O POTENCIAL DOS PELLETS DE MADEIRA COMO ENERGIA NO BRASIL
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- Catarina de Paiva Vilalobos
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1 O POTENCIAL DOS PELLETS DE MADEIRA COMO ENERGIA NO BRASIL Javier F. Escobar, Suani T. Coelho 1 RESUMO O Brasil é um país que reúne inúmeras vantagens comparativas que o situam como líder mundial no mercado de produtos agrícolas, agroindustriais e silviculturais, em particular aqueles dedicados à energia. Condições geográficas favoráveis, grande quantidade de terra agricultável com características tecnológicas adequadas e condições climáticas que possibilitam múltiplos cultivos ao longo de um único ano, fazem deste o país que reúne o maior quantitativo de vantagens para liderar na produção e no uso energético da biomassa em grande escala. O objetivo deste artigo é apresentar a situação atual e a perspectiva de pellets de madeira no Brasil, considerando a biomassa residual e/ou de plantação dedicada para atender a demanda térmica industrial, que corresponde a um importante setor de consumo de energia no país. Palabras clave: Brasil, madeira, pellets, energía térmica. ABSTRACT Brazil is a country with numerous comparative advantages that rank as the world leader in agricultural, agribusiness and forestry, particularly those dedicated to energy. With favorable geographical conditions, large amount of agricultural land with adequate technological characteristics and climatic conditions that allow multiple crops over a single year, this is the country that brings together the largest quantity of advantages to lead in the production and use of biomass energy in large scale. The objective of this paper is to present a discussion of wood pellets in Brazil, considering the residual biomass and / or planting dedicated to meet the demand thermal industrial, which corresponds to an important sector of energy consumption in the country. Key words: Brazil, wood, pellets, thermal energy. INTRODUÇÃO Segundo dados atuais do Balanço Energético Nacional (BEN, 2013) a biomassa hoje representa cerca de 27% da oferta interna de energia primaria utilizada no pais, a cana de açúcar com o etanol e o bagaço de cana representa 15,4% a madeira e seus derivados (carvão vegetal e lixívia) 10,8% e as demais biomassa 0,8%. Do total de energia elétrica gerada por meio de usinas termoelétricas a biomassa 1 CENBIO, CENTRO NACIONAL DE REFERENCIA EM BIOMASSA, INSTITUTO DE ENERGIA E AMBIENTE, UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO; suani@iee.usp.br; escobar@usp.br
2 atualmente representa 7%. Somente o bagaço da cana de açúcar é responsável por mais de 80% dessa energia. Outros tipos de biomassa como o licor negro da indústria de papel e celulose, resíduos de madeira, carvão vegetal, casca de produtos agrícolas e o capim elefante já contribuem para a geração de energia elétrica brasileira. Estima-se que a madeira energética tenha sido responsável, pela produção de 30,4 milhões de tonelada equivalente de petróleo (tep), quantidade da mesma ordem de grandeza das demais fontes renováveis em termos nacionais. É inegável que a madeira ainda ocupa um importante papel estratégico para a produção e uso de energia firme no país. Neste trabalho serão avaliados os potenciais do ciclo energético da biomassa lignocelulosica no Brasil, e as possibilidades do uso da madeira para geração de energia, abordando a produção de pellets, que por suas características particulares apresenta um caso exclusivamente nacional. BIOMASSA LIGNOCELULOSICA PARA USO ENERGÉTICO Ao longo dos últimos dez anos, cerca de um terço da madeira para energia no país foi destinada a uso doméstico e agropecuário, a maior parte destinando-se a usos industriais nos setores de alimentação e bebidas, celulose e papel, ferro-gusa, ferro- ligas e cerâmica (BEN, 2012). Dentre estes setores a indústria de celulose utiliza seus próprios resíduos de processo proveniente da madeira de florestas plantadas de eucalipto, para produzir vapor e eletricidade em sistemas de cogeração de alta eficiência. Os setores de alimentos, cerâmica vermelha e gesseira usam diretamente a biomassa in natura para produzir calor; são usados resíduos agro-florestais, mas em alguns casos inclusive de florestas naturais, apesar da proibição da legislação vigente. O setor que utiliza a maior quantidade de energia proveniente da madeira é a indústria siderúrgica que emprega o carvão vegetal como termo-redutor no processo industrial, sendo responsável por 1/3 de todo o consumo nacional de lenha. Na (Tabela 1) podemos observar o consumo de madeira para energia por setor e por fonte no país. Tabela 1. Consumo de madeira para fins energéticos por setor e por fonte no Brasil. Floresta Nativa Floresta Plantada Lenha para Energia (10 3 ton.) (10 3 ton.) % (10 3 ton.) % Produção de carvão vegetal 30,086 11, , Industrial Residencial Rural Total 24,158 20,421 8,140 82,805 40,544 51, ,175 31, Fonte: Elaboração própria com base em (BEN, 2013; ABRAF, 2012).
3 Atualmente 62% da madeira destinada para uso energético no Brasil ainda é proveniente de florestas nativas, contribuindo para o desmatamento no país. Observa-se que no total os consumos são de 36% para carvão (setor de ferro gusa/aço), 29% industrial (principalmente para produção de calor no setor de cerâmica, celulose e alimentos) e 25% do setor residencial e 10% na agricultura (principalmente para fins térmicos). Também se observa que a participação da madeira renovável na geração total de energia no país é de 31,1 milhões de toneladas de madeira consumida a partir de floresta plantada, apresentando assim um déficit de 51,5 milhões de toneladas de madeira proveniente de florestas nativas. O segundo maior consumidor de madeira para energia é o setor industrial que este subdividido em três grandes segmentos industriais, como observado na (Tabela 2). Tabela 2. Setores industriais que utilizam mais madeira para energia Lenha para Energia Setor Industrial (10 3 ton.) cerâmica 8,100 bebida e alimentos 7,508 celulose 5,050 outros 3,500 Total 24,158 Fonte: Elaboração própria com base em (BEN, 2013; ABRAF, 2012). Ao considerar que os restantes 12,175 milhões de toneladas de lenha de florestas plantadas (Tabela 1) fossem utilizados somente para atender a demanda do setor industrial, ainda existiria um déficit de 50% de florestas nativas aproximadamente, isso sem considerar o setor residencial e rural onde esse déficit aumentaria para 77 %. Com tudo podemos observar que a maior demanda de madeira sustentável para energia encontra-se no setor industrial no consumo de lenha in natura para atender a demanda de energia térmica do processo, seguido do setor residencial e rural respectivamente. A demanda da madeira para geração de energia térmica e elétrica tende a continuar crescendo nos diversos setores energo-intensivos principalmente para abastecimento de caldeiras na queima direta da madeira in natura. Entretanto, o desafio encontra-se em aplicar tecnologias mais eficientes como a carbonização ou a compactação mecânica (briquetes e/ou pellets) buscando melhorar o aproveitamento energético da madeira. PELLETS A PARTIR DE SUBPRODUTOS E FLORESTAS ENERGÉTICAS Há duas opções para alcançar grandes produções de pellets: aproveitamento de resíduos de biomassa lignocelulosica e a partir de plantações destinadas a uso energético.
4 As características de produção e acesso de cada uma destas possibilidades são muito variáveis. As estimativas da disponibilidade de resíduos de madeira e resíduos florestais são incertas e dependem das circunstâncias locais. Apesar da pouca informação disponível sobre estes parâmetros, decorrente principalmente na dispersão deste material no vasto território nacional. Sabe-se que as oportunidades estão inicialmente concentradas no aproveitamento dos resíduos nos setores industriais de celulose, açúcar e álcool e madeireiro, que dispõe da matéria prima sem necessidade de transportá-lo, fato que viabiliza seu uso. No entanto a situação promissora do potencial das plantações energéticas para impulsionar o mercado dos pellets no Brasil merece especial atenção. A floresta energética é uma fonte de biomassa que corresponde à resultante de plantações de curta rotação (3 a 5 anos), isto é, florestas de crescimento rápido apresentando maior número de plantas por hectare visando maior produção de massa seca em menor área util. (GEYER, 1981); (COUTO et al., 2002). No caso brasileiro florestas energéticas para o cultivo do Eucalyptus e Pinus, espécies com longa tradição no país, poderia ser destinado a fornecer madeira para a geração de energia, principalmente para os setores energointensivos que já utilizam madeira no seu processo. Estudos mostram que os maiores valores de massa seca por hectare foram obtidos nos tratamentos com menor área entre plantas (3 x 0,5m, 3 x 1m, 3 x 1,5m e 3 x 2m) (GOULART et al., 2003); (COUTO, et al., 2002). Nesse contexto, as florestas plantadas para fins energéticos apresentam um cenário bastante positivo. Porém, ao aumentar o numero de plantas para produção de maior massa seca por hectare, consequentemente aumenta-se a concentração de adubo, comprometendo a viabilidade econômica do plantio. Segundo estudos laboratoriais os espaçamentos de 3 x 0,5m em dois anos proporcionam até 55 toneladas de massa seca por hectares, espaçamentos de 3 x 1,0m em três anos proporcionam até 48 toneladas, espaçamentos de 3 x 1,5m em quatro anos proporcionam 45 toneladas, dos quais apresentam custos favoráveis se conduzido dois ciclos de rebrota após o primeiro corte (COUTO e MÜLLER, 2006) (GONÇALVES et al., 2009). Atualmente com os avanços conquistados tanto na área de geração quanto na área da silvicultura no Brasil, tornam promissoras as expectativas quanto ao uso da biomassa florestal como insumo para geração de energia, para a substituição de combustíveis tradicionais, não somente por suas características energéticas, mas também pelo potencial de redução dos gases de efeito estufa. O país conta com 105 milhões de hectares de áreas degradadas disponíveis para diferentes usos, incluindo o cultivo de florestas energéticas, sendo o eucalipto a principal espécie em potencial. O zoneamento agro-ecológico da cana (EMBRAPA, 2009). Aponta para 70 milhões de hectares de áreas degradadas disponíveis com a intensificação de pastagens, dos quais 30 milhões de hectares possíveis de serem usados para florestas energéticas.
5 A perspectiva é utilizar estas áreas para garantir uma futura demanda de madeira de alto valor agregado, parte da qual poderia servir para atender o mercado energético do carvão vegetal e/ou dos pellets de madeira. A utilização da biomassa florestal como fonte de energia é sem dúvida a alternativa que contempla a vocação natural do Brasil, além do mais o custo da madeira plantada é baixo, entorno de 20 R$/tonelada, devido a curva de aprendizado de mais de 60 anos em melhoramento genético no gênero Eucaliptus ssp, que hoje pode ser produzido em diversas regiões do pais. (MACEDO, 2001). Outro ponto a ser destacado é que a principal espécie utilizada para a sua produção, como o eucalipto, pode ser cultivado em áreas degradadas ou consideradas impróprias para o cultivo de outras espécies, fato que o converte em líder no mercado da biomassa para bioenergia. Na atualidade as plantações tradicionais de eucalipto apresentam um incremento médio anual (IMA) entorno de 20 toneladas de massa seca por hectare, entretanto as plantações de florestas de eucalipto de curta rotação (2 a 3 anos) com finalidade exclusiva de produção de biomassa destinada à geração de energia chegam a atingir rendimentos de até 55 toneladas de massa seca por hectare ano. Na (Figura 1) observa-se o IMA de outras espécies Eucaliptus (plantio tradicional) Eucaliptus (plantio curta rotação) Bambu Capim Elefante Figura 1: Incremento médio anual em massa seca por hectare por espécie vegetal. Fonte: Elaboração própria com base em (ABRAF, 2013); (COUTO e MULLER, 2006) Outras espécies como o bambu e o capim elefante consequentemente produzem entre 35 a 80 toneladas de massa seca por hectare ano. Em contra partida estas espécies não apresentam lignina e sim altas taxas de sílica (GOMIDE, et. al., 1981); (ANDREAO e CORDEIRO, 2012). A sílica quando presente na combustão apresenta problemas de craqueamento na superfície da caldeira diminuindo o rendimento térmico que podem levar a desfluidização do leito (HUANG, et, al., 2001). O Bambu e o Capim Elefante podem ser peletizados, porem dificilmente se enquadrariam no padrão de qualidade por apresentar após a queima altas taxas de cinzas de 2% para o Bambu e 5% para o Capim Elefante, comparados com o Eucalyptus e o Pinus que geram
6 0.5% e 0.25% de cinzas consequentemente. (STANISLAV et.al., 2010). A taxa de cinzas permitida para pellets segundo as normas europeias ENplus-A1, PellCert e ENplus-A2 é no máximo de até 1% (PELLCERT, 2013) O desenvolvimento de uma produção em escala que aperfeiçoe a obtenção de energia a partir da biomassa florestal é fundamental para o aproveitamento deste potencial para suprir o déficit de madeira para energia que demandaria entorno de 1 a 2 milhões de hectares por ano dependendo das condições de plantio. Cenários simulados pela Câmera Setorial de Silvicultura (2009) mostram que será necessário reflorestar mais 6,72 milhões de hectares nos próximos dez anos, para atender a demanda prevista de madeira, alcançando assim uma área total de 13,50 milhões de hectares em Dentre as poucas espécies arbóreas aptas ao atendimento dessa demanda de madeira, está o eucalipto, que vem sendo utilizado comercialmente há quase um século na silvicultura brasileira. Os avanços tecnológicos alcançados na geração de eletricidade a partir da biomassa sólida e o desenvolvimento do setor florestal brasileiro (aumento de produtividade, melhoramento genético, redução de custos etc.), possibilitam imaginar um cenário favorável para o desenvolvimento das plantações energéticas como fonte de matéria prima para a produção de biomassa florestal a grande escala, que possa atender a demanda térmica de alguns setores nacionais e/ou internacionais de forma competitiva frente aos combustíveis tradicionais. (MULLER, 2005), (ESCOBAR, 2013). CENARIO PARA A PRODUÇÃO DE PELLETS No Brasil o setor dos pellets ainda se desenvolve lentamente. Existe pouca informação e no geral sua produção é em pequena escala, destinada principalmente ao mercado térmico ou domestico (até mesmo como granulado higiênico para gatos desaproveitando assim, o seu uso energético). Na atualidade existem 14 fabricas que juntas apresentam uma produção de ton/ano, utilizando somente 25% do total da capacidade instalada de ton/ano segundo dados da Associação Brasileira de Indústrias de Pellets (ABIPELL, 2013). Este fato é decorrente a diversos fatores como a descentralização dos resíduos agrícolas, a falta de incentivos fiscais específicos para a produção de biomassa para fins energéticos, e a carência de informação dos potenciais usos dos pellets como biomassa moderna. Por outro lado, a recente Política Nacional de Resíduos Sólidos (MMA, 2010) obriga a indústria e aos produtores rurais a dar um destino adequado a seus resíduos até Como não é permitido o descarte dos resíduos sem tratamento, esta nova legislação acaba por incentivar indiretamente o melhor aproveitamento dos resíduos de poda urbana e das indústrias agrícolas e/ou madeireiras na forma de pellets para fins energéticos, pois os mesmos não poderão mais ser dispostos em aterros diretamente. O Brasil tem um enorme potencial para o desenvolvimento do mercado de pellets de madeira, principalmente pela demanda térmica do setor comercial e industrial que segundo
7 estimativa preliminar dos autores, poderia ter um mercado de até 21 milhões de toneladas de pellets por ano. Atualmente, o preço corrente do gás natural no país situa-se em torno de US$/MMBtu enquanto que os pellets de biomassa custa cerca de 8-12 US$/MMBtu. Fato que pode ser relevante para a segurança energética nacional. CONCLUSÃO Conforme discutido no artigo ainda existe um déficit de madeira plantada para atender os setores que corresponde 62% do total consumido, o qual demandaria entorno de 1 a 2 milhões de hectares dependendo das condições de plantio. Estudos preliminares do autor analisam o uso dos pellets de em diversos setores energointensivos no Brasil, para substituição de combustíveis fosseis por pellets de madeira para atender a demanda térmica do setor comercial e industrial. Os resultados preliminares indicam que o uso dos pellets para aquecimento de água em alguns casos chega até 35% de economia comparada ao gás natural. Analisando o setor industrial, na substituição de 15% do coque de petróleo importado por pellets de madeira para satisfazer a demanda térmica de 300 a 900 TJ/ano da indústria de cimento no Brasil mostra viabilidade técnica e econômica. O estudo obteve custos de produção de 5% inferior com pellets que com coque de petróleo. Com o encarecimento dos combustíveis tradicionais (alem dos seus impactos ambientais) e os custos decrescentes da biomassa com altas taxas de produção por hectare, é muito provável que no curto prazo exista maior viabilidade comercial na fabricação de pellets de madeira no Brasil. Além disso, não pode ser descartada a opção, no médio e longo prazo, de exportação de pellets para países desenvolvidos, principalmente a União Européia. Países como Alemanha, que não conseguiram até então atingir as metas de redução nas emissões de carbono segundo o Protocolo de Quioto, estão importando pellets do Canadá e de outros países para substituição de carvão em suas termoelétricas (em media 18 milhões de pellets por ano, com perspectivas de crescimento desde que haja oferta). Este tema é objeto de estudos em andamento do CENBIO/USP, a serem divulgados em breve. REFERENCIAS GEYER W.A. Growth, yield, and woody biomass characteristics of seven short rotation hardwoods. Wood Science, 13 (4) (1981), pp GOULART, M.; HASELEIN, C. R.; HOPPE, J. M.; FARIAS, J. A.; PAULESKI, D. T. Massa especifica básica e massa seca de madeira de Eucalyptus grandis sob o efeito do espaçamento de plantio e da posição axial no tronco. Ciência Florestal, Santa Maria-RS, v. 13, n. 2, p , 2003.
8 COUTO, L.; MÜLLER, M. D.; DIAS, A. N. FILHO, A. A. T.; FONSECA, E. M. B.; CORRÊA, M. R. Espaçamentos de plantio de espécies de rápido crescimento para dendroenergia. Belo Horizonte, MG: Companhia Energética de Minas Gerais, p. COUTO, L.; MÜLLER, M. D. Avaliação de densidade de plantio e rotação de plantações de rápido crescimento para produção de biomassa. Viçosa, MG: RENABIO, 58 p GONÇALVES, J. E.; SARTORI, M. M. P.; LEÃO, A. L. Energia de briquetes produzidos com rejeitos de resíduos sólidos urbanos e madeira de Eucalyptus grandis. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.13, n.5, p , EMBRAPA Brazilian Agricultural Research Corporation. Agro-ecological Sugarcane Zoning, Available at: (accessed on 19 December 2012) MACEDO, I. C. Geração de energia elétrica a partir de biomassa no Brasil. Situação atual, oportunidades e desenvolvimento, Secretaría técnica de uso setorial de energia, 10p. Rio de Janeiro, GOMIDE J. L, OLIVEIRA J.L, COLODETTE RC. Influencia da idade do Bambusa vulgaris nas suas características químicas e anatômicas visando a produção de polpa celulósica. Congresso Anual da ABCP, 14, v.1, p São Paulo, 1981 ANDREÃO P., CORDEIRO. G. Congresso Fluminense de Iniciação Cientifica e Tecnológica. Avaliação da sílica presente no capim elefante (Pennisetum Purpureum) visando à produção de cinzas pozolânicas. ISSN Julho de 2012, Rio de Janeiro. HAHN, Brigitte. Pellets for Europe. Existing Guidelines and Quality Assurance for Fuel Pellets. St. Pölten, Áustria [s.l.]: [s.n.]. 2004, 20 pg. STANISLAV, V; BAXTER, D.; ANDERSEN, L.K.; VASSILEVA, CH.G. An overview of the chemical composition of biomass, Fuel (89), , ESCOBAR, J. Biomasa lignocelulósica en Brasil Perspectivas de uso para pellets y briquetas en el sector industrial. The Bioenergy International, n o 18, p MULLER, M.D. Produção de madeira para geração de energia elétrica numa plantação clonal de eucalipto em Itamarandiba, MG. Tese de Doutorado Universidade Federal de Viçosa, Minas Gerais, p PELLCERT - European Pellet Quality Certification. Creating a Uniform System for Europe. Disponível em < Acesso em 12 de Dezembro de BEN Balanço Energético Nacional. Ministério de Minas e Energia. Resultados Preliminares Rio de Janeiro BEN Balanço Energético Nacional. Ministério de Minas e Energia. Resultados Preliminares p.35 Rio de Janeiro, 2012
9 ABIPEL Associação Brasileira das Indústrias de Pellets. Disponível em: (aceso 08 Agosto 2013) MMA Ministério do Meio Ambiente. Política Nacional de Resíduos Sólidos (Lei nº /10) Disponível em: (acesso 08 Agosto 2013).
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