Workshop - Biocombustíveis Sólidos Produção, Qualidade e Utilização no Mercado de Calor NORMAS E QUALIDADE DOS BIOCOMBUSTÍVEIS SÓLIDOS Cláudia Mendes Laboratório Especializado em Biocombustíveis Sólidos do CBE CBE, 10 de Março de 2011
Biocombustíveis sólidos grande diversidade
Normalização Contexto Ano 2000 o Na grande maioria dos países europeus, existiam poucas ou nenhumas normas criadas especificamente para biocombustíveis sólidos o Apenas alguns países europeus como a Áustria, a Suécia e a Alemanha tinham normas especificamente dedicadas aos combustíveis de biomassa Diversidade de tipos de biocombustíveis e diversidade de características Várias especificações para biocombustíveis na EU
Valores limite - Contexto Ano 2000
Necessidades o Conhecer a origem da biomassa e a qualidade final dos biocombustíveis sólidos o Definir parâmetros de qualidade o Normalizar os biocombustíveis sólidos Em 2000 a Comissão Europeia mandatou o Comité Europeu de Normalização para preparar normas para os biocombustíveis sólidos Technical Commitee (TC) 335
Surgiram normas internacionais para biocombustíveis sólidos Terminologia EN 14588 (1 norma) Especificações e classes do combustível EN 14961 norma multipartida (6 normas) Garantia de qualidade EN 15234 norma multi-partida (6 normas) Amostragem e preparação de amostras - EN 14778 e EN 14780 Propriedades físicas e mecânicas - 15 normas Propriedades químicas - 6 normas
EN 14588:2010, Biocombustíveis Sólidos Terminologia, definições e descrições
EN 14961:2010, Biocombustíveis Sólidos - Especificações e classes do combustível Requisitos gerais - Parte 1 (EN 14961-1:2010) - Especifica classes de propriedades - Para uso geral (principalmente o uso industrial) - Inclui classificação das matérias-primas Normas para produtos específicos - direccionados para os equipamentos de queima de pequena escala (habitações e pequenos edifícios do sector comercial e público) - Parte 2 - peletes de madeira para uso não-industrial - Parte 3 - briquetes de madeira para uso não-industrial - Parte 4 - estilha de madeira para uso não-industrial - Parte 5 - lenha para uso não-industrial - Parte 6 - peletes não lenhosas para uso não-industrial
EN 14961-1:2010, Parte 1 - Requisitos Gerais Inclui a classificação dos biocombustíveis sólidos baseada na sua origem. O objectivo da classificação é permitir diferenciar e especificar as matérias-primas de acordo com a sua origem, com o maior detalhe possível. Na EN 14961-1, os biocombustíveis sólidos são divididos e classificados de acordo com as seguintes subcategorias: - Biomassa de origem lenhosa - Biomassa de origem herbácea - Biomassa de origem frutícola - Combinações e misturas A biomassa lenhosa é a biomassa oriunda de árvores e arbustos. A biomassa herbácea é a que provém de plantas com um tronco não lenhoso e com um ciclo de crescimento anual. Este tipo de biomassa inclui a produção cerealífera e os seus subprodutos. A biomassa de origem frutícola inclui os frutos e os subprodutos e resíduos do processamento industrial da fruta. O termo "Combinações e misturas" refere-se aos biocombustíveis sólidos compostos por produtos de várias origens. O termo Combinações aplica-se aos biocombustíveis intencionalmente misturados, enquanto que Misturas utiliza-se para os biocombustíveis inadvertidamente misturados. A madeira de demolição não está incluída no âmbito da EN 14961-1.
EN 14961:2010, Parte 1 -Requisitos Gerais
EN 14961:2010, Parte 1 -Requisitos Gerais
EN 14961:2010, Parte 1 - Requisitos Gerais A classificação apresentada nas tabelas foi apenas preparada para os biocombustíveis sólidos mais comercializados. A classificação na EN14961-1 é flexível e, portanto, o produtor ou o consumidor pode escolher para cada propriedade a classe que pretende. Uma vantagem desta classificação é que o produtor e o consumidor podem acordar as características dos biocombustíveis caso a caso.
EN 14961:2010, Parte 1 -Requisitos Gerais
EN 14961-2:2010, Parte 2 Peletes para uso não industrial Os peletes de material lenhoso para utilização não industrial são especificados de acordo com a norma EN 14961-2. Os peletes de Classe A1 são aqueles cuja matéria-prima é madeira virgem ou resíduos de madeira sem tratamento químico, pobres em cinzas, azoto e teor de cloro. Os combustíveis com teor de cinzas, azoto e/ou teor de cloro ligeiramente superiores já correspondem à Classe A2. Na Classe B também é permitida a inclusão de produtos lenhosos com tratamento químico ou em fim de vida (reciclados), mas os valores limite para os metais pesados são bastante rigorosos. A norma obriga a especificação de alguns metais pesados para proteger o pequeno consumidor de peletes nas utilizações não industriais.
EN 14961-2:2010, Parte 2 Peletes para uso não industrial
EN 14961-2:2010, Parte 2 Peletes para uso não industrial
pren 15234, Biocombustíveis Sólidos Garantia de Qualidade Requisitos gerais - Parte 1 (pren 15234-1) - garantir a qualidade dos biocombustíveis sólidos através da cadeia de abastecimento, desde a sua origem até à sua entrega, garantindo a confiança no cumprimento dos requisitos de qualidade especificados. Normas para produtos específicos - direccionados para os equipamentos de queima de pequena escala (habitações e pequenos edifícios do sector comercial e público) - Parte 2 - peletes de madeira para uso não-industrial - Parte 3 - briquetes de madeira para uso não-industrial - Parte 4 - estilha de madeira para uso não-industrial - Parte 5 - lenha para uso não-industrial - Parte 6 - peletes não lenhosas para uso não-industrial
pren 15234, Biocombustíveis Sólidos Garantia de Qualidade As medidas de garantia de qualidade devem estabelecer confiança no biocombustível através de sistemas simples de operar e que não induzem a uma excessiva burocracia. Os utilizadores desta Norma podem integrar a pren 15234-1 no seu esquema geral de garantia de qualidade, por exemplo, na série ISO 9000. Se a empresa não possui um sistema de gestão da qualidade, a pren 15234-1 pode ser usada por si só para ajudar o fornecedor a documentar a qualidade do combustível e criar a confiança suficiente entre o fornecedor e o utilizador final. A declaração do produto deve ser emitida pelo fornecedor ao consumidor final ou ao retalhista. A declaração do produto do combustível deve ser emitida para cada lote definido. A quantidade do lote deve ser definida no contrato de entrega. O fornecedor deve datar a declaração e manter os registos durante um período mínimo de um ano após a entrega. A declaração deve indicar a qualidade em conformidade com a parte da EN 14961 correspondente.
pren 15234, Biocombustíveis Sólidos Garantia de Qualidade Declaração do produto de acordo com a EN 14961-2 para peletes Classificação segundo a: Origem e matéria prima Forma comercializável Propriedades
EN 14778, Biocombustíveis Sólidos Amostragem EN 14780, Biocombustíveis Sólidos - Preparação de amostras CEN/TS 14778-1:2005 Solid biofuels - Sampling - Part 1: Methods for sampling CEN/TS 14778-2:2005 Solid biofuels - Sampling - Part 2: Methods for sampling particulate material transported in lorries CEN/TS 14780:2005 Solid biofuels - Methods for sample preparation
EN 14774:2009 Solid biofuels - Determination of moisture content EN 14774-1:2009 Solid biofuels - Determination of moisture content - Oven dry method - Part 1: Total moisture - Reference method EN 14774-2:2009 Solid biofuels - Determination of moisture content - Oven dry method - Part 2: Total moisture - Simplified method EN 14774-3:2009 Solid biofuels - Determination of moisture content - Oven dry method - Part 3: Moisture in general analysis sample
EN 14774-1,2,3:2009 Solid biofuels - Determination of moisture content Tem influência: Poder calorífico Densidade aparente Auto-ignição da biomassa Crescimento de fungos e emissões de esporos (riscos para a saúde) Design da caldeira Os biocombustíveis sólidos têm normalmente um elevado teor de humidade à excepção dos peletes e briquetes. O teor de humidade influencia o poder calorífico do combustível. Parte da energia libertada durante o processo de combustão é gasto na evaporação da água e, consequentemente, não fica disponível para qualquer utilização energética.
EN 14775:2009 Solid biofuels - Determination of ash content Tem influência: - Operações de eliminação de Cinzas - Design da Caldeira - Emissões de partículas - Poder calorífico Entre os biocombustíveis sólidos, a madeira sem casca é o que apresenta o menor teor de cinzas. A casca e as folhas apresentam normalmente teores de cinzas mais elevados. Os biocombustíveis de origem herbácea têm tipicamente um elevado teor de cinzas. As espécies nórdicas têm normalmente menores teores de cinzas do que as espécies do sul. As impurezas, como areia, terra, etc, estão incluídos no teor de cinzas.
EN 14775:2009 Solid biofuels Determination of ash content Alguns exemplos de resultados de análises realizadas no Laboratório do CBE Tipo de amostra Cinzas bs % Estiha de Pinheiro ( sem casca) 0,3 Serrim e fitas de Pinheiro 0,3 Estilha limpa de Pinheiro 0,3 Rama de Pinheiro 2,2 Casca de Pinheiro 1,7 Rama de Eucalipto 3,2 Ramos de Eucalipto 0,6 Estilha de Eucalipto (sem casca) 0,5 Estilha de Acácia Mimosa (sem casca) 0,6 Rama de Acácia Mimosa 2,3
EN 15103:2009 Solid biofuels - Determination of bulk density Tem influência: - Transporte - Armazenamento - Comportamento da combustão
EN 15210:2009 Solid biofuels - Determination of mechanical durability of pellets and briquettes EN 15210-1:2009 Solid biofuels - Determination of mechanical durability of pellets and briquettes - Part 1: Pellets EN 15210-2:2009 Solid biofuels - Determination of mechanical durability of pellets and briquettes - Part 2: Briquetes
EN 15149:2010, Solid biofuels Determination of particle size distribution EN 15149-1:2010, Solid biofuels - Determination of particle size distribution - Part 1: Oscillating screen method using sieve apertures of 1 and above EN 15149-2:2010, Solid biofuels - Determination of particle size distribution - Part 2: Vibrating screen method using sieve apertures of 3,15 mm and below - CEN/TR 15149-3, Solid biofuels - Determination of particle size distribution - Parte 3: Rotary screen method
EN 15149:2010, Solid biofuels - Determination of particle size distribution Tem influência: -Entupimento ou danos no sistema de abastecimento ou transporte -Comportamento na queima das partículas -Formação de poeira durante o transporte -Impedir um fluxo contínuo de material -Aumentar a resistência ao fluxo de ar nas operações de secagem
pren 15370-1 Solid biofuels - Method for the determination of ash melting behaviour Tem influência: - Combustão - Escórias - Incrustações Durante a combustão, com o aumento da temperatura, podem ocorrer algumas alterações físicas nas cinzas, até à fusão completa das partículas. Este problema é relevante quando a temperatura de fusão das cinzas é muito baixo. Normalmente as espécies lenhosas têm pontos de fusão elevados (1300-1400ºC). A biomassa herbácea tem pontos de fusão das cinzas menores que a biomassa lenhosa, pelo que podem ocorrer escórias durante a combustão.
EN 14918:2009 Solid biofuels - Determination of calorific value O Poder Calorífico (PC) dum combustível, corresponde à energia libertada por unidade de massa do combustível, no processo de combustão. A diferença entre o PCS e o PCI reside no calor latente de vaporização do vapor de água presente nos produtos da combustão. Normalmente inclui a água presente no combustível (a humidade) e a água em resultado da oxidação do hidrogénio.
EN 14918:2009 Solid biofuels - Determination of calorific value O PCI bs de diferentes espécies de madeira varia dentro de um intervalo muito estreito. As coníferas apresentam normalmente um PCI bs superior às outras espécies devido ao maior teor de lignina. O poder calorífico varia com o teor de cinzas da amostra. O PCI dos combustíveis lenhosos é normalmente superior ao das plantas herbáceas.
EN 14918:2009 Solid biofuels - Determination of calorific value Alguns exemplos de resultados de análises realizadas no Laboratório do CBE Tipo de amostra Humidade Total % Cinzas bs % PCSbs MJ/Kg PCIbs MJ/Kg PCItq MJ/Kg C % N % S ppm H % Estilha de Acácia Mimosa (sem casca) 29,4 0,6 18,98 17,45 11,60 48,606 0,435 100 7,062 Rama de Acácia Mimosa 28,5 2,3 21,85 20,27 13,79 52,326 2,035 100 7,323 Estilha de Pinheiro ( sem casca) 51,1 0,3 19,81 18,17 7,65 50,894 0,266 100 7,586 Rama de Pinheiro 60,4 2,2 20,89 19,40 6,20 51,685 0,868 100 6,896 Rama de Eucalipto 47,8 3,2 22,74 21,21 11,42 53,489 1,109 100 7,06 Estilha de Eucalipto (sem casca) 41,4 0,5 19,06 17,55 7,99 48,675 0,26 100 6,914 Folhas de Oliveira e algum fruto (azeitonas) 51,7 11,2 19,78 18,15 7,50 49,832 2,01 100 7,549
O teor de azoto nos biocombustíveis lenhosos é relativamente baixo, e é muito mais elevada na biomassa agrícola - o que tem impacto directo sobre a formação de óxidos de azoto (NOx), que, durante a combustão, se libertam na forma gasosa, não permanecendo nas cinzas. EN 15104:2011 Solid biofuels - Determination of total content of carbon, hydrogen and nitrogen - Instrumental methods Tem influência: - Poder calorífico - emissões NOx Através da oxidação do carbono que constitui o combustível, é libertado o conteúdo energético do combustível. Além disso, a energia adicional é fornecida pelo hidrogénio para o processo de oxidação, que, somada à energia produzida pelo carbono, determina o poder calorífico do combustível.
EN 15289:2011 Solid biofuels - Determination of total content of sulfur and chlorine Tem influência: - Corrosão - Poluição (SOx) O teor de enxofre e cloro nos biocombustíveis sólidos lenhosos é muito baixo. O enxofre permanece maioritariamente nas cinzas (40-90%), e o restante libertase na forma de emissões de SO 2. O cloro participa na formação de compostos como HCl, dioxinas e furanos. A maior parte do Cl permanece nas cinzas volantes(40-95%), o restante forma HCl, que em processos de condensação, juntamente com outros compostos, provoca efeitos corrosivos nas partes metálicas internas das caldeiras e chaminés. Os biocombustíveis herbáceos normalmente apresentam teores de cloro mais elevados do que os de origem lenhosa.
EN 15290:2011 Solid biofuels - Determination of major elements - Al, Ca, Fe, Mg, P, K, Si, Na and Ti Tem influência: - Alterações no comportamento de fusão das cinzas - Corrosão O potássio e o sódio, que é sobretudo encontrado em biocombustíveis herbáceos, reduz o ponto de fusão das cinzas, favorecendo a formação de escórias na grelha que são a causa de problemas para o processo de combustão. Os microelementos encontram-se maioritariamente na casca, folhas e frutos. Na madeira a sua concentração é muito mais reduzida.
EN 15297:2011 Solid biofuels - Determination of minor elements - As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, V and Zn Tem influência: - Poluição atmosférica Os componentes que mais afectam o meio ambiente (chumbo, cádmio e zinco) são aquelas que são mais voláteis e, predominantemente, surgem em cinza fina.
Possíveis causas de desvios nos níveis das propriedades dos biocombustíveis sólidos Propriedade cinzas Poder calorífico N S Cl Si Ti As Cr Cu Hg Cd Ni Pb Zn Possíveis causas contaminação com terra/areia; elevada % de casca/agulhas/folhas; aditivos inorgânicos; tratamentos químicos Elevado teor de cinzas; colas; resinas; plásticos elevada % de casca/agulhas/folhas; colas; plásticos elevada % de casca; aditivos inorgânicos contendo S, tratamentos com químicos contendo S elevada % de casca; madeira exposta à proximidade do mar; químicos para preservação Contaminação com terra/areia; elevado teor de casca/agulhas/folhas tintas químicos para preservação químicos para preservação; Contaminação com terra/areia químicos para preservação; Contaminação com terra/areia contaminação com terra/areia tintas; plásticos; fertilizantes contaminação pela maquinaria; óleos minerais contaminação ambiental (ex. tráfego); tintas; plásticos; fertilizantes contaminação ambiental (ex. tráfego); tintas; plásticos; químicos para preservação
Certificação de peletes o o o o A norma é uma regulamentação estabelecida a nível europeu No entanto, só é aplicada através de um sistema de certificação sistema voluntário Garantia de qualidade em toda a cadeia: desde a matéria prima até ao consumidor final Existem já três sistemas de certificação baseados na normas para peletes: Enplus, DINplus (Alemanha) e NF (França) Os peletes vão ser os primeiros biocombustíveis certificados com reconhecimento em todos os países da União Europeia.
Conclusões A garantia de fornecimento de biomassa de qualidade é fundamental para o crescimento do mercado Para garantir a disponibilidade de biomassa de alta qualidade para os consumidores são necessárias novas estruturas para a comercialização Regras transparentes na qualidade da matéria prima e nas suas especificações são necessárias para conquistar a confiança dos consumidores As normas europeias são a ferramenta apropriada para definir a qualidade dos biocombustíveis. As normas permitem que o produtor e o consumidor concordem com a qualidade que necessitam caso a caso
Obrigada pela vossa atenção! Zona Industrial de Valfeijão 3220-119 MIRANDA DO CORVO Telefone: 239 532 436 Fax: 239 532 458 cbe@mail.telepac.pt claudiamendes.cbe@mail.telepac.pt http//www.centrodabiomassa.pt