Technological Learning in Microalgae Production Systems: Revisiting the Experience Curve and the Learning Mechanisms

Abstract

No contexto mundial actual, caracterizado por crescentes e constantes mudanças nos mercados e nas tecnologias, as empresas para serem competitivas, eficientes e lucrativas, devem estar preparadas para acompanhar a rápida metamorfose em curso. Os processos de inovação, de aprendizagem e de acumulação de experiência, são considerados cruciais para sustentar a sua competitividade. O conceito de “curva da experiência” integra, de uma forma simples, estes processos, uma vez que à medida que as organizações vão melhorando o seu desempenho em determinada tarefa, tornam-se, naturalmente, mais eficientes na sua execução. Portanto, quanto mais as organizações “aprendem”, maior facilidade detêm para desempenhar as actividades a que se propõem, podendo ter estas um cariz inovador. Por outro lado, esta melhoria na eficiência reflecte-se em ganhos de produtividade e na redução dos custos de produção.

Apesar de existir já uma extensa investigação, desenvolvida em vários sectores, demonstrando que a acumulação de experiência leva a melhorias nas perfomances, o nosso trabalho preenche parte de um vazio, em termos de conhecimento, focalizando-se nos aspectos relacionados com a curva da experiência e com a aprendizagem de um determinado tipo de biotecnologia, designada genericamente por “sistemas de produção de microalgas” (SPM).

As microalgas são microorganismos fotossintéticos, que para a sua divisão e crescimento necessitam de luz, nutrientes e dióxido de carbono. O potencial biotecnológico das microalgas tem crescido rapidamente, nos últimos anos, principalmente devido às suas inúmeras aplicações comerciais. As microalgas podem ser tanto vendidas como alimento para consumo humano, como utilizadas na obtenção de compostos naturais de alto valor introduzidos em formulações de produtos cosméticos e nutracêuticos, ou até para a sequestração de carbono, o aproveitamento energético em biocombustíveis e o tratamento de efluentes líquidos e gasosos. Nesse sentido, os SPM são uma das mais biotecnologias mais promissoras da actualidade.

As particulariedades dos processos de aprendizagem e de acumulação de experiência são introduzidos, desde o ponto de vista da gestão do conhecimento, na revisão bibliográfica. O nosso estudo define o conceito de curva da experiência, relata a sua evolução histórica e apresenta exemplos da sua aplicação. Alguns exemplos retratam as aplicações incorrectas das curvas de aprendizagem, sobretudo no que respeita à sua capacidade de previsão de custos tecnológicos futuros. A curva da experiência deve ser usada com precaução, uma vez que, e por exemplo, não possibilita a antevisão de descontinuidades tecnológicas.

Neste trabalho sintetizaram-se as diferentes perspectivas, os avanços e tendências tecnológicas, e os futuros desafios deste sector biotecnológico. Para melhor compreensão da complexidade tecnológica dos SPM, estes foram caracterizados de uma forma genérica, mas técnica. É ainda apresentada uma comparação técnico-económica entre os sistemas abertos e fechados, que integram os SPM.

Na tentativa de compreender o processo de aprendizagem tecnológica, que está na base do desenvolvimento e operação dos diferentes SPM, recorreu-se a um caso de estudo, como metodologia central da investigação. O caso de estudo é uma empresa pioneira portuguesa, Necton S.A., dedicada, desde 1997, à produção de microalgas. A Necton instalou e operou vários tipos de SPM, desde sistemas abertos, como é o caso da tecnologia de raceways, a sistemas fechados como os fotobioreactores.

Alternate abstract:

Facing the world scenario, businesses are striving for efficiency and profitability. The processes of innovation, learning, and experience accumulation are, indeed, thought to be crucial for sustaining competitiveness of businesses. The experience curve concept integrates those processes, as it is based on the premise that the more often a task is performed, the lower will be the cost of doing it.

Although extensive research has shown that cumulative experience leads to performance improvement, across numerous sectors, our work fills part of the existing knowledge gap by focusing on experience curve and learning aspects of the modern biotechnology of Microalgae Production Systems (MPS). Microalgae are one of the most exciting future-oriented business areas of modern biotechnologies, which have turned into an important global industry, with a diversified field of applications.

The particularities of learning and experience accumulation processes were introduced in our work. Our study also addressed some of the applications and misapplications of the experience curve concept. We also reported on some of the perspectives and advances of the MPS, the general technical description of the MPS, the technological trends, as well as the future challenges. The research methodology is based on the case-study of Necton S.A., a pioneer Portuguese firm, dedicated, since 1997, to microalgae cultivation. Therefore, in an attempt to understand the technical complexity of microalgal biotechnology, the learning ix process, underlying the technological development, was studied through different research questions. Data was, mainly, collected from production records provided and from a set of interviews, conducted with the company workers. The results confirm that: i) the different MPS studied follow an experience curve, with progress ratios which are in between the ones determined for manufacturing firms and energy technologies; ii) the learning mechanisms play a similar role through the technologies life-cycle, although the MPS studied are different in technological complexity; iii) learning-by-doing is more relevant in early technology stages, learning-by-using appears to be fundamental in the maturity stage, and learning-by-searching is critical to solve particular technical constraints.