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Pellets de Madeira

  • Brasil Biomassa e Energia Renovável
  • 29 de jul. de 2015
  • 12 min de leitura

Pellets de Madeira Celso Oliveira Diretor da Brasil Biomassa e Energia Renovável

Ao decidir pela produção de pellets, a empresa está optando em desenvolver um produto de origem renovável, denominado de carbono zero e ecologicamente correto. A principal razão para o desenvolvimento da unidade industrial de produção de pellets é o forte aumento da demanda de energia térmica e de aquecimento que o mundo vai enfrentar nos próximos anos.

Para atender a crescente demanda internacional projetada de pellets, terá que aumentar também da produção industrial mundial o que vem em demonstrar a viabilidade da unidade industrial. Além disso, enquanto na maioria dos países, os pellets consumidos são produzidos no próprio país, no futuro, os recursos de matéria-prima serão cada vez mais escasso. O mais provável dentro de uma década, mais de metade de todos os pellets produzidos no mundo serão comercializados internacionalmente como uma nova commodity de energia.

O Pellet é uma fonte de energia renovável pertencente à classe da Biomassa. O Pellet é um combustível sólido de granulado de resíduos de madeira prensado, proveniente de desperdícios de madeira. O mercado oferece várias tipologias de pellet com características que variam conforme os tipos de madeiras a serem utilizado. São partículas de resíduos agrícolas ou agro-florestais compactados sob a forma de um pequeno cilindro.

A utilização de pellets de madeira como combustível já é comum em aplicações tão diversificadas como fornos de padarias, fornos cerâmicos, aquecimento de estufas, oficinas de pintura de veículos, estufas de flores, secagem de grãos, calefação de moradias, aquecimento de água, entre outros. Há outras utilizações para os pellets de madeira, como cama para animais (cavalos e gatos), como desodorizador de geladeiras, banheiros. Os pellets resultam de resíduos de madeiras. Durante o processo industrial, perde água e resinas, o que confere um potencial calórico superior e normalizado face à madeira em bruto. Existe a compensação (árvores que deram origem absorveram durante o seu crescimento ou libertam quando ficam em decomposição no meio-ambiente). Quem utiliza o pellet não só contribui para a mudança global do clima, mas também ajuda a reduzir o aquecimento global e o efeito estufa.

Os pellets são uma fonte de energia renovável, limpa e eficiente, resultando em um combustível sólido a partir de biomassa florestal e de resíduos gerados no processamento da madeira, permitindo uma combustão com pouca fumaça, e liberando menos monóxido e dióxido de carbono do que qualquer combustível fóssil.

Eficiência técnica e industrial. Os pellets são formas mecanicamente estáveis de pó ou de serragem de madeira com homogeneidade na granulometria, maior densidade, de baixa umidade (regularizam e melhoram a eficiência na sua queima) e elevado poder calorífico (são menos higroscópicos e muito mais resistentes ao apodrecimento ou à fermentação).

Esta transformação (alta densidade de produto) permite um aumento da eficiência de muitos processos, tais como, um aumento do fluxo favorável e melhoria de propriedades de combustão (facilitam as operações de manuseio, transporte e alimentação de caldeiras, possibilitando a mecanização).

Os produtos peletizados podem ser transportados com maior eficiência (cargas são limitadas por peso a não por volume, utilizando-se a capacidade integral dos meios de transporte) usando sistemas existentes, tais como transportadores em parafuso ou equipamento de sucção (diminui o custo de transporte e de armazenamento pela elevada densidade do produto final) .

Os pellets são formas mecanicamente estáveis de pó ou de serragem de madeira com homogeneidade na granulometria, maior densidade, de baixa umidade (regularizam e melhoram a eficiência na sua queima) e elevado poder calorífico (são menos higroscópicos e muito mais resistentes ao apodrecimento ou à fermentação). Esta transformação (alta densidade de produto) permite um aumento da eficiência de muitos processos, tais como, um aumento do fluxo favorável e melhoria de propriedades de combustão (facilitam as operações de manuseio, transporte e alimentação de caldeiras, possibilitando a mecanização).

Os produtos peletizados podem ser transportados com maior eficiência (cargas são limitadas por peso a não por volume, utilizando-se a capacidade integral dos meios de transporte) usando sistemas existentes, tais como transportadores em parafuso ou equipamento de sucção (diminui o custo de transporte e de armazenamento pela elevada densidade do produto final) .

Fonte de Energia Limpa e Renovável. O pellet é uma fonte de energia renovável, limpa e eficiente, resultando em um combustível sólido a partir de biomassa florestal e de resíduos gerados no processamento da madeira, permitindo uma combustão com pouca fumaça, e liberando menos monóxido e dióxido de carbono do que qualquer combustível fóssil.

Pellets Carbono Neutro. As plantas e as árvores removem o dióxido de carbono (CO2) da atmosfera e armazenam-no sob a forma de compostos orgânicos enquanto crescem, através do processo da fotossíntese.

Neste processo a luz, a água, os sais minerais do solo e o CO2, são utilizados como matérias-primas. Parte deste composto florestal (inclusive do processo industrial) podem ser beneficiados pelo sistema de compactação residual ou peletização na transformação de um combustível renovado como o pellets.

A queima de pellets nas residências (aquecimento) ou em processos industriais (caldeira para geração de energia térmica), para a produção de energia, devolve à atmosfera o CO2 retido. O crescimento de novas plantas e árvores (reflorestamento) mantém o ciclo do carbono atmosférico em equilíbrio, através da reabsorção deste CO2. Este ciclo de carbono “zero” ou neutro pode ser repetido indefinidamente, desde que a biomassa florestal seja regenerada nos próximos ciclos, colhida para utilização e pelo processo de reflorestamento. A gestão sustentável das fontes de biomassa e na produção de pellets é de extrema importância para garantir que o ciclo do carbono não seja interrompido.

Mesmo com o processo de produção industrial de pellets (baixa emissão de CO2), o balanço global do CO2 neste sistema é menos negativo do que o balanço de CO2 num sistema de produção de energia a partir de um combustível fóssil, como, por exemplo, o carvão. Os combustíveis fósseis, tais como o gás, o petróleo e o carvão, não são considerados neutros em carbono, visto que libertam o CO2 que foi armazenado durante milhões de anos e não possuem qualquer capacidade de armazenamento ou seqüestro de carbono. Existe a compensação (árvores que deram origem absorveram durante o seu crescimento ou libertam quando ficam em decomposição no meio-ambiente).

Vantagens provenientes na produção e na utilização de pellets. Deste modo advêm várias vantagens provenientes da utilização de pellets quando comparados com outros combustíveis, dos quais se pode destacar:

Os pellets de madeira são o combustível sólido mais limpo. Devido às caldeiras de combustão altamente eficientes desenvolvidas ao longo dos últimos anos, a emissão de compostos químicos, como óxidos de nitrogênio (NOx), ou compostos orgânicos voláteis, é muito reduzida, o que torna os pellets uma das formas de aquecimento menos poluentes disponíveis atualmente no mercado.

A combustão é muito mais eficiente e liberta menos fumaça que a lenha normal (elevada umidade). Isto é devido ao baixo teor de umidade dos pellets, resultado do processo industrial (secagem e peletização) O seu tamanho reduzido permite dosear por unidade a quantidade necessária para a queima (residencial e industrial) para a produção de energia.

Uma tonelada de pellets de madeira produz sensivelmente a mesma energia que uma tonelada e meia de madeira in natura. Assim sendo, os pellets de madeira ocupam muito menos espaço de armazenamento e de transporte.

Com um poder calorífico superior a 18 MJ/kg, o equivalente a 5 kWh/kg, ou mais comumente utilizado 4.500/4.700 kcal/kg, os pellets de madeira têm teor de cinzas abaixo de 0,5% e umidade inferior a 8%, características que permitem uma combustão eficiente, de alto valor energético e praticamente limpa.

Quanto às suas dimensões, os pellets de madeira apresentam de 6 a 8 mm de diâmetro, e de 10 a 40 mm de comprimento. Sua geometria cilíndrica regular e o pequeno tamanho possibilitam uma alimentação contínua e extremamente calibrada de caldeiras, onde ocorre a combustão dos pellets.

Redução da dependência energética em relação aos combustíveis fósseis como o gás e o petróleo representam um ponto muito importante no consumo de pellets, devido ao crescente aumento dos preços destes combustíveis e à diminuição das suas reservas.

Vantagens Econômicas no uso de pellets. A matéria-prima para a produção de pellets apresenta uma grande disponibilidade e versatilidade. A matéria-prima pode ser proveniente de diversas fontes, pode provir de resíduos florestais, industriais ou agrícolas e de plantações dedicadas.

Redução dos riscos de incêndios florestais. Como uma das fontes de matéria-prima para a produção de pellets é os resíduos provenientes da limpeza das florestas, este fator contribui significativamente para a redução do risco de incêndios.

Preços mais atrativo quando comparado com outros combustíveis. O uso de resíduos florestais e também dos desperdícios provenientes da indústria da madeira permite a obtenção da matéria-prima com um menor custo.

O transporte e armazenamento de pellets é uma tarefa simples , devido à sua grande densidade (superior a 650 kg/m3, facilita e aperfeiçoa as operações de armazenamento e de transporte, principalmente em distâncias mais longas) e ao baixo risco de combustão.

Vantagens Ecológicas no uso de pellets. No aspecto ecológico na produção e no consumo de pellets temos que os pellets tem maior impacto ecológico face aos combustíveis derivados do petróleo e o carvão. É uma matéria-prima disponível no nosso país (logo uma fonte de energia endógena) A reduzida emissão de cinzas e partículas poluentes, tornam os pellets num combustível renovável e de energia.

Dentro do contexto atual, em face das perspectivas de esgotamento das fontes de combustíveis fosseis, das resoluções do Protocolo de Quioto e das pressões ambientais, por parte das entidades ambientalistas e governamentais, de instituições de pesquisa e da própria sociedade, torna-se fundamental o desenvolvimento de alternativas energéticas que atentam tanto ao suprimento de energia quanto ao desenvolvimento sustentável.

Neste contexto, a industria de pellets, constitui uma importante alternativa energética, com valoração econômica no maior valor adicional do produto (adicional dos créditos de carbono) e ao caráter social com a geração de novos negócios e criação de empregos. Características dos Pellets. Uma das formas de melhorar a qualidade da biomassa na combustão é a densificação, que aumenta a sua homogeneidade tornando mais fácil e econômico o seu transporte e armazenamento e apresenta uma taxa de combustão comparável à do carvão, uma combustão mais uniforme e a redução da emissão de partículas. A densificação eleva a massa específica aparente da biomassa em muitos casos, 5 a 10 vezes superior ao material de origem. Os pellets devem possuir as características técnicas impostas pela certificação em vigor, deforma a poderem ser comercializados internacionalmente e sem problemas de incompatibilidade na utilização nos equipamentos de combustão. As suas principais características, relacionam-se com a dimensão do produto, a sua densidade, as suas propriedades químicas e os parâmetros mais relevantes durante sua queima, tais como o poder calorífico, o teor de unidade e o teor de cinzas.

Dimensão dos pellets. A dimensão dos pellets e um dos aspetos mais importante, pois as caldeiras são projetadas e concebidas com base nos valores presentes nas normas, sendo que pellets com valores superiores aos normalizados podem causar problemas de alimentação no equipamento. Segundo a certificação ENplus, os pellets podem possuir diâmetros de 6 mm ou 8 mm e comprimentos até 40 mm, sendo que até 1 %dos pellets podem conter 45mm de comprimento. Antes de embalados, os pellets devem ser peneirados com uma malha de 3,15 mm, valor mínimo referenciado.

Teor de Umidade. A biomassa apresenta elevados teores de unidade, razão pela qual, quando enviada para produção de pellets, deve sofrer um processo de secagem até obter níveis de unidade abaixo dos 15%, valor médio recomendado pelos fabricantes dos equipamentos. Deste modo e assegurada a produção de pellets com teores inferiores a 8 %. O teor de unidade tem influência na capacidade de autoignição da biomassa, assim como no poder calorífico, uma vez que, durante a combustão parte da energia do combustível e desperdiçada na evaporação da água, e, conseqüentemente, não fica disponível para a sua utilização energética. Classes de qualidade dos pellets. Em termos de qualidade dos pellets de madeira, a norma EN14961-2 da União Européia define três classes: a ENplus-A1, a ENplus-A2 e a classe PT-B Os pellets de Classe A1 são aqueles cuja matéria-prima é madeira virgem ou resíduos de madeira sem tratamento químico com baixo teor de cinzas, sílica e cloro. Os combustíveis com teor de cinzas, de sílica e/ ou de cloro ligeiramente superior ao que determina a norma correspondem já à Classe A2. Na classe B também é permitida a inclusão de produtos lenhosos com tratamento químico ou em fim de vida (reciclados), sendo contudo os valores limite para os metais pesados bastante rigorosos.

O sistema de certificação contém os seguintes pontos essenciais: Requisitos para a produção de pellets de madeira e garantia de qualidade; Requisitos para o produto; Requisitos para rotulagem, logística e armazenagem. Requisitos para a entrega aos clientes finais.

Utilização dos pellets. O uso de biomassa florestal, onde se encontram inserida a utilização de pellets, pode ter três aplicações distintas: Produção de Calor; Produção de Calor e Eletricidade (Cogeração ou CHP, Micro-Cogeração ou Micro-CHP) e Produção de Eletricidade (através de Combustão Dedicada ou Gaseificação).

Microgeração com o uso de pellets. É importante referenciar um novo conceito que começa a emergir, a Micro-Cogeração. Existem muitas definições diferentes de micro-cogeração ou micro-CHP. Os equipamentos de micro-cogeração funcionam tipicamente como equipamentos de aquecimento, que fornecem água quente para aquecimento centralizado em edifícios residenciais ou comerciais, sendo semelhantes a caldeiras convencionais. A grande diferença para as caldeiras convencionais é que os sistemas de micro-cogeração geram eletricidade juntamente com o calor, com eficiência elevada e, conseqüentemente, economizam no consumo de um combustível e reduzem as emissões e os custos com eletricidade. A maioria das unidades que utilizam a microgeração operam na geração de energia para que um edifício continue em satisfazer algumas das suas necessidades elétricas através da rede de energia, podendo também transferir (vender) alguma eletricidade. O calor do sistema de micro-cogeração tanto pode ser usado para aquecimento interno e externo (espaços residenciais e aquecimento de água) como para refrigeração.

Importância do uso de pellets no mercado nacional. O uso de pellets de madeira (grande uso em aquecimento doméstico e industrial na Europa e América do norte) como combustível (existem mais de 100 edifícios, hotéis, motéis e aquecimento de piscinas no Brasil) é comum em aplicações tão diversificadas como, por exemplo, fornos de padarias, fornos cerâmicos, aquecimento de estufas, aquecimento de residências (internacional) e aquecimento de prédios, hotéis e de piscinas.

É possível aproveitar todas as vantagens de utilização deste combustível no Brasil para o aquecimento em edifícios, central de geração de energia e para aquecimento residencial e comercial. É igualmente possível o uso no Brasil de pellets de madeira para a produção de eletricidade. Isto pode ocorrer em termoelétricas adaptadas e o processo consiste em aquecer a água (processo industrial ), vaporizá-la e usar a energia transportada pelo vapor de água para acionar uma turbina de vapor (sistema de co-geração de energia). Esta turbina está acoplada a um gerador de energia elétrica, chamado alternador de energia.

Uma das vantagens das pellets de madeira está no seu tamanho normalizado, permitindo que os produtores de caldeiras pequeno e médio porte venham em fabricar sistema de aquecimento automático. Os pellets de madeira têm ainda uma elevada densidade energética permitindo que os sistemas de aquecimento obtenham autonomias equivalentes a sistemas com diesel ou carvão e de outras fontes de energia não renovável.

Vantagens do uso de pellets sobre a biomassa florestal e industrial. Comparado com lenha usual que é utilizada para aquecimento residencial e industrial, o pellet de madeira apresenta muitas vantagens. O seu mais elevado poder calorífico e densidade aparente e baixo teor de umidade (8 a 10%) trazem uma série de vantagens sobre a biomassa e a lenha ( média de 35 a 40% de teor de umidade). Quer ainda pela maior densidade dos pellets de madeira ou quer pelo maior poder calorífico que facilitam os custos de armazenamento e transporte e uma maior geração de energia.

A biomassa (cavaco de madeira) é constituída por pequenos pedaços de madeira (processo de picagem industrial), com um cumprimento variável entre 5 e 50 mm, obtidos por picagem industrial da fibra, contendo ainda partículas mais longas e uma razoável percentagem de finos. A qualidade da biomassa (cavaco de madeira) depende da matéria-prima e da tecnologia utilizada na sua produção. É comum encontrar três tipos diferentes de biomassa (cavaco de madeira):

1. A biomassa (cavaco de madeira) de resíduos da floresta, como ramos, copas de árvores ou árvores inteiras, com valor comercial reduzido e que contém uma elevada umidade e o seu tamanho varia desde partículas de pó até cavaco e contêm casca e folhas (aumento em cinza residual). Este combustível é adequado para as caldeiras que se encontram nas grandes centrais de produção de calor (”District Heating”) ou de produção de energia elétrica (menor custo do produto residual). 2. A biomassa (cavaco de madeira) produzida no processo de beneficiamento da madeira, com uma percentagem de umidade de 40-50%, sendo utilizada na indústria de celulose e papel ou em movelaria e painéis industriais e compensados MDF. Esta biomassa (cavaco de madeira) tem melhores propriedades de combustão, mas é ainda muito úmida (baixo poder calorífico) para as caldeiras pequenas, a não ser que seja seca antes da picagem industrial (mais onerosa no processo). 3. A biomassa (cavaco de madeira) proveniente de cortes de árvores, sem ramos e folhas, deixada a secar, aproximadamente, 6 meses antes do seu destroçamento. Esta biomassa (cavaco de madeira) contém cerca de 30% de umidade e deve ser uniforme em qualidade e tamanho (mas tem um custo adicional no armazenamento e no transporte).

Vantagens do uso de pellets de madeira sobre os combustíveis fósseis. Com o Protocolo de Quioto em vigor, é interessante comparar os pellets com um combustível de baixo custo e bastante utilizado. A comparação será feita de acordo com o valor como combustível e valor resultante das taxas de Quioto, que representa os benefícios provenientes do aproveitamento da biomassa como fonte renovável.

Os pellets na Europa são vendidos em sacos de 15 e 20 kg (Big Bags) ou a granel, com um preço médio de comercialização à saída da fábrica de 0,14 (euros)/kg, ou seja, 140 (euros)/ton. O valor comercial do óleo diesel é de, aproximadamente, 0,45 (euros)/kg, ou seja, 450 (euros)/ton (preço indicativo das companhias de energia na Europa para grandes consumidores)

O valor comercial de pellets de madeira relativamente aos combustíveis fósseis como o óleo diesel inferior, traduzindo-se numa clara vantagem econômica (muito menor volatilidade). A percentagem de carbono contido nos pellets de madeira é cerca de 49%. Assim, a combustão completa de uma tonelada de pellets emite 0,49 toneladas de CO2.

De acordo com os valores negociados no mercado internacional , o preço do crédito de carbono encontrava-se fixado em 22 (euros)/ton, o que permite afirma que o custo de emissão, no caso da queima de uma tonelada de pellets, será de 10.78 (euros) e (0.49 * 22). Para um combustível como o óleo diesel a percentagem de carbono é de 86% mas, no caso de combustão completa, a massa de CO2 emitida tem um valor quatro vezes superior a este. Com estes dados obtém-se um valor de 75.68 e (0.86 * 4 * 22). Para obter um valor equivalente de energia, mas usando pellets, o custo de emissão seria de 24.26 e, o que implicaria uma poupança de 51.42 (euros) por cada tonelada de óleo diesel em processo de combustão. Novamente é clara a vantagem dos pellets em relação ao combustível como o óleo diesel.

 
 
 

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