como se faz pellets

5/20/2018 Como Se Faz Pellets

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Universidade de Aveiro Departamento de Engenharia Mecnica2009

Artur Jorge da CARACTERIZAO DA RECOLHA DEFonseca e S MATRIA-PRIMAPARA A PRODUO

DE PELLETS


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Universidade de Aveiro Departamento de Engenharia Mecnica2009

Artur Jorge da CARACTERIZAO DA RECOLHA DEFonseca e S MATRIA-PRIMAPARA A PRODUO

DE PELLETS

Dissertao apresentada Universidade de Aveiro para

cumprimento dos requisitos necessrios obteno do grau de

Mestre em Mestrado Integrado em Engenharia Mecnica,

realizada sob a orientao cientfica do Prof. Doutor Fernando

Jos Neto da Silva, Professor Auxiliar do Departamento de

Engenharia Mecnica da Universidade de Aveiro.


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Dedico este trabalho aos meus pais, aos meus irmos, Marina,

ao meu orientador Prof. Doutor Fernando Neto e a todos aqueles

que directamente ou indirectamente me ajudaram e incentivaram

a realizar esta dissertao de mestrado.


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O jri

Presidente Prof. Doutor Nelson Amadeu Dias MartinsProfessor Auxiliar do Departamento de Engenharia Mecnica da Universidade de

Aveiro

Prof. Doutor J oaquim J os Borges GouveiaProfessor Catedrtico do Departamento de Economia, Gesto e Engenharia

Industrial da Universidade de Aveiro

Prof. Doutor Fernando J os Neto da SilvaProfessor Auxiliar do Departamento de Engenharia Mecnica da Universidade de

Aveiro


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Palavras-chave Pellets, matria-prima, modelo de custos, biomassa, resduosagrcolas, resduos florestais, biomassa florestal residual, energia.

Resumo Aps o protocolo de Quioto as energias alternativas tm vindo asofrer uma grande evoluo. A biomassa pode ser transformada

pelas diferentes tecnologias de converso em energia trmica eelctrica. Na presente dissertao foi analisada a disponibilidade

de biomassa para produo de pellets e foi desenvolvido um

modelo de quantificao dos custos de recolha e transporte de

diferentes tipos de biomassa que permite determinar quer a

disponibilidade e o preo da biomassa, quer o dimensionamento

de uma unidade de produo de pellets. Numa primeira fase

apresenta-se as vantagens e as condicionantes utilizao da

biomassa transformada, o processo e os equipamentos

necessrios transformao da biomassa em pellets bem como

as solues tecnolgicas disponveis para a sua utilizao como

combustvel para aquecimento. Numa segunda parte efectua-se olevantamento da dos resduos de biomassa existentes em

Portugal Continental, apresentam-se os vrios mtodos de

recolha e transporte da biomassa bem como os custos inerentes

s mesmas. Finalmente apresenta-se uma ferramenta de clculo,

denominada modelo de custos, ilustrando-se a sua aplicao

com recurso a um caso prtico. Este modelo possibilita fazer uma

anlise econmica dos custos da matria-prima porta da fbrica

e saber at que distncia se poder recolher matria-prima de

forma a viabilizar uma empresa de produo de pellets.


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Key words Pellets,raw material, cost model, biomass, agricultural residues,forest residues, forest residue biomass, energy.

Abstract Following the agreements made in the Kyoto Protocol, alternativeenergy sources have undergone great development. The biomass

can be transformed by the different technologies of conversion intothermal and electric energies. In the present dissertation, the

availability of biomass for the production of pellets was analysed. A

model for the quantification of the costs of the collection and

transport of various types of biomass was developed which allows

both the availability of the biomass, as well as the size of a pellet

production unit, to be determined. In a first phase, the advantages

and conditions of the use of transformed biomass are presented,

as well as the process and equipment necessary to transform the

biomass in pellets. The technological solutions available for its use

as a heating fuel are also presented. In a second phase, a survey

of the biomass residues which exist in continental Portugal iscarried out, in addition to presenting the various methods of

collection and transport of the biomass and the associated costs.

Finally, a calculation tool is presented, designated cost model,

and its application is based on a practical situation. Using this

model, it is possible to elaborate an economic analysis of the costs

of the raw material at the facility doors, and calculate up to what

distance the raw material can be collected in order to make a pellet

production company viable.


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MIEM CARACTERIZAO DA RECOLHA DE MATRIA-PRIMA PARA A PRODUO DE PELLETS

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DEM 2009 2

NDICE

NDICE DE FIGURAS ..................................................................................................................................... 4

NDICE DE TABELAS ..................................................................................................................................... 5

NDICE DE GRFICOS ................................................................................................................................... 6

NOMENCLATURA ........................................................................................................................................ 7

1 INTRODUO ........................................................................................................................................ 8

2 - UTILIZAO E APROVEITAMENTO DA BIOMASSA .................................................................................. 9

2.1-BENEFCIOS DO APROVEITAMENTO E UTILIZAO DA BIOMASSA....................................................................... 10

2.2-CONDICIONANTES AO USO DA BIOMASSA.................................................................................................. 11

2.3UTILIZAO DA BIOMASSA PARA AQUECIMENTO......................................................................................... 12

3 PROCESSO DE PRODUO DE PELLETS ................................................................................................ 13

3.1FILTRAGEM E MOAGEM DE RESDUOS...................................................................................................... 13

3.2SECAGEM DE BIOMASSA....................................................................................................................... 13

3.3COMPACTAO DA BIOMASSA............................................................................................................... 14

3.4REFRIGERAO.................................................................................................................................. 15

3.5CUSTOS DE PRODUO........................................................................................................................ 16

4 CERTIFICAO, DISTRIBUIO, ARMAZENAGEM DE BIOMASSA TRANSFORMADA E SOLUESTECNOLGICAS ......................................................................................................................................... 18

4.1NORMAS UTILIZADAS NA EUROPA NO MERCADO DE PELLETS E BRIQUETES......................................................... 18

4.2DISTRIBUIO DE BIOMASSA TRANSFORMADA........................................................................................... 19

4.3SOLUES TECNOLGICAS.................................................................................................................... 21

5 INVENTARIAO DE FACTORES LIMITATIVOS DA PENETRAO DA BIOMASSA TRANSFORMADA ...... 25

5.1ANLISE DE CUSTO DA CALDEIRA PARA QUEIMA DE BIOMASSA RELATIVAMENTE AO CUSTO CALDEIRA CONVENCIONAL... 25

5.2ANLISE DE CUSTOS BIOMASSA TRANSFORMADA RELATIVAMENTE AOS COMBUSTVEIS CONVENCIONAIS .................... 26

6 O MERCADO DA BIOMASSA PARA AQUECIMENTO RESIDENCIAL NA EUROPA E EM PORTUGAL.......... 31

7 INVENTARIAO DOS RESDUOS DE BIOMASSA EM PORTUGAL CONTINENTAL .................................. 35

7.1INVENTARIAO DOS RESDUOS FLORESTAIS.............................................................................................. 35

7.2INVENTARIAO DOS RESDUOS DA INDSTRIA DE TRANSFORMAO DE MADEIRA............................................... 36

7.3INVENTARIAO DOS RESDUOS DA INDSTRIA DE TRANSFORMAO DA CORTIA............................................... 407.4INVENTARIAO DOS RESDUOS DA AGRICULTURA....................................................................................... 41

7.5INVENTARIAO DOS RESDUOS DA AGRO-INDSTRIA................................................................................... 44

7.6CULTURAS ENERGTICAS...................................................................................................................... 45

7.7AVALIAO DOS RESDUOS COM POSSIBILIDADE DE QUEIMA.......................................................................... 47

7.8CENTRAIS DE PRODUO DE ENERGIA A BIOMASSA:QUAL O SEU PESO E QUAL A CONCORRNCIA QUE REPRESENTAM? . 48

8 RECOLHA E TRANSPORTE DE BIOMASSA ............................................................................................. 52

8.1RECOLHA DE BIOMASSA....................................................................................................................... 52

8.1.1 Recolha da biomassa agrcola ................................................................................................. 52

8.1.2 Recolha de biomassa florestal ................................................................................................. 53

8.2MTODOS DE RECOLHA DE BIOMASSA FLORESTAL....................................................................................... 54


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DEM 2009 3

8.3CUSTOS INERENTES RECOLHA DE BIOMASSA DE MATERIAL LENHOSO E DE BIOMASSA FLORESTAL RESIDUAL............... 58

8.3.1 Custos de explorao do material lenhoso ............................................................................... 58

8.3.2 Custos de explorao da biomassa florestal residual ............................................................... 60

8.3.3 Custos de estilhagem .............................................................................................................. 62

8.3.4 Sumrio .................................................................................................................................. 638.4CUSTOS INERENTES RECOLHA DE BIOMASSA DE CULTURAS ENERGTICAS......................................................... 65

8.4.1 Salgueiro ................................................................................................................................ 65

8.4.2 Eucalipto ................................................................................................................................ 66

8.4.3 Miscanthus ............................................................................................................................. 66

8.4.4 Cardo ..................................................................................................................................... 67

9 DESENVOLVIMENTO DO MODELO DE CUSTOS .................................................................................... 69

10 APLICAO DO MODELO DE CUSTOS ................................................................................................ 75

10.1RESDUOS AGRCOLAS........................................................................................................................ 76

10.2MATERIAL LENHOSO.......................................................................................................................... 7710.3BIOMASSA FLORESTAL RESIDUAL........................................................................................................... 79

10.4BIOMASSA RESIDUAL DA INDSTRIA TRANSFORMADORA DA MADEIRA............................................................ 80

11 APLICAO DE UM CASO PRTICO .................................................................................................... 82

12 CONCLUSES ...................................................................................................................................... 86

13 SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS ........................................................................................... 88

14 BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................................... 89


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DEM 2009 4

NDICE DE FIGURAS

Figura 1 Mapa de distribuio das potencialidades energticas. [1] .............................................................................................................. 9

Figura 2 Mapa de biomassa florestal com os riscos de incndio associados [1] .......................................................................................... 10

Figura 3 Exemplo de armazenamento e transporte do combustvel. [2] ...................................................................................................... 11Figura 4 - Alguns exemplos de pellets e de briquetes [3] .................................................................................................................................. 12

Figura 5 - Processo de produo de pellets [4] .................................................................................................................................................. 12

Figura 6 - Exemplo de um refinador de martelos [5] [6] ................................................................................................................................... 13

Figura 7 - Processo de secagem de biomassa em circuito fechado [7] ............................................................................................................ 14

Figura 8 - Esquema de uma compactadora com navalhas [8]........................................................................................................................... 15

Figura 9 - Sistema de refrigerao de pellets [6]................................................................................................................................................ 15

Figura 10 - Esquema de um vibrador com filtros [5] [6] .................................................................................................................................... 16

Figura 11 - Custos de produo [10] ................................................................................................................................................................... 17

Figura 12 Vrios tipos de entrega de pellets [12] ........................................................................................................................................... 20

Figura 13 - Armazenamento e transporte de biomassa transformada [2]....................................................................................................... 20

Figura 14 - Recuperador de calor a pellets [13] ................................................................................................................................................. 21

Figura 15 - Exemplos de sistemas de distribuio do calor gerado numa caldeira a pellets [13] .................................................................. 22

Figura 16 - Exemplo de uma caldeira alimentada a pellets de baixa potncia [13] ........................................................................................ 22Figura 17 Exemplo de uma caldeira alimentada a pellets de mdia potncia [13] ...................................................................................... 23

Figura 18 - Exemplo de instalao de uma caldeira a pellets de alta potncia, 150 KW [14]......................................................................... 23

Figura 19 - Exemplo de uma caldeira de alta potncia, 150 KW [14] ............................................................................................................... 24

Figura 20 - Evoluo do preo (em Euros) de uma tonelada de pellets na ustria [17] ................................................................................. 26

Figura 21 - Evoluo do preo (em Euros) de um saco de 15 kg de pellets na ustria [17] ........................................................................... 26

Figura 22 - Produo de pellets e o seu uso na Unio Europeia [25] ............................................................................................................... 32

Figura 23 - Estimativa das quantidades de subprodutos e de resduos de madeira (sem casca) gerados no sector da serrao (ano 1998)

[30]......................................................................................................................................................................................................................... 38

Figura 24 - Estimativa das quantidades de resduos de madeira (sem casca) gerados no sector dos painis de partculas e de fibras (ano

1998) [30] .............................................................................................................................................................................................................. 39

Figura 25 - Distribuio por regies das empresas da indstria da madeira e do mobilirio por subsectores. Da esquerda para a direita,

subsector da serrao, subsector de painis e folheados e subsector da carpintaria [29] ............................................................................ 40

Figura 26 - Colheita automtica do Salgueiro [36] ............................................................................................................................................. 47Figura 27 Locais seleccionados para concursos para ligao de centrais termoelctricas de biomassa REN [37] ................................. 49

Figura 28 Biomassa florestal enfardada [1] ..................................................................................................................................................... 53

Figura 29 Estilhaamento com facas, esquerda e triturao com equipamento de martelos, direita [38].......................................... 53

Figura 31 Sistema de recolha de biomassa florestal baseado no estilhamento efectuado num ponto de recolha. Desbaste de rvores

de pequeno porte, carga num camio, estilhador e transporte da estilha. [39] ............................................................................................. 55

Figura 30 Sistema de recolha de biomassa florestal baseado na estilha a ser efectuada por um estilhador acoplado ao camio. [39]. 55

Figura 32 Sistema de recolha de biomassa florestal baseado na estilhagem no terreno de recolha. Resduos [39] ................................ 56

Figura 33 Enfardadeira de resduos florestais Timberkack 1490D [40] ......................................................................................................... 57

Figura 34 Transporte de fardos de resduos florestais para a berma da estrada utilizando um forwarder convencional Timberjack

1710 [39] ............................................................................................................................................................................................................... 57

Figura 35 Sistema de recolha de biomassa florestal baseado no estilhador na indstria transformadora [39] ........................................ 58

Figura 36 Sistema de recolha de biomassa florestal (razes e cepos) baseado no estilhador na indstria transformadora [39] ............. 58

Figura 37 Sistema de explorao do material lenhoso [41] ........................................................................................................................... 59

Figura 38 Sistema de explorao de biomassa florestal resi dual [41] ........................................................................................................... 61

Figura 39 Esquema de plantao do Salgueiro [44] ........................................................................................................................................ 65

Figura 40 Esquema de plantao do Miscanthus [44] .................................................................................................................................... 66

Figura 41 Ciclo das operaes de desenvolvimento do cardo [45] ............................................................................................................... 67

Figura 42 Diagrama de separao da biomassa do cardo [45] ...................................................................................................................... 68

Figura 43 Modelo de custos de aquisio de material lenhoso ..................................................................................................................... 70

Figura 44 Modelo de custos de aquisio de biomassa florestal residual .................................................................................................... 70

Figura 45 Modelo de custos de aquisio de matria-prima proveniente de culturas energticas ........................................................... 71

Figura 46 Modelo de custos de aquisio de matria-prima proveniente da indstria .............................................................................. 72

Figura 47 Mapa de localizao dos concelhos em estudo [50] ...................................................................................................................... 75


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DEM 2009 5

NDICE DE TABELAS

Tabela 1 Exemplo de algumas normas de pellets de madeira [11] ............................................................................................................... 19

Tabela 2 Preos e caractersticas de algumas caldeiras existentes no mercado [15] [16]........................................................................... 25

Tabela 3 Tarifrio do gs natural praticado em Portugal [19] ....................................................................................................................... 27Tabela 4 -Preos dos vrios tipos de combustvel.............................................................................................................................................. 27

Tabela 5 Comparao do custo anual de combustveis .................................................................................................................................. 28

Tabela 6 Comparativo da utilizao das caldeiras alimentadas a outros combustveis VS caldeiras alimentada a pellets (em ) .......... 29

Tabela 7 Produo de energia primria a partir de biomassa slida na Unio Europeia entre 2006 e 2007 (em Mtoe) [24] .................. 31

Tabela 8 Alguns casos de estudo de utilizao de biomassa [26] .................................................................................................................. 34

Tabela 9 Distribuio geogrfica por espcies (em mil ha) [27] .................................................................................................................... 35

Tabela 10 Produo de resduos florestais por regio [28] ............................................................................................................................ 36

Tabela 11 reas de povoamentos ardidos, de cortes e de outras reas arborizadas por espcies (em mil ha) [27] ................................ 36

Tabela 12 Consumo e rendimento de utilizao de matria-prima por subsector (ano de 1998) [30] ...................................................... 37

Tabela 13 Distribuio dos resduos de madeira por subsector (a no 1998) [30] ......................................................................................... 39

Tabela 14 Estimativa das quantidades de subprodutos gerados na indstria da cortia (ano de 1998) [31] ............................................ 41

Tabela 15 Distribuio geogrfica das empresas da indstria transformadora da cortia [32] .................................................................. 41

Tabela 16 Superfcie ocupada pela agricultura no territrio Portugus [33]................................................................................................ 42Tabela 17 Superfcie ocupada pelas principais culturas temporrias e permanentes [33] ......................................................................... 42

Tabela 18 rea das principais culturas por regies agrrias do territrio Portugus [33] .......................................................................... 43

Tabela 19 Resduos agrcolas produzidos por regio [28] .............................................................................................................................. 43

Tabela 20 Quantidade de produtos para a agro-indstria por regio [33] ................................................................................................... 44

Tabela 21 - Factores de converso produto bruto/produto limpo [33]........................................................................................................ 45

Tabela 22 Resduos resultantes da transformao de alguns produtos [33] ................................................................................................ 45

Tabela 23 Avaliao da disponibilidade de biomassa florestal para alimentao das centrais termoelctricas ....................................... 50

Tabela 24 Quantidade de Biomassa florestal disponvel por regio APS SATISFAO DAS NECESSIDADES ENERGTICAS ................... 51

Tabela 25 - Potencial de consumo de biomassa florestal em algumas indstrias em Portugal [38] ............................................................. 51

Tabela 26 - Custo das operaes por equipamentos de trabalho utilizados na explorao de material lenhoso [42] ................................ 60

Tabela 27 - Custo das operaes por equipamentos de trabalho utilizados na explorao de biomassa florestal residual [42] ............... 62

Tabela 28 - Custo das operaes de estilhagem por equipamentos de trabalho [42] .................................................................................... 63

Tabela 29 - Custo das diversas operaes de recolha de biomassa [42].......................................................................................................... 63Tabela 30 - Custo da estilha (/ Ton.) proveniente de materia l de lenhoso [42] ............................................................................................ 64

Tabela 31 - Custo da estilha (/ Ton.) proveniente de biomassa florestal residual ........................................................................................ 64

Tabela 32 - PCI de alguns resduos provenientes de explorao florestal em funo do teor de humidade [46] ........................................ 71

Tabela 33 - PCI de resduos provenientes da indstria em funo do teor de humidade [46] ...................................................................... 72

Tabela 34 - PCI de alguns resduos agrcolas (*em base seca) [51] .................................................................................................................. 76

Tabela 35 Estimativa dos resduos agrcolas existentes nos concelhos em estudo ..................................................................................... 77

Tabela 36 Estimativa da rea ocupada pelo material lenhoso e por espcie existente nos concelhos em estudo ................................... 77

Tabela 37 - Distribuio geogrfica das espcies por NUT I I - Norte [27] ........................................................................................................ 78

Tabela 38 Distribuio geogrfica das espcies por NUT II Centro [27] ..................................................................................................... 78

Tabela 39 Estimativa da quantidade de material lenhoso existente nos concelhos em estudo ................................................................. 79

Tabela 40 Quantidade disponvel de biomassa florestal residual por concelho (ton/ano), na base seca .................................................. 79

Tabela 41- Quantidades de resduos provenientes da indstria transformadora da madeira....................................................................... 81

Tabela 42 Quantidade estimada de resduos e de material lenhoso existente nos concelhos em estudo numa base energtica .......... 82

Tabela 43 Distncia desde a capital do concelho Aveiro at s capitais dos concelhos em estudo [54] ................................................... 83


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DEM 2009 6

NDICE DE GRFICOS

GRFICO 1 Variao do custo da matria-prima com o aumento da distncia da indstria transformadora ........................................... 73

GRFICO 2 Custo total para uma produo de 3 ,5 ton/h durante um turno num dia efectivo de trabalho ............................................. 73

GRFICO 3 Custo total para uma produo de 5 ton/h durante um turno num dia efectivo de trabalho................................................. 74GRFICO 4 Variao do custo energtico da matria-prima com o aumento da distncia da indstria transformadora ........................ 83

GRFICO 5 Var iao da quantidade de matria-prima disponvel numa base energtica em funo do deslocamento (Esquerda)...... 84

GRFICO 6 Var iao da quantidade de matria-prima disponvel numa base energtica em funo do deslocamento (Direita) .......... 84

GRFICO 7 Variao do custo energtico em funo da disponibilidade energtica de matria-prima.................................................... 85


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DEM 2009 7

NOMENCLATURA

PCI Poder Calorfico Inferior [MJ/kg]

ton Tonelada

kW Kilowatt

MW Megawatt

MJ Megajoule

TJ Terajoule

TOE Toneladas equivalentes de petrleo

Quantbiomass Potencial disponvel de biomassa [ton]

PotEleMax Potncia elctrica mxima [MW]

EElecMax Energia elctrica mxima [MW.h]

disptrab Disponibilidade de horas de trabalho [h]

e Rendimento elctrico [%]

Rendimento [%]


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DEM 2009 8

1INTRODUO

Desde o incio do sculo passado que o mundo tem sofrido com a explorao dos seus recursos naturais e

com a poluio atmosfrica. O petrleo, por exemplo, considerada uma fonte tradicional de energia, foi to

continuamente extrado que, actualmente, j se comea a esgotar nos seus poos, apenas um sculo aps o

incio da sua utilizao efectiva. Tais factos tm originado instabilidade e a consequente volatilidade dos

preos.

No seguimento dos acordos firmados no Protocolo de Quioto em 1997, as chamadas fontes de energia

alternativas ganharam um espao cada vez maior. Essas fontes alternativas, alm de no prejudicarem a

natureza, so renovveis. Como exemplos de fontes renovveis incluem-se a energia solar, elica, hdrica e

a biomassa.

A biomassa uma fonte de energia utilizvel para a produo de electricidade, calor ou combustvel, sendo

muito variado o leque de produtos utilizveis para este fim e ser nesta fonte de energia renovvel que

este estudo se ir centrar.

O futuro do desenvolvimento da indstria de energia a partir da biomassa depende especialmente da

obteno da matria-prima a custos economicamente viveis. Neste contexto, a presente dissertao visa

fazer um ponto da situao e quantificar a importncia da cadeia de abastecimento de matrias-primas na

produo de pellets.


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DEM 2009 9

FIGURA 1 MAPA DE DISTRIBUIO DAS POTENCIALIDADES ENERGTICAS. [1]

2-UTILIZAOEAPROVEITAMENTO DABIOMASSA

O aproveitamento da biomassa est, desde sempre, ligado necessidade de madeira para energia,nomeadamente para utilizao domstica e industrial. Como exemplo, destaca-se a utilizao de lenhas e

carvo vegetal, que se continuam a comercializar, e que tm hoje origens to distintas como o pinheiro, o

eucalipto, a oliveira, a azinheira, etc.

A valorizao energtica da biomassa florestal, em resultado da execuo das operaes de instalao,

gesto e extraco florestal tem a vantagem de poder contribuir para a diminuio do risco de ocorrncia

de incndios florestais atravs da reduo do material combustvel existente nas florestas. Adicionalmente,

a biomassa existente pode ser transformada, pelas diferentes tecnologias de converso, em energia trmica

e elctrica, trazendo benefcios sociais, econmicos e ambientais.

O aumento da utilizao de energias renovveis imprescindvel, no s apenas por questes ambientais,mas tambm por questes de natureza econmica. nesse sentido que a utilizao da biomassa deve ser

equacionada e fomentada, pois, para alm de incrementar o aparecimento e desenvolvimento de empresas

locais no meio rural, constitui uma fonte de rendimento alternativa para os agricultores.

O mapa ilustrado na figura 1 identifica os locais onde as potencialidades de cada fonte de energia renovvelso maiores, tendo em conta os custos de produo e os impactos inerentes escolha de um projectoprodutor de energia.

Pela anlise da figura 1, verifica-se que a regio de Aveiro e a zona a norte de Aveiro potencialmentefavorvel ao desenvolvimento de indstrias de transformao de biomassa.


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DEM 2009 10

2.1-BENEFCIOS DO APROVEITAMENTO E UTILIZAO DA BIOMASSA

Tendo em considerao a integrao do aproveitamento da biomassa florestal no objectivo da proteco da

floresta contra os incndios, as medidas de promoo de biomassa florestal devero ser articuladas com as

de reduo do risco de incndio.

A figura 2 mostra o mapa de biomassa florestal onde as medidas de limpeza preventiva so prioritrias, de

forma a diminuir o risco de incndio associado e utilizar o produto obtido nessas intervenes para fins

energticos.

O aproveitamento da biomassa, como fonte de energia renovvel, pode revelar-se uma oportunidade de

valorizao do mundo rural atravs da melhoria da gesto das exploraes, na criao de

empreendimentos e de emprego.

O aumento no recurso a energias renovveis ir contribuir para atingir os compromissos assumidos nombito do Protocolo de Quioto de reduo das emisses de gases com efeito de estufa.

A biomassa um recurso abundante em Portugal que, se for devidamente explorado, vai permitir reduzir

substancialmente a dependncia energtica.

Pode armazenar-se a biomassa em segurana sem os riscos associados ao gs e ao gasleo, como o

exemplo ilustrado na figura 3. No h fugas nem perigo de exploso.

FIGURA 2 MAPA DE BIOMASSA FLORESTAL COM OS RISCOS DE INCNDIO ASSOCIADOS [1]


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DEM 2009 11

A comodidade da utilizao dos pellets equivalente ao uso de combustveis fsseis, tais como o gs

natural ou o gasleo de aquecimento. A estabilidade de preos relativamente ao gasleo de aquecimento,que um dos combustveis cujos preos oscilam significativamente, torna a utilizao dos pellets mais

vivel.

A existncia de equipamentos modernos proporciona uma maior flexibilidade de operaes (aquecimento

central mais aquecimento de guas sanitrias), alimentao automtica do queimador, etc. as quais

constituem outras das vantagens da utilizao dos pellets relativamente ao uso da lenha convencional.

2.2-CONDICIONANTES AO USO DA BIOMASSA

Qualquer que seja a fonte de energia renovvel considerada convm ter presente que h, em primeiro

lugar, obstculos de ordem estrutural ao seu desenvolvimento. O sistema econmico e social foi concebido

e desenvolvido de forma centralizada em torno das energias convencionais (carvo, petrleo, gs natural e

energia nuclear) e sobretudo da produo de energia elctrica

Um dos problemas na difuso e maior aproveitamento dos resduos a sua baixa densidade energtica que

ao encarecer o transporte, implica que o mesmo s de faa de forma rentvel para pequenas distncias.

Tero que ser equacionadas prticas de compactao ou estilhaamento no local de recolha do material

vegetal, de modo a rentabilizar economicamente o transporte e evitar um acrscimo da circulao

rodoviria.

Existe alguma relutncia por parte da sociedade Portuguesa, em aceitar o recurso biomassa como fonte

de energia renovvel. um produto novo para uma grande parte da populao em geral e existe uma falta

de divulgao deste tipo de energia renovvel.

A utilizao de biomassa transformada condicionada pela necessidade de um espao para armazenagem

dos pellets sendo, quase sempre, preterida em funo da utilizao de equipamentos alimentados a gs

natural ou a gs propano em apartamentos.

FIGURA 3 EXEMPLO DE ARMAZENAMENTO E TRANSPORTE DO COMBUSTVEL. [2]


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2.3UTILIZAO DA BIOMASSA PARA AQUECIMENTO

Para que a biomassa seja utilizada noutros sectores energticos que no a produo de electricidade

necessrio estabelecer todo um circuito e um mercado com capacidade de abastecimento garantida, com

produtos de caractersticas uniformes. Neste caso e em particular para os consumidores domsticos ou

pequenos consumidores, o uso de pellets e briquetes (figura 4) pode ser a alternativa com mais futuro.

A produo de pequenas pellets cilndricas com dimetros reduzidos da ordem dos 6mm, com cerca de 30

mm de comprimento, permite conceber processos de alimentao automtica de sistemas de aquecimento

domstico, largamente divulgados em muitos pases.

FIGURA 4 - ALGUNS EXEMPLOS DE PELLETS E DE BRIQUETES [3]

O processo de produo de pellets foi originalmente desenvolvido para a indstria de raes. Este processo

consiste em alguns sub-processos: secagem (se os resduos ou a serradura tm uma percentagem de

humidade superior a 15%-20%), refinamento, compactao, arrefecimento e embalagem, idntico ao que

se encontra ilustrado na figura 5.

FIGURA 5 - PROCESSO DE PRODUO DE PELLETS [4]

Legenda:1 Depsito de recepo de serradura

2 Senfim de transporte resduos

3 Filtro de resduos primrio

4 Vlvula estrela de regulao

5 Secador rotativo a biomassa

6 Recuperao de cinzas

7 Queimador

8 Silo de alimentao do queimador

9 Separador ciclnico de vapor/serradura

10 Filtro de resduos secundrios11 Refinador com crivo

12 Mini-silo de serradura

13 Compactador de pellets

14 Sistema de refrigerao

15 Silo produto acabado (pellets)

16 Ensacadora de pellets com balana

17 Vibrador e limpeza de partculas

18 - Silo de carga produto acabado (pellets)


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DEM 2009 13

3PROCESSODEPRODUODEPELLETS

3.1FILTRAGEM E MOAGEM DE RESDUOS

Na utilizao de resduos provenientes da agricultura e da floresta h necessidade de se recorrer a

processos de estilhagem preferencialmente na zona de recolha dos mesmos, de forma a rentabilizar e

tornar vivel o transporte da matria-prima para as indstrias de compactao para distncias superiores a

centenas de quilmetros.

Quando se recorre serradura de corte de madeira e estilha provenientes de resduos florestais e/ou

agrcolas, para posterior compactao, h necessidade de estes passarem primeiro por um filtro onde os

resduos ficaro livres de contaminantes (como por exemplo pedras e metais) e posteriormente passaro

por um refinador (figura 6), geralmente de martelos que no far mais do que moer este material de forma

a uniformizar a granulometria, para que o tamanho das partculas seja uniforme para garantir uma boaqualidade das pellets e reduzir o ndice de poeiras.

FIGURA 6 - EXEMPLO DE UM REFINADOR DE MARTELOS [5] [6]

3.2SECAGEM DE BIOMASSA

A maioria dos desperdcios de madeira composta por serrim e a estilha provenientes das serraes e das

florestas. Como o ndice de humidade mdio se situa entre os 50-60%, a secagem torna-se uma etapa

necessria para a preparao dos resduos a refinar.

O tamanho das partculas de madeira que entram no secador no dever ter mais que 5 cm x 5 cm x 1cm

para obter um produto com um ndice de humidade entre 8-10% aps a secagem.

A exactido da secagem do secador dever ser de +/- 1%, porque flutuaes da humidade reflectir-se-o na

qualidade da granulometria no processo de fabrico de pellets. A instalao de um instrumento moderno de

medio da humidade ao longo da linha de secagem dever ser efectuada.


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DEM 2009 14

Aps a secagem, o produto transportado para o armazm ou para o silo de alimentao do refinador de

martelos, dependo da disposio do processo.

Normalmente, uma indstria de compactao de pellets ou de briquetes est equipada com um ou mais

secadores que funcionam 24 horas por dia, mais de 8.000 horas por ano. Estes secadores podem operarcom as mais diversas formas de energia: gua quente, vapor, gs, gasleo, energia elctrica ou biomassa. A

figura 7 ilustra um processo de secagem de biomassa utilizando um secador rotativo alimentado a

biomassa.

FIGURA 7 - PROCESSO DE SECAGEM DE BIOMASSA EM CIRCUITO FECHADO [7]

Aps a secagem o material pode ser acondicionado em silos em ambiente hmido de forma a conseguir

uma temperatura e um ndice de humidade necessrios para facilitar a sua maleabilidade e manuseamento.

3.3COMPACTAO DA BIOMASSA

Ao compactar, as substncias resinosas existentes na madeira permitem a aglutinao das partculas de

pequena dimenso, alguns milmetros, o que possibilita a obteno de aglomerados coerentes, fceis de

embalar e transportar. O poder calorfico das pellets da ordem dos 18 MJ/kg, ou seja, aproximadamente45% do poder calorfico do fuel leo, apresentando densidades da ordem dos 400-700 kg/m3, normalmente

superiores a 650 kg/m3.

Aps o acondicionamento, as partculas so transportadas para o compactador, onde as pellets so

extrudidas por aco de rolos sobre uma matriz perfurada, como ilustrado na figura 8. No lado oposto a

esta matriz, uma navalha corta as pellets com o comprimento desejado, aproximadamente 25 mm.


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DEM 2009 15

FIGURA 8 - ESQUEMA DE UMA COMPACTADORA COM NAVALHAS [8]

3.4REFRIGERAO

Aps a extruso, devido aco mecnica do sistema de compactao, as pellets esto muito quentes (90 a1000 C) e so arrefecidas ao ar ambiente ou passam atravs de um sistema de refrigerao at atingiremuma temperatura mdia de 250 C. Este arrefecimento torna a ligao das partculas mais forte e endureceas pellets, contribuindo, assim, para manter a sua qualidade durante o armazenamento e a manipulao[9]. A figura 9 ilustra um sistema de refrigerao.

FIGURA 9 - SISTEMA DE REFRIGERAO DE PELLETS [6]

Finalmente, as pellets passam por um vibrador dotado de filtros onde se faz a separao das partculas

residuais que geralmente so reaproveitadas no processo, como ilustrado na figura 10. As pellets livres

dessas partculas esto, ento, prontas para o armazenamento ou para a embalagem automtica.


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DEM 2009 16

FIGURA 10 - ESQUEMA DE UM VIBRADOR COM FILTROS [5] [6]

3.5CUSTOS DE PRODUO

G. Thek e I. Obernberger, aps analisarem os custos de produo de pellets em nove indstrias na Sucia e

na ustria com produes variveis entre 430 a 79.000 ton/ano e com um nmero total de horas de

funcionamento varivel entre 615 horas e 8.000 horas por ano, afirmaram que os custos de produo

variam entre 60 e 110 /ton [10].

Estes resultados, segundo os investigadores, mostraram que os custos de produo so principalmente

influenciados pelo custo das matrias-primas e, em caso de se utilizar matrias-primas hmidas, pelo custo

da secagem. Dependendo das condies de produo, estes dois parmetros podem ser responsveis por

mais de um tero do total dos custos. O custo de produo de pellets varia entre 79 e 101 /ton se a

matria-prima estiver hmida e entre 52 e 81 /ton se a matria-prima for seca.

Os investigadores concluram que os custos de produo para uma indstria com as condies abaixo

descritas podem ser estimados em 94 /ton pellets.

- Custo matria-prima: 16 /ton;

-8.000 Horas por ano de funcionamento;

- 3 Turnos de trabalho por dia;

- Produo de 24.000 ton/ano;

- Preo electricidade: 73 /MWh

-Preo aquecimento (vapor): 18 /MWh

A figura 12 ilustra graficamente os custos de produo numa indstria de pellets.


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Pela anlise do grfico ilustrado na figura 11, conclui-se que a aquisio de matria-prima tem um peso

significativo no preo final dos custos de produo.

Assim, sabendo de antemo o preo do produto final praticado no mercado, torna-se imperativo saber at

que preo se pode comprar a matria-prima, de forma a produzir pellets a um preo competitivo.

FIGURA 11 - CUSTOS DE PRODUO [10]


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DEM 2009 18

4CERTIFICAO,DISTRIBUIO,ARMAZENAGEM DE BIOMASSA TRANSFORMADA E

SOLUES TECNOLGICAS

4.1NORMAS UTILIZADAS NA EUROPA NO MERCADO DE PELLETS E BRIQUETES

As pellets obtidas atravs de uma linha de produo idntica ou similar esquematizada na figura 7 e

utilizando maquinaria idntica s ilustradas nas figuras anteriores tero que responder a critrios de

qualidade exigidos. Contudo, na maioria dos pases europeus no existem padres de qualidade definidos

para as pellets e briquetes devido ao mercado deste produto ser relativamente recente e uma vez que as

quantidades utilizadas no consumo domstico so tambm relativamente pequenas. Estes pases optaram

por seguir as especificaes definidas na norma europeia.

Segundo os dados do CEN (Comit Europeu para a Normalizao) estes pases so: Estnia, Letnia,

Litunia, Grcia, Chipre, Polnia, Portugal, Espanha, Malta, Pases Baixos, Luxemburgo, Blgica, Irlanda,

Hungria, Republica Checa, Eslovquia, Eslovnia e a Bulgria. Alguns destes pases, como por exemplo a

Espanha, esto a desenvolver o mercado das pellets e a iniciar a criao de normas de qualidade.

Outros pases, tais como a Finlndia e a Dinamarca, ambos grandes produtores e consumidores de pellets,

tambm optaram por seguir a norma europeia.

A tabela 1 apresenta as normas geralmente usadas e o novo sistema de classificao CEN. Nesta tabela

apresenta-se as seguintes normas:

NORM M 7135 Utilizada na ustria, grande produtor e consumidor de pellets, esta norma certifica a

qualidade das pellets de madeira natural.

SS 18 71 20 - Norma seguida na Sucia para definir os parmetros que garantem a qualidade das pellets.

DIN 51731 e DINplus Normas utilizadas na Alemanha na certificao das pellets.

CEN/TS 14961 Especificaes das pellets de acordo com a norma Europeia


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4.2DISTRIBUIO DE BIOMASSA TRANSFORMADA

Os pellets de madeira encontram-se venda durante todo o ano em pases como a Alemanha, ustria e em

toda a Escandinvia. Nestes pases, o processo de divulgao j foi efectuado e esta tecnologia encontra-se

muito popularizada. Este combustvel entregue em casa de uma forma cmoda, atravs de camies

cisternas dotados de mangueiras como se tratasse de gasleo para aquecimento, em alguns casos em sacos

de 500 a 1000 kg, ou a granel. Todas estas formas de entrega esto ilustradas na figura 12.

No nosso pas mais comum encontrar nos hiper-mercados e estaes de servio briquetes venda.

Raramente se encontram pellets. mais vulgar encontrarmos este produto em lojas especializadas em

sacos de 15 a 20 kg. No seu fabrico utiliza-se estilha e restos de madeira proveniente das podas das rvores.

Normas das pelletsde madeira

NORM7135

DIN 51731 DINplu SS 18 71 2 CEN/TS14961

Dimetro (mm) 4 a 20 mm 4 a 10 mm 5 a 7 mm 6mm +/-0,5mm

Comprimento(mm)

5 x D1


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4.3 Armazenagem de biomassa transformada

A biomassa transformada pode ser armazenada numa diviso junto caldeira, no interior do edifcio a

aquecer ou fora deste. Nesta ltima situao o depsito pode ser subterrneo ou encontrar-se superfcie,

efectuando-se o transporte do combustvel at caldeira atravs de um transportador de parafuso, como

ilustrado na figura 3. Uma outra soluo consiste na localizao do armazm de biomassa perto do edifcio

e posicionado por cima de uma rampa de carregamento, que transporta o combustvel at caldeira, como

se pode visualizar na figura 13.

O tamanho do armazm de combustvel depende de vrios factores: necessidades previstas de

combustvel, segurana de abastecimento, espao disponvel, capacidade do veculo de entrega, etc. Devido

ao risco de incndio a casa da caldeira e o armazm devem estar separados.

O armazenamento de pellets dever ter caractersticas especficas, de modo a prevenir problemas de

degradao de combustvel ou at mesmo de exploso. O espao utilizado no armazenamento dos pellets

dever ser completamente seco. Nos sistemas em que os pellets so colocados no armazm, como

acontece em pases como a ustria, Dinamarca ou Sucia, deve existir uma proteco de borracha a cobrir

as paredes do armazm, de forma a amortecer o choque dos pellets, a porta deve ser do tipo corta-fogo,

estreita e protegida por tbuas de madeira para resistir ao choque dos pellets, no devem existir

instalaes elctricas no interior, as paredes devem ser resistentes ao fogo durante 90 minutos (grau corta-

fogo CF 90). Anualmente devem ser removidas as partculas acumuladas no depsito de combustvel.

Os pellets podem, ainda, ser adquiridos em sacos de 15Kg ou de 30Kg o que facilita a utilizao deste

combustvel e o seu armazenamento para uma utilizao individual.

FIGURA 12 VRIOS TIPOS DE ENTREGA DE PELLETS [12]

FIGURA 13 - ARMAZENAMENTO E TRANSPORTE DE BIOMASSA TRANSFORMADA [2]


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4.3SOLUES TECNOLGICAS

O aquecimento atravs de recuperadores de calor tem vindo a aumentar nos ltimos anos devido aos

debates sobre o aquecimento global e o que fazer para o evitar. A constante instabilidade nos preos dos

combustveis fsseis gerou uma necessidade de procurar formas de energia alternativas mais amigas do

ambiente, com um preo mais estvel e no dependente de pases terceiros.

O uso de briquetes e de pellets, sobretudo deste ltimo, tem vindo a aumentar desde as dcadas de 80 nos

pases do norte da Europa. Como consequncia, as tecnologias empregues no fabrico de recuperadores e

de estufas a pellets tm caractersticas mais avanadas e possuem rendimentos mais elevados.

Os recuperadores de calor a pelletsso um tipo especial de recuperador de calor automtico com o fogo

vista, grande autonomia e alto rendimento. Estes recuperadores proporcionam calor principalmente na

forma radiante e por conveco. As caractersticas destes recuperadores variam conforme o fabricante,

podendo encontrar-se potncias desde 6 KW a 20 KW, consoante as necessidades requeridas.

A figura 14 ilustra uma caldeira alimentada a pellets, com uma potncia til de 12 KW que, segundo ofabricante, gera um aquecimento para uma rea at 120 m2. Esta caldeira tem um consumo de 2,6 kg/h e odepsito de pellets tem capacidade para 29 kg.

FIGURA 14 - RECUPERADOR DE CALOR A PELLETS [13]

Este tipo de caldeiras ainda apresenta a facilidade de poder distribuir o calor gerado por uma ou duas reas

adjacentes ao compartimento onde esta est instalada atravs da instalao de sistemas idnticos aos

ilustrados na figura 15.

1 Entrada ar canalizado;

2 Sada de ar quente (verso

canalizada);

3 Sada de ar quente em ambiente;

4 Sada de fumos;


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FIGURA 15 - EXEMPLOS DE SISTEMAS DE DISTRIBUIO DO CALOR GERADO NUMA CALDEIRA A PELLETS [13]

As caldeiras alimentadas a pellets, podem ser instaladas em divises sem conduta de fumos pr-instalada,

bastando para isso fazer sair os fumos para o exterior directamente por uma tubagem de 8 cm de dimetro.

Estes aparelhos oferecem a vantagem de o fogo ser alimentado automaticamente, sendo assegurado destemodo o seu funcionamento autnomo por vrias horas.

Existem, ainda, caldeiras alimentadas a pellets que aquecem o ambiente envolvente e a gua para

utilizao sanitria.

As caldeiras a pellets dividem-se em trs grupos:

Caldeiras de baixa potncia:

As caldeiras a pellets de baixa potncia possuem um depsito para o combustvel de capacidadegeralmente limitada a 100 litros. Nos sistemas mais simples, este depsito carregado manualmente comsacos de pellets de 15 a 20Kg. As caractersticas destas caldeiras variam segundo o fabricante, podendoencontrar-se potncias desde 6KW a 30KW. A figura 16 apresenta uma caldeira da marca BiocaloraIdrofast com uma potncia til de 16 KW e uma potncia de aquecimento da gua de 14 KW. O depsitodesta caldeira tem capacidade para 26 kg de pellets. Esta caldeira tem um consumo de 3,5 kg/h de pellets.

FIGURA 16 - EXEMPLO DE UMA CALDEIRA ALIMENTADA A PELLETS DE BAIXA POTNCIA [13]

Caldeiras de mdia potncia:

Estas caldeiras extraem o combustvel automaticamente do silo, do armazm ou de um depsito at 1000litros de capacidade. As caractersticas destas caldeiras variam segundo o fabricante, podendo encontrar-se

potncias desde os 30 KW at 80 KW. Este tipo de caldeiras pode instalar-se em paralelo, somando aspotncias das mesmas.

1 Sada de gua quente para a

instalao;

2 Entrada de gua da instalao;

3 Sada de fumos;

4 Permutador de calor/gua


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A figura 17 ilustra uma caldeira alimentada a pellets com uma potncia til de 48 KW a qual, segundo dadosdo fabricante, possui um consumo que varia entre os 3 e os 11,5 kg/h de pellets e uma eficincia mdia de90%.

FIGURA 17 EXEMPLO DE UMA CALDEIRA ALIMENTADA A PELLETS DE MDIA POTNCIA [13]

Caldeiras de alta potncia:

Estas caldeiras extraem, tambm, o combustvel de forma automtica do silo ou do armazm (figura 18) e

queimam-no de acordo com as medidas ambientais mais exigentes. As caldeiras a biomassa modernas

utilizam at 90% da energia contida na madeira para aquecimento, o mesmo que uma boa caldeira a

gasleo ou a gs. Os modelos mais avanados efectuam o acendimento e a limpeza dos permutadores de

calor de forma automtica assim como a extraco e compresso automtica das cinzas.

Alguns fabricantes oferecem a facilidade de controlo atravs de um computador ou de um telemvel via

SMS. As caractersticas destas caldeiras, tais como as anteriores, variam segundo o fabricante, podendo-se

encontrar potncias superiores a 80 KW, chegando a alcanar at 400 KW. A figura 19 ilustra uma caldeira

de alta potncia. Estas caldeiras so usadas geralmente para fornecer calor a redes locais de aquecimento,

edifcios habitacionais ou de escritrios bem como a aglomerados habitacionais.

FIGURA 18 - EXEMPLO DE INSTALAO DE UMA CALDEIRA A PELLETS DE ALTA POTNCIA, 150 KW [14]


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FIGURA 19 - EXEMPLO DE UMA CALDEIRA DE ALTA POTNCIA, 150 KW [14]


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5INVENTARIAO DE FACTORES LIMITATIVOS DA PENETRAO DA BIOMASSA

TRANSFORMADA

Um dos factores limitativos utilizao de biomassa, como j foi visto no ponto 2.2, deve-se ao facto do

sistema econmico e social ser concebido e desenvolvido em torno das energias convencionais (carvo,

petrleo, gs e energia nuclear).

A relutncia por parte da sociedade Portuguesa em aceitar o recurso biomassa como fonte de energia

renovvel e a falta de divulgao desta, quer por parte dos media quer por falta de polticas que a

promovam, tambm no fomentam o seu crescimento. Quem no conhece no compra este tipo de

energia.

5.1 ANLISE DE CUSTO DA CALDEIRA PARA QUEIMA DE BIOMASSA RELATIVAMENTE AO CUSTOCALDEIRA CONVENCIONAL

Os elevados preos do gasleo e do gs esto a contribuir para tornar as caldeiras a pelletscada vez mais

atractivas. Cada vez mais os consumidores optam por esta alternativa que econmica e amiga do

ambiente. Ultimamente tem surgido no mercado um elevado nmero de caldeiras alimentadas a biomassa

oferecendo uma resposta ao crescimento da procura.

Existe no nosso mercado um alargado leque de caldeiras a gs, a gasleo e a pellets com vrias potncias e

vrias caractersticas. Os preos de variam de fabricante para fabricante. Para fazer uma anlise

comparativa escolheu-se caldeiras mistas, de aquecimento ambiente e aquecimento de guas sanitrias,

com caractersticas similares. Apresenta-se algumas destas caldeiras e algumas das suas caractersticas na

tabela 2.

Tipo de caldeira Caldeira Potncia(KW)

Rendimento(%)

Custo ()

Gs Propano ou Gs Natural (Caldeira de p) ROCA G200 GTAConform

30,0 92,0 2.800,00

Gs Propano ou Gs Natural (Caldeira mural) ROCA LAURA 20 23,3 93,4 1.005,00

Gasleo ROCA LIDIA 20 20,9 93,0 801,00

Lenha ROCA P30-4 14,9 80,4 960,00

Pellets Ecoforest TurboAire 20 KW

20,0 90,0 2.980,00

Da anlise da tabela 2 extrai-se que a caldeira alimentada a pellets a mais onerosa e possui, segundo o

fabricante, um rendimento de 90%. Nesta trabalho no se utilizou uma caldeira alimentada a pellets da

marca Roca porque a caldeira apresentada por este fabricante possui um rendimento muito baixo

(76,1%) para uma potncia de 30 KW e um custo muito elevado de 4.250,00. Assim, optou-se por utilizar

uma das caldeiras mais vistas no mercado nacional.

TABELA 2 PREOS E CARACTERSTICAS DE ALGUMAS CALDEIRAS EXISTENTES NO MERCADO [15] [16]


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/Saco

de15kgpelle

t

A caldeira que na altura da compra custar menos ao consumidor ser a caldeira alimentada a gasleo.

A compra de uma caldeira a pellets poder ser deduzida no I.R.S. em 30%, at um valor mximo de 777,00.

Numa altura em que tanto se fala da necessidade de uma aposta mais forte nas energias renovveis, este

parece ser um incentivo fiscal aceitvel, apesar da compra desses equipamentos no estar ao alcance detodas as carteiras.

5.2 ANLISE DE CUSTOS BIOMASSA TRANSFORMADA RELATIVAMENTE AOS COMBUSTVEIS

CONVENCIONAIS

A Figura 20 ilustra o custo da compra de uma tonelada de pellets no mercado Austraco, que ser idntico

ao custo praticado em Portugal. Pela anlise do grfico verifica-se que o custo mdio de uma tonelada de

pellets entre Maio de 2008 e Maio de 2009 189,3 .

FIGURA 20 - EVOLUO DO PREO (EM EUROS) DE UMA TONELADA DE PELLETS NA USTRIA [17]

A figura 21 apresenta o preo mdio de compra de um saco de 15 kg de pellets no mercado Austraco, tal

como foi dito no pargrafo anterior, ser idntico ao praticado em Portugal. Pela anlise do grfico abaixo,

o custo mdio de um saco de 15 kg de pellets de 3,40 .

FIGURA 21 - EVOLUO DO PREO (EM EUROS) DE UM SACO DE 15 KG DE PELLETS NA USTRIA [17]

/ton


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Obviamente um kg de pellets mais econmico quando comprado em grandes quantidades. mais

compensador adquiri-las em big bags de 1 tonelada do que em sacos de 15kg, variando o preo mdio

das pellets de acordo com a quantidade adquirida entre 0,19 /kg e 0,23 /kg, respectivamente.

A tabela 3 apresenta o preo mdio da tarifa de gs natural em Portugal para o sector domstico referenteao escalo 2. O preo mdio do gs natural de 0,064 /KWh.

TABELA 3 TARIFRIO DO GS NATURAL PRATICADO EM PORTUGAL [19]

O preo do gs propano canalizado, segundo a Galp Energia, para um consumo domstico anual entre 61 a

240 m3 de 2,51 /m3[20].

O gasleo de aquecimento, segundo a DGGE, apresenta um custo mdio de 0,657 /l no ms de Maio de

2009 [21].

A tabela 4 indica o preo mdio dos combustveis em 2009: entre os combustveis designados

convencionais, o gs natural o mais barato, tratando-se do gs que apresenta uma utilizao mais segura,

uma vez que a densidade deste menor que a do ar. Em caso de fuga pode ser facilmente evacuado para o

exterior por uma porta ou janela.

O preo da lenha de 35 /m3para o pinheiro e de 45 /m3para lenha de eucalipto, j rachada e posta no

local. A mesma fonte afirma que o peso mdio de 1m3de lenha de 300 kg. Nesta dissertao iremos

utilizar um preo mdio de 40 /m3, ou seja, um custo de 0,13 /kg de lenha. [22]

A tabela 5 apresenta o custo anual que necessrio dispender para obter um aquecimento de 15 KW

numa habitao de aproximadamente 100 m2, durante aproximadamente 4 horas dirias.

AgenteLisboa

gsLusitania

gsSetgs

Beirags

Duriensegs

Dianags

Medigs

PaxgsMdia

Nacional

Preo mdioescalo aquec.central (/KWh)

0,063 0,067 0,069 0,062 0,062 0,062 0,062 0,062 0,064

Tipo de combustvelP.C.I. (Poder Calorfico

Inferior)Preo mdio 2008 Preo mdio (/KWh)

Gs natural 10,53 KWh/m3

0,064Gs Propano 18,82 KWh/m3 2,51 (/m3) 0,133

Gasleoaquecimento

10,15 KWh/l 0,657 (/l) 0,065

Lenha 4,07 KWh/kg 0,13 (/kg) 0,032

Pellets 5,23 KWh/kg 0,21 (/kg) 0,040

TABELA 4 -PREOS DOS VRIOS TIPOS DE COMBUSTVEL


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X =

Analisando os valores apresentados, verifica-se que a soluo mais econmica a lenha e a mais

dispendiosa o gs propano.

A tabela 6 apresenta um comparativo do custo ao longo de 20 anos mediante a utilizao de uma caldeira a

pellets ou alimentada com o combustvel mencionado na mesma. Nesta considerou-se o custo da caldeira,

o custo anual do combustvel e os custos de manuteno necessrio ao bom funcionamento das mesmas.

Os custos de manuteno e a inflao utilizada foram os seguintes:

Custo de manuteno das caldeiras alimentadas a gs 25,00 /ano com uma inflao anual de 1,5%;

Custo de manuteno da caldeira alimentada a pellets e a lenha de 100,00 /ano com uma inflao

anual de 1,5 %;

Preo dos pellets e da lenha com uma inflao anual de 5%;

Preo dos restantes combustveis com uma inflao anual de 7,5 %;

Ao custo da caldeira a gasleo adicionou-se 552,62 relativos ao custo de um depsito de

superfcie para o gasleo com uma capacidade para 750 litros;

No se optou por somar o valor de um depsito de combustvel para a caldeira a pellets porque

estas, para a potncia que se est a estudar, vm dotadas de um depsito at cerca de 30 kg.

A tabela 6 apresenta o cash flow de uma caldeira alimentada a pellets relativamente a caldeiras

alimentadas com outro combustvel.

CombustvelGs

NaturalGs

PropanoGasleo

AquecimentoLenha Pellets

Rendimento anual do queimador (%) 92,0 93,4 93,0 80,4 90,0

Energia necessria por ano (KWh/ano) 22.826 22.484 22.581 26.119 23.333

Preo combustvel por KWh

/KWh0,064 0,133 0,065 0,032 0,040

/ano 1.460,862.990,37 1.467,77 834,27 933,32

Energia necessria21.000 KWh/ano

Tempo de operao1.400 horas

Calor a gerar15 KW

TABELA 5 COMPARAO DO CUSTO ANUAL DE COMBUSTVEIS


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ANO GS NATURAL GS PROPANO GASLEO LENHA

1 -1.522,46 7,05 -1.091,93 -1.920,952 -1.008,15 2.165,59 -494,06 -1.916,00

3 -426,19 4.515,08 173,14 -1.910,80

4 229,77 7.071,15 916,11 -1.905,34

5 966,64 9.850,64 1.741,82 -1.899,60

6 1.791,92 12.871,72 2.657,81 -1.893,58

7 2.713,72 16.154,02 3.672,29 -1.887,26

8 3.740,85 19.718,68 4.794,12 -1.880,63

9 4.882,83 23.588,51 6.032,91 -1.873,66

10 6.150,01 27.788,12 7.399,09 -1.866,34

11 7.553,57 32.344,05 8.903,93 -1.858,6612 9.105,62 37.284,90 10.559,64 -1.850,59

13 10.819,29 42.641,52 12.379,44 -1.842,12

14 12.708,76 48.447,17 14.377,62 -1.833,23

15 14.789,41 54.737,71 16.569,67 -1.823,89

16 17.077,84 61.551,77 18.972,31 -1.814,08

17 19.592,04 68.931,03 21.603,67 -1.803,79

18 22.351,45 76.920,37 24.483,30 -1.792,98

19 25.377,09 85.568,19 27.632,39 -1.781,62

20 28.691,69 94.926,63 31.073,82 -1.769,71

TABELA 6 COMPARATIVO DA UTILIZAO DAS CALDEIRAS ALIMENTADAS A OUTROS COMBUSTVEIS VS CALDEIRAS ALIMENTADA A

PELLETS (EM )

OMPARATIVO DA UTILIZAO DAS CALDEIRAS ALIMENTADAS A OUTROS COMBUSTVEIS VS CALDEIRAS ALIMENTADA A PELLETS(EM )

Pela anlise da tabela 6 verifica-se que a caldeira alimentada a lenha a mais econmica de todas durante

os 20 anos de utilizao.

A caldeira alimentada a gs natural mais econmica do que a alimentada a pellets nos primeiros 3 anos,

verificando-se depois que a caldeira alimentada a pellets a mais econmica e, ao final de 20 anos se se

optar pela utilizao de uma caldeira a pellets poupa-se aproximadamente 28.700,00.

Relativamente caldeira alimentada a gasleo, esta mais econmica at ao final do segundo ano de

utilizao. Contudo aps 10 anos, perde-se cerca de 7.400,00 e, no final de 20 anos, perde-se

aproximadamente 31.000,00 relativamente utilizao de uma caldeira alimentada a pellets.

Apesar de economicamente a caldeira alimentada a lenha ser a que apresenta mais vantagens, esta a que

apresenta um maior desconforto para o utilizador. Estas caldeiras no so dotadas de um alimentador

automtico pelo que esta ter de ser alimentada manualmente.

A lenha no um combustvel de fcil utilizao, o que ir causar algum transtorno para o utilizador da

mesma no seu manuseamento e armazenagem. Esta necessitar sempre de um espao para a arrumao e

a alimentao desta caldeira ser sempre efectuada de forma manual.

Apesar de os pellets apresentarem vantagens econmicas a partir dos 4 anos de utilizao relativamente s

alimentadas a gs natural, aps uma anlise mais profunda dos dois tipos de fonte energtica verifica-se


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que no caso de existir conduta de gs natural junto da instalao, esta apresenta mais garantias ao cliente

no que se refere ao fornecimento, armazenagem e transporte, devendo ser analisado caso a caso.


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6OMERCADO DA BIOMASSA PARA AQUECIMENTO RESIDENCIAL NA EUROPA E EM

PORTUGAL

O aquecimento urbano (colectivo) permite uma melhor gesto da utilizao dos combustveis fsseis e a

queima de diversos tipos de combustvel, com menores emisses. mais fcil desenvolver a utilizao de

biomassa no aquecimento urbano do que no aquecimento individual.

56 Milhes de cidados da Unio Europeia, 61% dos quais dos novos Estados-Membros, so servidos por

sistemas de aquecimento urbano. O aquecimento urbano depara-se com problemas de concorrncia com o

aquecimento individual. Muitos sistemas de aquecimento urbano exigem instalaes, infra-estruturas e

uma gesto moderna para melhorar as condies de utilizao do combustvel, a rentabilidade e a

convenincia de utilizao. Alguns sistemas tero se ser convertidos para permitirem a utilizao de

biomassa como combustvel [23].

A Unio Europeia consagrou como objectivo a substituio de uma parte do seu consumo de energia de

origem fssil (petrleo, gs e carvo) pela biomassa. A tabela 7 apresenta a evoluo da utilizao de

biomassa slida na produo de energia na Unio Europeia ao longo de anos recentes.

TABELA 7 PRODUO DE ENERGIA PRIMRIA A PARTIR DE BIOMASSA SLIDA NA UNIO EUROPEIA ENTRE 2006 E 2007 (EM MTOE)

[24]

Segundo o barmetro do EurObservER verifica-se que a produo de energia utilizando como fonteenergtica a biomassa slida cresceu apenas 1% de 2006 para 2007, mais 660 KTOE.

No caso particular de Portugal, verifica-se que a produo de energia, recorrendo a fontes de biomassa,tambm no evoluiu muito (apenas mais 0,059 Mtoe que em 2006).

PAS 2006 2007Frana 9,495 9,112Alemanha 8,528 9,112Sucia 8,332 8,441Finlndia 7,481 7,141

Polnia 4,588 4,550Espanha 4,206 4,206ustria 3,622 3,548Romnia 3,235 3,279Portugal 2,731 2,790Itlia 1,919 2,030Repblica Checa 1,716 1,782Letnia 1,592 1,538Dinamarca 1,289 1,441Hungria 1,058 1,079Grcia 0,931 1,052Bulgria 0,769 0,800Reino Unido 0,791 0,784Litunia 0,759 0,732Estnia 0,598 0,695Blgica 0,447 0,527Holanda 0,556 0,520Eslovquia 0,404 0,454Eslovnia 0,449 0,429Luxemburgo 0,015 0,171Chipre 0,007 0,007TOTAL 65,698 66,358


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A tabela 7, como foi dito anteriormente, apresenta a evoluo da utilizao de biomassa na produo deenergia, contudo no especifica se essa energia elctrica ou trmica. No presente estudo importa saberqual a evoluo da utilizao da biomassa slida na produo de energia trmica. Na figura 22 mostra-se a

evoluo da produo e do consumo de pellets nos pases com maior tradio nesse sector.

A anlise da figura 22 mostra que a indstria de transformao de biomassa slida em pellets se encontra

em franco desenvolvimento, consequncia do aumento do consumo deste produto nos ltimos anos.

FIGURA 22 - PRODUO DE PELLETS E O SEU USO NA UNIO EUROPEIA [25]

Case studies[26]

As caldeiras a biomassa sofreram uma grande evoluo nos ltimos anos. As antigas caldeiras fumegantes,

alimentadas manualmente, deram lugar a caldeiras dotadas de dispositivos automticos de alta tecnologia.

Em caldeiras modernas a biomassa transportada automaticamente do local de armazenamento at

caldeira e a combusto obedece a elevados padres ambientais. As caldeiras utilizam biomassa de alta

qualidade como estilha, pellets ou resduos de tamanho uniforme provenientes da agricultura e da agro-

indstria, com rendimentos na ordem dos 90%.

Tem-se assistido, nos ltimos anos a vrias experincias e mesmo substituio de caldeiras de

aquecimento que funcionavam com um tipo de energia fssil para uma caldeira alimentada a biomassa.

Alguns exemplos:

Na cidade da Guarda, o edifcio do ISACE Instituto Superior de Administrao Comunicao e empresa,

integra um sistema de produo de energia trmica a partir de biomassa para aquecimento ambiente e de

guas sanitrias. Este projecto foi concludo em 1992 e teve um custo de aproximadamente de 125.000,

tendo sido co-financiado pelo programa VALOREN. Os resduos florestais utilizados so provenientes da

limpeza das matas do distrito da Guarda. Esta limpeza efectuada por uma empresa local que se dedica a

este trabalho e a transformao desses resduos em estilha efectuada mediante a utilizao de dois

estilhadores. A biomassa armazenada numa diviso ao lado da sala das caldeiras e a alimentao destas

feita de forma automtica, atravs de um sistema de sem-fins.

Sucia Dinamarca Ita.ustria Est. Finlndia Polnia

2005* um estimativa

Alemanha

llts

t


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Em Mangualde, a Santa Casa da Misericrdia, para assegurar servios de aquecimento e de guas quentes

sanitrias optou pela compra de uma caldeira a biomassa. Este sistema foi, tambm, co-financiado em

cerca de 80% pelo programa VALOREN. O sistema instalado admite a queima de combustveis de baixa

qualidade como o caso dos resduos resultantes de podas e limpezas de jardins, o que o torna mais

econmico. No entanto, a queima destes resduos provocava um impacto negativo ao nvel das emisses

gasosas, motivado pela quantidade de vapor de gua libertado. Como forma de solucionar este problema

optou-se por substituir estes resduos por um combustvel mais limpo e seco, a estilha. Este combustvel

passou a ser adquirido a uma serrao, sendo o transporte deste assegurado pelo fornecedor. O

armazenamento do combustvel feito num silo subterrneo e a alimentao da caldeira efectuada de

forma automtica mediante a utilizao de um cho mvel na base do silo e um sem-fim que alimenta a

caldeira.

Na Dinamarca, The European Theatre Folk High School, resolveu substituir, em 1996, o seu sistema de

aquecimento a leo por um sistema de aquecimento de caldeira a pellets. A caldeira a pellets consome

cerca de 70 Kg de pellets numa hora, sendo o consumo estimado para o ano 2000 de 160 toneladas de

pellets. As pellets esto armazenadas numa sala com uma capacidade de 40-50 m 3. A alimentao da

caldeira feita de forma automtica utilizando para isso um sistema hidrulico e um sistema de parafuso

sem-fim. Este projecto teve um custo de 249.000, tendo a agncia Dinamarquesa de energia

comparticipado em 20% os gastos com a caldeira e com a sala da caldeira. As pellets so entregues em

cargas de 25 toneladas. O consumo de 25 toneladas cada 2 ou 3 meses. Segundo a escola, os custos com

o combustvel foram reduzidos em aproximadamente 60%.

Em Setembro de 2001, um sistema de aquecimento a pellets foi instalado no Centro de conferncias da

fundao Himmerland, na Dinamarca. Este sistema, com uma potncia de 300 KW e um consumo estimado

de 112 toneladas de pellets por ano, veio substituir um sistema antigo de aquecimento a leo com um

consumo de 53.000 litros por ano. A instalao deste sistema foi efectuada pela empresa VE Gruppen, e

esta ser, tambm, a fornecedora de pellets nos prximos 7 anos.

Quer os exemplos mencionados acima quer outros existentes em outros pases so apresentados na tabela

8.

Da anlise da tabela 8 extrai-se que o investimento muito dspar para a mesma potncia instalada,

conforme o pas em anlise. Em alguns pases o governo oferece um subsdio (normalmente de 30%), que

ajuda a custear o investimento a realizar. Verifica-se, tambm, que a fonte de biomassa utilizvel varia com

a localizao do empreendimento. Tome-se como exemplo o dos Colgios pblicos em Jan-Espanha, zona

onde abunda a plantao de Oliveiras e a produo de azeite. Nesse caso particular, as caldeiras so

alimentadas com o bagao e os caroos sobrantes da azeitona.


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Localidade AnoPotnciainstalada

(KW)Tipo de Biomassa

Consumo(ton/ano)

Invest. total()

ISACE Guarda-Porugal 1992 377Estilha/Cascas de avel, de

amndoa e de noz- 125.000,00

Santa Casa MisericrdiaMangualde - Portugal 1994 400 Estilha limpa e seca 157 366.435,00

Theatre FolkeRoedkild - Dinamarca

1996 350 Pellets de madeira 160 249.000,00

Cortijo la ColorCrdoba - Espanha

2000 291 Lenha de poda das Oliveiras 69 19.834,00

Colgios PblicoJan - Espanha

2000 471Bagao e caroo de

azeitona145 43.000,00

Tranun StrandTranun - Dinamarca

2001 300 Pellets de madeira 112 -

Worcestershire County HallWorcester - Inglaterra 2002 700 Estilha de Madeira (40 % dehumidade) 530 150.000,00

Coillte HQDublin - Irlanda

2004 100 Pellets e estilha de madeira - 24.000,00

TABELA 8 ALGUNS CASOS DE ESTUDO DE UTILIZAO DE BIOMASSA [26]


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7INVENTARIAODOS RESDUOSDEBIOMASSAEMPORTUGAL

CONTINENTAL

A produo de biomassa para a energia est usualmente associada aos resduos florestais (limpezas de

florestas, resduo da indstria da madeira e do papel, indstria da cortia, etc.) e aos resduos agrcolas

(indstria do azeite, vides, indstrias dos frutos secos, etc.) e culturas energticas.

A necessidade de definir modelos de interveno nas reas de elevado risco de incndio, que tero que ter

em considerao os factores determinantes na diminuio desse risco e delinear uma estratgia especfica

para estas zonas no que se refere reflorestao, beneficiao de reas florestais, arborizao de reas

agrcolas, manuteno de pastagens e reas agrcolas, entre outros. Estes modelos podero contribuir para

o aproveitamento da biomassa atravs do incentivo roa de matos de povoamentos muito densos, no

sentido de criar descontinuidades no coberto florestal.

7.1INVENTARIAO DOS RESDUOS FLORESTAIS

Em Portugal, a principal fonte de biomassa , sem dvida, a floresta, constituindo um importante recurso

que dever ser avaliado no sentido de se obter um conveniente aproveitamento dos resduos a produzidos.

De acordo com os dados que foram contabilizados no Inventrio Florestal Nacional (DGF) em 2005/2006, a

rea ocupada por povoamentos florestais em Portugal continental corresponde a cerca de 3137 mil ha

(tabela 9).

Os dados apresentados na tabela 9 indicam a distribuio das principais espcies em Portugal continental,verificando-se que a grande mancha de pinheiro e eucalipto encontram-se na regio centro do pas,

enquanto a regio do Alentejo essencialmente povoada por azinheiras e sobreiros.

TABELA 9 DISTRIBUIO GEOGRFICA POR ESPCIES (EM MIL HA) [27]

Espcie Norte CentroLisboa e Vale do

TejoAlentejo Algarve TOTAL

Pinheiro Bravo 192,6 409,7 66,5 38,0 3,6 710.4

Eucalipto 121,9 258,4 144,6 108,1 13,8 646.8

Sobreiro 10,0 15,2 155,9 527,2 28,4 736.7

Azinheira 8,5 30,0 0,7 335,2 14,0 388.4Carvalhos 71,3 40,8 1,6 4,2 0,1 118,0

Pinheiro Manso 0,3 1,5 24,7 51,5 6,0 84,0

Castanheiro 24,5 3,2 0,0 0,5 0,0 28,2

Folhosas Diversas 40,7 22,5 9,5 9,1 15,1 96,9

Resinosas Diversas 8,5 3,9 0,3 0,3 1,1 14.1

Outras formaes lenhosasdiversas

0,4 0,8 4,0 11,4 1,5 18,1

Povoamentos jovens 41,6 63,6 26,4 115,5 48,3 295,4

TOTAL 520,3 849,5 434,1 1201,0 131,8 3137,0


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Sendo essencial quantificar a disponibilidade de biomassa florestal para fins energticos, optou-se por

utilizar os dados que foram apresentados pelo INETI na palestra Das energias fsseis s energias

renovveis. [28]

Assim, estima-se que a produo anual de resduos de biomassa florestal a indicada na tabela 10. naregio Centro do pas que se verifica a maior quantidade de resduos gerados (37%), coincidindo com a zona

do pas onde existe a maior concentrao de pinheiros e eucaliptos. A regio Alentejana a segunda zona

do pas onde se produz mais resduos florestais devido grande mancha de sobreiros (24%).

TABELA 10 PRODUO DE RESDUOS FLORESTAIS POR REGIO [28]

Norte Centro LVT Alentejo Algarve TOTAL

Quantidade Resduos Florestais(ton/ano)

340.000 652.000 284.000 416.000 57.000 1.749.000

A tabela 11 apresenta os dados contabilizados pelo Inventrio Florestal Nacional em 2005/2006

relativamente s reas de povoamentos ardidas, de cortes e de outras reas arborizadas por espcie. Os

incndios consumiram cerca de 116 mil ha de pinheiro bravo e de 64 mil ha de eucalipto. Sendo o eucalipto

a principal matria-prima da pasta do papel verifica-se que a espcie mais abatida, cerca de 23 mil h a

reflorestao, cerca de 11 mil ha, incide mais nos carvalhos devido ao seu crescente valor na indstria do

mobilirio.

TABELA 11 REAS DE POVOAMENTOS ARDIDOS, DE CORTES E DE OUTRAS REAS ARBORIZADAS POR ESPCIES (EM MIL HA) [27]

Espcie Ardidos Cortes Arborizaes

Pinheiro Bravo 116,4 15,4 0,7

Eucalipto 64,0 22,8 0,3

Sobreiro 18,9 0,6 0,3

Azinheira 3,4 0,0 4,4

Carvalhos 1,5 0,0 11,1

Pinheiro Manso 0,3 0,7 0,4

Castanheiro 0,5 0,0 0,1

Folhosas Diversas 1,8 0,0 3,7

Resinosas Diversas 0,5 0,1 0,1

Outras formaes lenhosasdiversas

6,1 1,7 0,3

TOTAL 213,3 41,1 21,2

7.2INVENTARIAO DOS RESDUOS DA INDSTRIA DE TRANSFORMAO DE MADEIRA

Na indstria da madeira e do mobilirio gerada anualmente uma grande quantidade de resduos de

madeira sob diversas formas que, na sua grande maioria, so valorizveis em vrias situaes:

aquecimento, matria-prima para a indstria de aglomerados e contraplacados, florestal, avcola e

pecuria. Determinados resduos de madeira tm designaes diferentes, variando de regio para regio.

o caso da serradura e das costaneiras que so designadas, sobretudo na regio Norte, por serrim e

falheiros, respectivamente.


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Segundo a AIMMP Associao das Indstrias da Madeira e Mobilirio de Portugal, os resduos ou

subprodutos provenientes da indstria da serrao e do mobilirio tem os seguintes destinos [29]:

Resduos do descasque:

- 90% Valorizao energtica queima em caldeiras

- 10% Fertilizante, compostagem, jardins, etc.

Serrim:

- 30% Valorizao energtica

- 20% Usos agrcolas, agro-pecurios e avcolas

- 50% Reciclagem incorporao em painis de aglomerado, pasta de papel ou briquetes

Restos e aparas ou fitas de madeira de aglomerado ou folheado:

- 50% Valorizao energtica (grande parte por particulares)

- 50% Reciclagem incorporao em painis de aglomerado, pasta de papel

De forma a efectuar a caracterizao quantitativa dos resduos de madeira gerados no sector da madeira e

do mobilirio con

como se faz pellets

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