Technische und ökonomische Bewertung von Nachwachsenden Rohstoffen - Februar 2008 Dr Thomas Boehland
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Technische und ökonomische Bewertung von Nachwachsenden Rohstoffen 18. Februar 2008 Dr Thomas Boehland
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
Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 2Nachwachsende Rohstoffe gewinnen
zunehmend an Bedeutung.
Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 3
© nova-InstitutBio-basierte Produkte machen ca 5% des
weltweiten Chemikalienumsatzes aus
5%
BioProdukte
77 Mrd €
Biorenewables Bioprocesses
Weltweiter
Chemieumsatz
1.476 Mrd €
(2005)
Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 4 Quelle: McKinseyEtwa 90% der Chemieproduktion basiert auf Rohöl und Erdgas * *IFEU-Institut, Heidelberg 2007 Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 5
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 Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 6
Entwicklung von Diesel- und Biodieselmengen in Deutschland Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 7
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
Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 8Bioethanol : Ölpreise und Regulierung
bestimmen den Markt
Einfluß der Regulierung auf die ständig überarbeitete Regulierungen in
EtOH Produktion in den USA
USA: „Energy Policy Act - 2005“
„Renewable Fuel Standard“
35000
34 Mrd Liter in 2008 (x 4 in 2022)
30000
"Renewable Fuels
Standard"
Brazil: FFV (flex-fuel vehicles) +
25000 20% Benzin-Beimischung
Ethanol als MTBE Ersatz
20000
Mio. Liter
EU: EC/30/2006 (5,75% in 2010)
15000
"Clean Air Act" D: Beimischungszwang 2%
10000
5000
China: National Biofuel Programme
15% biofuels by 2020
0 (31% Gasoline - 69%Diesel)
10% EtOH mandatory in 5 Prov.
80
82
84
86
88
90
92
94
96
98
00
02
04
06
08
10
12
14
19
19
19
19
19
19
19
19
19
19
20
20
20
20
20
20
20
20
Source: RFA 2006; Fapri 2006
Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 9Auf die Werte von 1994 normierte
Rohstoffpreise
Natural Gas Crude Oil Propylene Soybean Oil Glucose Syrup
600
500
400
300
200
100
0
Jan-94 Jan-95 Jan-96 Jan-97 Jan-98 Jan-99 Jan-00 Jan-01 Jan-02 Jan-03 Jan-04 Jan-05
Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 10Koppelung von Ethylen-, Propylen- und
Naphtapreisen an den Rohölpreis
90 900
Crude Oil €/bbl Etyhlen €/to
80 800
Naphta €/to Propylen €/to
70 700
60 600
Raw Material [€/to]
Crude Oil [€/bbl]
50 500
40 400
30 300
20 200
10 100
0 0
99 00 01 02 03 04 05 06
Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 11Entwicklung von Polymer- und
Rohölpreisen
70 2400
2200
60
Ölpreis [€/bbl]
Polymer Preisindex 2000
50
Polymer Preisindex [-]
1800
Rohölpreis [€/bbl]
40 1600
30 1400
1200
20
1000
10
800
0 600
Jan. 02 Jan. 03 Jan. 04 Jan. 05 Jan. 06 Jan. 07
Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 12Hypothese 1: Hohe Rohölpreise machen Produkte aus NAWAROs konkurrenzfähig Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 13
Hypothese 2: Hohe Rohölpreise verteuern NAWAROs und ihre Produkte Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 14
Entwicklung von
Öl-, Ethanol- und Zuckerpreis
Abbildung 6. Entwicklung von
Öl-, Ethanol- und Zuckerpreis
$5,00
Flex fuel Motoren eingeführt für:
Kleinwagen
Preis (US$) $4,00
Mittelklasse
$3,00
Abbildung 6a. Entwicklung des
Ethanolpreises in Brasilien $2,00
$1,00
Jan 00 Jan 01 Jan 02 Jan 03 Jan 04 Jan 05 Jan 06 Jan 07
Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 15 JahrEthanol: saisonale Preisschwankungen,
Kopplung an den Naphta Preis
Ethanol Price Seasonality
Ethanol: saisonale
1.800,00
1.600,00
Preisschwankungen
1.400,00 2001-2007
2001
1.200,00
2002
1.000,00 2003
R$ / t
2004
800,00 2005
2006
600,00
2007
400,00
200,00
0,00
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52
Week
Preiskopplung
Ethanol / Naphta
Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 16Weltweiter Handel mit Ethanol aufgrund von
Regularien limitiert
Handel 2005
Prod: 14,17 mto Prod: 2,14 mto
Imports: 0,65 Imp: 0,50
Exports: 0,30 Exp: 0,15
EU
USA
China
(2,88 mto)
India
CBI (1,58 mto)
0,015 mto
(0,2 mto)
Brazil
Prod: 15,4 mto Australia
Imp: 0 (0,11 mto)
Exp: 2,0
weltweite Produktion: 45 Mio. to
Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 17Einfluss von staatlichen Fördermaßnamen auf den Ethanolpreis Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 18
Bioethanol Preise gekoppelt an
Benzinpreise (USA)
US Transportation Fuel Market
Sources: Bloomberg; Thomson Financials
Bioethanol (USD/ton) Beobachtungen
1,400
1,200 Correlation factor = 86%
starke Korrelation mit
1,000 Benzinpreisen in den USA
800
600 noch keine Korrelation mit Mais-
oder Zuckerpreisen (feedstock)
400 zu beobachten (Marktregulierung)
200
0
0 200 400 600 800 1,000
Premium Unleaded Gasoline (USD/ton)
Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 19C-Quellen-Äquivalenz-Preis („C-equivalent price“ ) 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 $ct/lb). Der “wahre“ gehandelte Weltmarktpreis für Zucker lag nur unwesentlich darunter. Zu jedem beliebigen Ölpreisszenario ein C-Quellen-Äquivalenz-Preis berechenbar – für Zucker, Stärke oder auch fermentierbare C-Quellen, z.B. aus Lignocellulosen - der als Grundlage zur Bewertung biotechnologischer Prozesse dient. Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 20
Wettbewerbsfähige Rohstoffe sind verfügbar –
suboptimale Verfahren limitieren das Potential
Petrochemicals Produktion Preis* C H O Carbon
Ethylen C2H4 110 mio t/a 890 €/t 86% 14% 1035 €/t C
Propylen C3H6 75 mio t/a 850 €/t 86% 14% 988 €/t C
Benzol C6H6 45 mio t/a 830 €/t 92% 8% 902 €/t C
BioRenewables Produktion Preis* C H O Carbon
Glukose C6H12O6 143 mio t/a 300 €/t 40% 7% 53% 750 €/t C
Bio-Ethanol C2H6O 36 mio t/a 365 €/t 52% 13% 35% 700 €/t C
*Preise 24.5.2007, Bio-Ethanol für Brasilien (EU ca. x2)
Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 21Entwicklung von Diesel- und Biodieselmengen in Deutschland Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 22
Entwicklung von Diesel- und Biodieselpreis in Deutschland Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 23
Entwicklung der Erzeugerpreise für Raps in Deutschland Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 24
Entwicklung der Energiepreise von Holzpellets im Vergleich zu Heizöl und Erdgas in Deutschland Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 25
Kostenvergleich fossil – NAWARO:
Butanol- vs. Rohölpreis
Aceton-Butanol-Ethanol-Prozeß: Blenden von Benzin wg. ähnlicher Eigenschaften
Fermentation von glucose / sucrose durch Clostridium ssp liefert
Aceton : Butanol : Ethanol im Verh. 3 : 6 : 1
Großtechnische Herstellung nachgewiesen möglich.
Butanol einfacher zur Beimischung geignet als Bioethanol, da
besser mit Benzin kompatibel wg
vergleichbarer Verbrennungs- 100 1.100
charakteristik 90 Crude Oil Brent [$/bbl] 1.050
80 Butanol EU ICIS €/to 1.000
geringerer Dampfdruck
Butanol EU [€/to]
Crude Oil [$/bbl]
70 950
Nutzung bestehender Infrastruktur 60 900
50 850
Aber: Einführung des „C-equivalent 40 800
price“ zeigt, dass bio-Butanol nicht 30 750
20 700
wettbewerbsfähig ist.
10 650
(Qureshi et.al, 2001; Patel et.al. 2006)
0 600
Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 26 Jan. 03 Jan. 04 Jan. 05 Jan. 06 Jan. 07Kostenvergleich fossil – NAWARO:
Poly Lactic Acid (PLA)
Polymilchsäure aus Fermentation:
Verpackungsmaterial als Alternative
zu PET, PS, PP
Maispreis in den USA [US$/bushel]
Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 27Kostenvergleich fossil – NAWARO:
Poly Lactic Acid (PLA)
Beispiel 2: Poly Lactic Acid (PLA) vs. PET
PLA könnte biotechnisch preiswerter hergestellt werden als in chemisch-
konventionellen Routen, aber
Ausbeute Fermentation: 90 % Markt Preis PLA (ber.)* 1.200 €/t
Ausbeute Polymerisation: 80 % Markt Preis PET (2006) 1.200 €/t
Rohstoffkosten Fermentation: 60 % Rohölpreis 60 $/bbl
LA-Kosten für Polymerisation: 45 %
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 %)
* Optimierung in Process und
Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 28
economy of scale vorausgesetztZusammenfassung 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 auf
NAWAROs 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
Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 29Vielen Dank… Dr Th Boehland/S-PR-R3 Page 30
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