Informe de análisis del tamaño, la participación y las tendencias del mercado de biorrefinerías por materia prima (cultivos de almidón y azúcar, cultivos energéticos, residuos orgánicos y agrícolas, materias primas múltiples), por proceso (procesos bioquímicos, procesos químicos, procesos mecánicos/físicos, procesos termoquímicos, multiproceso), por producto (energía, productos químicos, materiales) y por región (América del Norte, Europa, Asia-Pacífico, Oriente Medio y África, Latinoamérica). Previsiones para el período 2025-2033.

Factores de crecimiento del mercado de biorrefinerías

Regulaciones gubernamentales y políticas de energías renovables

Muchos países han adoptado estándares de combustibles renovables o mandatos de biocombustibles, que exigen una cantidad específica de combustible para el transporte proveniente de fuentes renovables, como los biocombustibles. Estos mandatos impulsan la demanda de biocombustibles e incentivan la inversión en biorrefinerías para cumplir con los requisitos reglamentarios. El Estándar de Combustibles Renovables (RFS, por sus siglas en inglés) en Estados Unidos exige que los combustibles para el transporte contengan una cantidad mínima de combustibles renovables, como etanol y biodiésel. El RFS fue establecido por el Congreso en 2005 para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, impulsar el sector de combustibles renovables y disminuir la dependencia del petróleo importado. La Ley de Independencia y Seguridad Energética de 2007 mejoró y amplió el Estándar de Combustibles Renovables.

• Además, el 21 de junio de 2023, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) emitió una normativa final que incrementó el volumen de biocombustibles necesarios para el transporte entre 2023 y 2025. La normativa aumenta la cantidad total de combustibles renovables en un 1,5 % en 2023, un 4,4 % en 2024 y un 8,2 % en 2025. Asimismo, eleva los requisitos de volumen para los biocombustibles celulósicos en un 25 % en 2023, un 29 % en 2024 y un 33 % en 2025.

Además, los gobiernos suelen ofrecer exenciones fiscales, subsidios, subvenciones y garantías de préstamos para fomentar el desarrollo e implementación de tecnologías de energías renovables, como las biorrefinerías. Estos incentivos financieros reducen los costos iniciales de los proyectos de biorrefinería y aumentan su viabilidad económica. Por ejemplo, el gobierno federal de Estados Unidos ofrece diversos créditos fiscales e incentivos a los productores de biocombustibles, como el Crédito Fiscal para Mezcladores de etanol y el Crédito Fiscal para la Producción de biocombustibles celulósicos. Estos incentivos fomentan la inversión en biorrefinerías y contribuyen al desarrollo de la industria de los biocombustibles.

Factores restrictivos

Disponibilidad de materias primas y desafíos de sostenibilidad

Las materias primas de biomasa utilizadas en biorrefinerías, como los residuos agrícolas, los desechos forestales y los cultivos energéticos, compiten frecuentemente con otras industrias, como la fabricación de alimentos y piensos. Los residuos de cultivos, como el rastrojo de maíz y la paja de trigo, que tienen potencial como materias primas para biorrefinerías, también se utilizan en la agricultura como lecho para animales, enmienda del suelo y prevención de la erosión. Se espera que la producción mundial de piensos en 2023 sea de 1.287 millones de toneladas métricas (BMT), una disminución del 0,2 % con respecto a 2022. El estudio Renewables 2022 de la AIE prevé que la industria de los biocombustibles experimentará una escasez de suministro de materias primas entre 2022 y 2027. El análisis estima que la demanda de aceite vegetal, residuos y aceites y grasas sobrantes aumentaría un 56 % hasta alcanzar los 79 millones de toneladas durante el período de proyección.

Además, los conflictos por el uso de la tierra surgen cuando las materias primas de biomasa compiten con los cultivos alimentarios por tierras cultivables. El cultivo de cultivos energéticos para la generación de biocombustibles, como el maíz o la caña de azúcar, puede provocar deforestación, conversión de tierras y desplazamiento de la producción de alimentos, lo que genera preocupación por la seguridad alimentaria y la disminución de la biodiversidad. El monocultivo y la agricultura intensiva son ejemplos de estrategias de producción de biomasa que pueden tener consecuencias ambientales negativas, como el deterioro del suelo, la contaminación del agua y la pérdida de biodiversidad. Por ejemplo, la expansión de las plantaciones de palma aceitera para la producción de biocombustibles en el sudeste asiático se ha relacionado con la deforestación y la destrucción del hábitat, lo que representa una amenaza para las especies y los ecosistemas en peligro de extinción.

Además, el maíz es la principal materia prima utilizada en la producción de etanol, representando la mayor parte del consumo de materia prima para biocombustibles en Estados Unidos. El USDA prevé que se utilizarán 5.300 millones de bushels de maíz para la producción de etanol en 2023-24, una previsión reafirmada en el informe WASDE de septiembre. El gobierno redujo su proyección de uso de etanol de maíz para 2022-23 a 5.177 millones de bushels, frente a los 5.195 millones de bushels del mes anterior. Esto demuestra los problemas de suministro y sostenibilidad de la materia prima en la industria de las biorrefinerías. Sin embargo, la producción de etanol de maíz compite con otros usos del maíz, como la alimentación humana y animal, y las exportaciones, lo que genera preocupación por la diversificación de los recursos agrícolas, alejándolos de la producción de alimentos.

Oportunidades de mercado

Integración de tecnologías de conversión avanzadas

Las tecnologías de biorrefinería han avanzado, convirtiendo la biomasa en una amplia gama de productos de base biológica, como biocombustibles, productos bioquímicos, bioplásticos ybiocompuestosLa integración de tecnologías de conversión sofisticadas, como la hidrólisis enzimática, la pirólisis y la gasificación, mejora la eficiencia del proceso, el rendimiento del producto y la flexibilidad, creando un nuevo potencial para la innovación de productos y la expansión del mercado de las biorrefinerías.

Además, los diseños de biorrefinerías híbridas integran procesos de conversión, como rutas bioquímicas y termoquímicas, para optimizar el uso de recursos, la eficiencia del proceso y la variedad de productos. Las biorrefinerías híbridas pueden lograr la sostenibilidad económica y ambiental mediante la combinación de flexibilidad en la materia prima, integración de productos y optimización de procesos. Neste utiliza una amplia gama de materias primas producidas de forma sostenible para elaborar productos renovables en sus refinerías de Finlandia, los Países Bajos y Singapur. Neste también emplea volúmenes menores de aceites vegetales producidos de forma sostenible y, a corto y mediano plazo, estamos trabajando para incorporar a nuestra cartera de materias primas aceites vegetales únicos derivados de prácticas de agricultura regenerativa.

Análisis de segmentación del mercado de biorrefinerías

Por materia prima

El mercado de biorrefinerías, según la materia prima, se segmenta en cultivos de almidón y azúcar, cultivos energéticos, residuos orgánicos y agrícolas, y materias primas múltiples. Se prevé que la categoría de cultivos de almidón y azúcar mantenga una cuota de mercado dominante, principalmente debido a su alta disponibilidad. Estos cultivos se cultivan principalmente por su abundante contenido de almidón o azúcar, que puede transformarse fácilmente en azúcares fermentables para la fabricación de biocombustibles y productos bioquímicos. Algunos ejemplos de cultivos son el maíz, la caña de azúcar, la remolacha azucarera y el trigo.

• Además, estos cultivos poseen altos niveles de carbohidratos, como glucosa y sacarosa, que pueden descomponerse mediante hidrólisis enzimática o fermentación para generar bioetanol, biobutanol y otros productos de origen biológico. La producción de biocombustibles de primera generación utiliza ampliamente cultivos ricos en almidón y azúcar debido a su abundante contenido de azúcar o almidón y a la tecnología de procesamiento ya establecida.

Los cultivos energéticos son cultivos de biomasa cultivados únicamente para producirbioenergíaen biorrefinerías. Estos cultivos se seleccionan en función de su potencial para producir una gran cantidad de material vegetal, su rápido crecimiento y su idoneidad para cultivarse en terrenos que podrían ser más aptos para la agricultura o que han sufrido daños.

Además, los cultivos energéticos se utilizan cada vez con más frecuencia en las biorrefinerías de segunda generación para producir biocombustibles lignocelulósicos derivados de fuentes de biomasa no alimentarias, como el etanol celulósico y el diésel renovable.

Por proceso

El mercado de biorrefinerías se divide en bioquímica, química, mecánica/física, termoquímica y multiproceso. La categoría bioquímica acaparó la mayor cuota de mercado a nivel mundial. Los procesos bioquímicos utilizan organismos biológicos o enzimas para transformar la biomasa en biocombustibles, productos bioquímicos y otros productos de base biológica. Estos métodos suelen incluir fermentación e hidrólisis enzimática. La fermentación emplea microorganismos como levaduras o bacterias para transformar carbohidratos en etanol, biobutanol u otros compuestos químicos. La hidrólisis enzimática utiliza enzimas para descomponer los carbohidratos complejos de la biomasa en azúcares fermentables. Un ejemplo es la producción de etanol celulósico a partir de materias primas lignocelulósicas, como residuos agrícolas. Los métodos bioquímicos ofrecen ventajas como selectividad y condiciones de operación suaves.

Sin embargo, con frecuencia requieren procedimientos de pretratamiento para que la biomasa sea accesible a las enzimas y los microorganismos. La Agencia Internacional de Energía afirma que la conversión bioquímica es el método predominante en las biorrefinerías, y que la fermentación se utiliza ampliamente en este ámbito.

Los procesos químicos emplean reacciones químicas para convertir la biomasa en productos valiosos. Estos procesos suelen implicar catálisis, donde los catalizadores aceleran las reacciones químicas sin agotarse. Algunos ejemplos son la transesterificación, un proceso en el que los aceites vegetales o las grasas animales se transforman en biodiésel, y la hidrólisis, un procedimiento en el que polímeros complejos como la celulosa se descomponen en moléculas más básicas. Los procesos químicos pueden generar diversos productos, como biocombustibles, bioplásticos y productos químicos especializados. Estas tecnologías ofrecen una excelente eficiencia de conversión y pueden adaptarse a las necesidades específicas de cada producto. Sin embargo, pueden requerir un consumo energético considerable y generar residuos químicos que deben gestionarse adecuadamente.

Por producto

El mercado se puede subdividir por producto en Energía, Productos Químicos y Materiales. Se prevé que el segmento de productos energéticos domine el mercado, y la volatilidad de los precios de los combustibles fósiles afectará la competitividad de estos productos. A medida que aumentan los precios de los combustibles fósiles, también aumenta el atractivo económico de las fuentes de energía renovables. Este factor es el principal impulsor del crecimiento del segmento.

Además, cada vez más personas son conscientes de las consecuencias ambientales de sus decisiones y buscan activamente productos con características sostenibles. Los productos derivados de biorrefinerías suelen llevar una etiqueta verde que indica su sostenibilidad, impulsada por el uso de energía. Este factor, además, refuerza la expansión de este segmento.

Se prevé que el segmento impulsado por materiales sea el componente más atractivo del mercado. Las biorrefinerías producen materiales utilizados en diversas industrias, incluidasbiomaterialesbioplásticos y productos bioquímicos. Estos artículos se utilizan habitualmente como sustitutos de los materiales tradicionales derivados de combustibles fósiles, lo que los hace atractivos para los consumidores e industrias con conciencia ambiental.

Perspectivas regionales

Asia-Pacífico: Región dominante con un crecimiento anual compuesto del 8,8%.

La región de Asia-Pacífico es el principal actor del mercado mundial de biorrefinerías y se estima que crecerá a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 8,8 % durante el período previsto. Esta región dominó el mercado en 2023 y se prevé que experimente una expansión sustancial durante dicho período. La expansión de la región se atribuye a la creciente concienciación sobre la contaminación ambiental y la conversión de residuos en fuentes de energía. El continuo crecimiento demográfico en la zona influye significativamente en la demanda de fuentes de energía, como gas natural, petróleo y carbón. EcoCeres Inc., una empresa de biorrefinerías con sede en Asia, reconocida por su destacada labor de investigación y desarrollo, anunció su primer envío de etanol elaborado íntegramente a partir de residuos agrícolas a los mercados europeos.

Además, en noviembre de 2022, el Ministerio de Energías Nuevas y Renovables (MNRE) anunció que destinará un presupuesto de 858 millones de rupias a la recuperación de energía para mantener su colaboración con el Programa Nacional de Bioenergía hasta 2025-2026, según informó PwC India. El programa utiliza biomasa, estiércol de ganado y biorresiduos industriales para extraer energía, contribuyendo así a los esfuerzos de la India por promover el uso de la bioenergía.

América del Norte: Región de mayor crecimiento con una tasa de crecimiento anual compuesta del 8,6%.

Se prevé que Norteamérica registre una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 8,6 % durante el período de pronóstico. Norteamérica es la región de mayor crecimiento en el mercado de biorrefinerías y se espera que experimente un crecimiento significativo durante el período proyectado. La disponibilidad de materias primas, infraestructura y transporte facilita la urbanización. La expansión del mercado global en Norteamérica se atribuye principalmente a la Revolución Industrial. Además, United Airlines Ventures anunció una inversión estratégica en NEXT Renewable Fuels, que permitirá la construcción de una refinería de biocombustibles en Port Westward, Oregón, cuya puesta en marcha está prevista para 2026.

Además, debido al aumento del gasto público en programas de desarrollo de bioenergía, se prevé que Estados Unidos domine el mercado norteamericano durante el período pronosticado. En junio de 2022, el Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) asignó 59 millones de dólares para impulsar la producción de biocombustibles y bioproductos en zonas rurales del país. Esta financiación tiene como objetivo ayudar al gobierno a alcanzar su meta de producir 3.000 millones de galones de biocombustible para aviación al año para 2030 y 35.000 millones de galones para 2050, como parte del Gran Desafío del Combustible de Aviación Sostenible.

Europa ostenta una importante cuota de mercado. En 2023, Alemania dominaba el mercado europeo. Se prevé que la expansión de Alemania se vea impulsada por el desarrollo de políticas en auge. La Nueva Estrategia Alemana de Bioeconomía de enero de 2020 establece los requisitos necesarios para aprovechar plenamente el potencial de Alemania y consolidar su posición como líder en el sector de la bioeconomía. El plan hace hincapié en la combinación del conocimiento biológico y la tecnología innovadora para crear una economía sostenible, climáticamente neutra y orientada al futuro. Se centra específicamente en la utilización de materias primas biogénicas por parte de la industria.

En el mercado latinoamericano, se espera que Brasil lidere el sector. La región ha intensificado sus esfuerzos por desarrollar energías sostenibles y reducir las emisiones de carbono. Esto ha impulsado diversas inversiones centradas en fuentes de energía limpia y biorrefinerías.

Se espera que el mercado de Oriente Medio y África se expanda debido a los crecientes avances tecnológicos. En enero de 2022, por ejemplo, se inauguró oficialmente una biorrefinería en Estambul. La fábrica transformará las algas encombustible de aviaciónLa refinería utiliza algas cultivadas en reactores y tanques para fabricar biocombustibles, biofertilizantes orgánicos, alimento para animales y suplementos alimenticios.