethanol: saisonale Preisschwankungen, Kopplung an den Naphta Preis
Ethanol Price Seasonality
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1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52
Week
R$ / t
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
PreiskopplungEthanol / Naphta
Ethanol: saisonale Preisschwankungen2001-2007
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Weltweiter Handel mit Ethanol aufgrund von Regularien limitiert
Australia
Brazil
USA
EU
China
India
CBI0,015 mto
(0,11 mto)
(2,88 mto)
(1,58 mto)
(0,2 mto)
Prod: 15,4 mtoImp: 0Exp: 2,0
Prod: 14,17 mtoImports: 0,65Exports: 0,30
Handel 2005
Prod: 2,14 mtoImp: 0,50Exp: 0,15
weltweite Produktion: 45 Mio. to
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US Transportation Fuel MarketSources: Bloomberg; Thomson Financials
Bioethanol (USD/ton)
Premium Unleaded Gasoline (USD/ton)
Bioethanol Preise gekoppelt anBenzinpreise (USA)
Correlation factor = 86%
starke Korrelation mit Benzinpreisen in den USA
noch keine Korrelation mit Mais-oder Zuckerpreisen (feedstock) zu beobachten (Marktregulierung)
Beobachtungen
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Klassischer Bioethanol-Prozeß –
� ca. 46% Ausbeute � ca. 66% Anteil der Rohstoffkosten an den Herstellkosten � >> 50.000 to/a Kapazität
Zu jedem Rohölpreis einen C-Quellen-Äquivalenz-Preis kalkulieren:
Ende 2006 (Rohölpreis 60 $/bbl=304€/to): 238 €/to (14 $ct/lb). Der “wahre“ gehandelte Weltmarktpreis für Zucker lag nur unwesentlich darunter.
Zu jedem beliebigen Ölpreisszenario ein C-Quellen-Äquivalenz-Preis berechenbar – für Zucker, Stärke oder auch fermentierbare C-Quellen, z.B. aus Lignocellulosen - der als Grundlage zur Bewertung biotechnologischer Prozesse dient.
C-Quellen-Äquivalenz-Preis („C-equivalent price“ )
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Wettbewerbsfähige Rohstoffe sind verfügbar –suboptimale Verfahren limitieren das Potential
Petrochemicals Produktion Preis* C H O Carbon
Ethylen C2H4 110 mio t/a 890 €/t 86% 14% 1035 €/t C
Propylen C3H6 75 mio t/a 850 €/t 86% 14% 988 €/t C
Benzol C6H6 45 mio t/a 830 €/t 92% 8% 902 €/t C
BioRenewables Produktion Preis* C H O Carbon
Glukose C6H12O6 143 mio t/a 300 €/t 40% 7% 53% 750 €/t C
Bio-Ethanol C2H6O 36 mio t/a 365 €/t 52% 13% 35% 700 €/t C
*Preise 24.5.2007, Bio-Ethanol für Brasilien (EU ca. x2)
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Entwicklung der Energiepreise von Holzpellets im Vergleich zu Heizöl und Erdgas in Deutschland
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Kostenvergleich fossil – NAWARO:Butanol- vs. Rohölpreis
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Jan. 03 Jan. 04 Jan. 05 Jan. 06 Jan. 07
Crude Oil [$/bbl]
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Butanol EU [€/to]
Crude Oil Brent [$/bbl]
Butanol EU ICIS €/to
Aceton-Butanol-Ethanol-Prozeß: Blenden von Benzin wg. ähnlicher Eigenschaften
Fermentation von glucose / sucrose durch Clostridium ssp liefertAceton : Butanol : Ethanol im Verh. 3 : 6 : 1
Großtechnische Herstellung nachgewiesen möglich. Butanol einfacher zur Beimischung geignet als Bioethanol, da
� besser mit Benzin kompatibel wg
vergleichbarer Verbrennungs-
charakteristik
� geringerer Dampfdruck
� Nutzung bestehender Infrastruktur
Aber: Einführung des „C-equivalent
price“ zeigt, dass bio-Butanol nicht
wettbewerbsfähig ist.(Qureshi et.al, 2001; Patel et.al. 2006)
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Maispreis in den USA [US$/bushel]
Polymilchsäure aus Fermentation:
Verpackungsmaterial als Alternative zu PET, PS, PP
Kostenvergleich fossil – NAWARO:Poly Lactic Acid (PLA)
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Kostenvergleich fossil – NAWARO:Poly Lactic Acid (PLA)
Beispiel 2: Poly Lactic Acid (PLA) vs. PET
Ausbeute Fermentation: 90 %Ausbeute Polymerisation: 80 %Rohstoffkosten Fermentation: 60 %LA-Kosten für Polymerisation: 45 %
Markt Preis PLA (ber.)* 1.200 €/tMarkt Preis PET (2006) 1.200 €/t Rohölpreis 60 $/bbl
PLA könnte biotechnisch preiswerter hergestellt werden als in chemisch-konventionellen Routen, aber
* Optimierung in Process undeconomy of scale vorausgesetzt
� Deutliche Erhöhung des Maispreises
� Angenommener Marktpreis für PLA setzt
stabile, niedrige Preise für C-Quellen voraus
� Berechnung „C-equivalent price“ zeigt
signifikante Vorteile für PET (15 – 20 %)
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Zusammenfassung und Ergebnis
� Paradigma: Produkte auf Basis nachwachsender Rohstoffe werden mit steigenden fossilen Rohstoffpreisen zunehmend wirtschaftlich
� Jedoch:Derzeit sind die meisten neuen Produkte und Kraftstoffe, die aufNAWAROs basieren, teurer als die rohölbasierten
� Notwendig ist –� Zugang auf biobasierte Rohstoffquellen zu Weltmarktbedingungen� Einschränkung marktverzerrender Regulierungen� Optimierung der biotechnologischen Prozesse und effizientere Verfahren zur Verwertung von Biomasse