Home

tese_Carla Barros_2013

1. organol ptico e an lise a t microbiol gica Armazenagem soso Verifica o das e condi es de embalagem a ego o x ieg Ss Verifica o das Expedi o h ai 4 condi es de expedi o Figura 2 7 Esquema das etapas da produ o dos discos em corti a de 26x6mm 60 PRODU O DE GRANULADOS As aparas e desperd cios resultantes do processo nomeadamente das etapas 1 e 3 s o armazenadas de forma a sofrerem processos posteriores de secagem natural at atingirem teores de humidade que possibilitem a sua transforma o em granulado Ap s secagem as aparas s o submetidas a processo de tritura o em moinhos de facas de estrelas de martelos e de m s de modo a serem reduzidas a pequenos gr nulos 30 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Revis o Bibliogr fica Posteriormente este granulado peneirado de forma a ser separado por diferentes granulometrias Uma vez com as granulometrias definidas os diferentes granulados passam por uma mesa densim trica onde por vibra o s o separados pela diferen a de densidade em dois grupos o de alta e baixa densidade com 90 a 400 kg m e 65 a 75 Kg m respetivamente Por fim o granulado de baixa densidade aplicado na produ o do corpo das rolhas de champanhe e vinho enquanto o de alta densidade poder encontrar como solu o a produ o de pellets de corti a Ser a viabilidade d
2. Relativamente ao primeiro aspeto referido existem 3 classes de certifica o onde os pellets podem ser inseridos nomeadamente a ENplus Al e A2 e a EN B como j referido ao longo deste trabalho Na Tabela 4 7 encontram se listados os valores dos par metros dos pellets produzidos e a representa o atrav s de cores da respetiva classe ENplus onde cada valor pode ser inserido A cor verde pertence classe ENplus Al a azul a classe ENplus A2 e a vermelha classe EN B No final da tabela indicada a Classe onde cada formula o de pellets se pode inserir Tabela 4 7 Agrupamento das formula es dos pellets pelas classes da ENplus ENplus ENplus Par metro GC 70S 30G 30S 70G EN B Al A2 Teor de humidade 8 52 9 01 v2 lt 10 Teor de cinza 1 96 0 86 1 64 lt 0 7 lt 1 5 lt 3 Densidade a granel 602 603 611 gt 600 kg m pd mec nica 96 2 93 7 93 4 gt 97 5 gt 96 5 PCI MJ kg 19 2 17 8 18 6 16 5a19 163a19 16a19 Teor de Finos 0 15 0 32 0 24 lt 1 di eee 1500 gt 1200 gt 1100 N Azoto 035 Ol 0 31 lt 0 3 lt 0 5 lt 1 0 S Enxofre 0 034 0 02 0 015 lt 0 03 lt 0 04 ENplus Classe EN B A2 EN B 84 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira Resultados Obtidos Nesta tabela n o est o representados os pellets SP visto que o objetivo deste trabalho passa pelo estudo e pela an lise da viabilidade da incorpora o de granulado de corti a no
3. caracter sticas t cnicas do produto e a quantidade do conte do do saco Na frente da embalagem deve acima de tudo constar a designa o do produto com refer ncia sua composi o dando especial enfase ao granulado de corti a e s suas vantagens podendo ser acompanhada de uma frase apelativa ao consumo Tamb m nesta zona da embalagem e ou na parte lateral devem ser inseridos os dados da empresa fabricante do produto nomeadamente o nome Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 95 Ficha de Produto localiza o e contactos assim como a simbologia relativa reciclagem e certifica o exposta na Figura 6 2 ECOPONTO E Th A FEBD AMARELO EN Figura 6 2 Simbologia presente nas embalagens dos pellets reciclagem e certifica o Na parte de tr s do saco devem constar as principais caracter sticas t cnicas dos pellets as mesmas que constam na ficha de produto nas unidades S l e nas principais linguas europeias Aqui tamb m se pode aferir o di metro dos pellets expresso em mil metros e o peso do conte do da embalagem 96 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da industria corticeira Conclus o 7 CONCLUS O O consumo de biomassa tem crescido nos ltimos anos principalmente no setor de produ o de energia el trica e na climatiza o do meio ambiente sendo que neste a biomassa o recurso mais
4. 17 b estilha 18 c pellets 19 d briquetes 20 assa tha dt dan aaa Meh e a a aa E a Era 8 Figura 1 5 Consumo de energia prim ria e final no ano de 2011 22 10 Figura 2 1 rea por uso do solo em Portugal Continental em 2010 17 Figura 2 2 Distribui o das reas totais por esp cie o oo eccccceescecssscecsseeeseeeecsseeecesaeeseeecsseeeens 17 Figura 2 3 Sobreiro a montado de sobreiros descorti ados b casca do sobreiro corti a 39 23 Figura 2 4 Evolu o da rea total nacional de sobreiro em hectares entre 1995 e 2010 28 24 Figura 2 5 Esquema da microestrutura da corti a 43 errantes 26 Figura 2 6 Produtos de corti a a rolhas 52 b isolamento ac stico e t rmico de pisos 53 c revestimento de parede exterior 54 d artigos assess rios 55 ccccccscecssseessssecsseeeesseeeseeecsseens 21 Figura 2 7 Esquema das etapas da produ o dos discos em corti a de 26x6mm 60 30 Figura 2 8 Esquema do processo de fabrico dos Pellets cccccccsccecssscessscecsseeecsseeeseeeesseeeees 32 Figura 2 9 S mbolos de certifica o para as diferentes classes de Pellets 69 34 Figura 3 1 Mat ria prima a Serrim de pinho b Granulado de COrtica ccccccecsseestseeeseeeeens 48 Figura 3 2 Moinho Fellner Ziegler ccccccccssscssscessscecseececsseeesesecseeeecseeesseeeccseeecseessaeesenatesens 49 Figura 3 3 Peletizado dica tes cichatdr
5. AODNOnRNMNMHA ARDRMNMNNMAADKrRWM M NAR MO TOON WANA WM aA mATrROMOANNMN AOA Th NMrDnroOoTrTRoANWDNNADAN O CO AN THMNORDWOAAMTHY AAA NNN MOM ST THY SFONWOOTAMRAAMN OD AAN NN MONON ST ST Tt tempo s tempo s Figura 4 3 Concentra o de CO e 02 medida nos pellets 70S 30G Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 81 Resultados Obtidos Os valores de CO apresentados n o se encontram corrigidos para o teor de 11 de O mas sim ao teor de O calculado em cada instante e representado no gr fico das respetivas emiss es Os valores iniciais representados nos gr ficos n o constam nos testes efetuados para a determinar o das emiss es representadas na Tabela 4 4 uma vez que estes ensaios apenas eram iniciados quando os valores se encontravam minimamente estabilizados 4 3 CARACTERIZA O DAS CINZAS Na Tabela 4 5 s o apresentados os resultados dos testes relativos determina o da fusibilidade das cinzas para os pellets com 100 de granulado de corti a GC assim como os valores referidos na bibliografia quanto fusibilidade dos pellets de serrim de madeira pinho Tabela 4 5 Comportamento de fusibilidade das cinzas 88 Par metros Pellets GC Pellets SP Temperatura de deforma o DT 1500 C 1150 C Temperatura de Esfera ST 1510 C 1180 C Temperatura de Hemisf rio HT 1520 C 1200 C Temperatura de Escoamento FT 1530 C 1225 C O ponto de fusibi
6. a relativamente ao ano de 2009 existiam 597 empresas da ind stria da corti a 70 das quais dedicadas produ o Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 25 Revis o Bibliogr fica de rolhas As restantes dedicam se ind stria de prepara o da corti a 22 e ao fabrico de outros produtos que n o rolhas 8 47 2 2 2 PRINCIPAIS CARACTERISTICAS e APLICA ES DA CORTI A A corti a conhecida essencialmente pelas suas excelentes caracteristicas designadamente 38 48 e Leveza e Flutuabilidade derivadas da quantidade de ar encerrado nas c lulas e Impermeabilidade e Compressibilidade devido presen a de suberina e flexibilidade das membranas celulares e Elasticidade capaz de recuperar em 90 o seu volume inicial e Vedante Isoladora do ponto de vista t rmico ac stico e vibrat rio e Inodora e Combust o lenta Na sua maioria a corti a constitu da por aproximadamente 45 de suberina que lhe confere elasticidade e impermeabilidade a liquidos e a gases Este composto encontra se em camadas alternadas com substancias ceroides 6 que sendo compostos hidr fobos tamb m influenciam o grau de impermeabilidade como se pode visualizar na Figura 2 5 Paralelamente a corti a tamb m apresenta boas propriedades ac sticas e t rmicas proporcionadas por cerca de 27 de lenhina que possui na sua constitui o Outras caracteristica
7. as principais caracter sticas da mat ria prima a aplicar e descreve se o processo de fabrico dos pellets nas instala es do CVR com refer ncia aos equipamentos e t cnicas usadas Posteriormente s o descritos os m todos de caracteriza o dos par metros mais relevantes dos pellets assim como as Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 13 Introdu o condi es dos ensaios de combust o realizados para a medi o dos poluentes de emiss es gasosas e de caracteriza o das cinzas e as t cnicas e metodologias usadas para aferi o destes dois par metros No cap tulo 4 s o apresentados e analisados os resultados obtidos atrav s dos ensaios e testes realizados e estabelecida uma compara o de par metros entre cada um dos tipos de pellets produzidos No capitulo 5 apresentada uma avalia o econ mica onde se expressa o custo de fabrico dos pellets atrav s dos equipamentos usados bem como uma estimativa de custos para o investimento de uma instala o de produ o de pellets No cap tulo 6 apresentada a ficha de produto dos pellets onde constam as principais caracteristicas e recomenda es para o utilizador final assim como uma proposta de rotulagem para a embalagem do produto Por fim nos cap tulos 7 e 8 apresentam se as principais conclus es a retirar deste estudo e os trabalhos futuros A tese termina com as refer ncias bibliogr fica
8. cnico Lisboa 2010 35 Culturas Energ ticas Florestais Primeira abordagem do levantamento da situa o actual Direc o Nacional das Fileiras Florestais Junho 2010 36 Decreto Lei n 5 2011 de 10 de Janeiro de 2011 Di rio da Rep blica 1 S rie n 6 37 Centrais Termel tricas EDP http www a nossaenergia edp pt centros_produtores producao php cp_type te amp map_type te consultado em Janeiro de 2013 38 GIL Luis Ci ncia e Engenharia de Materiais de Constru o Corti a capitulo 13 pag 663 715 2012 pode ser consultado em http repositorio Ineg pt handle 10400 9 1582 39 Instru es para o trabalho de campo do invent rio forestal nacional IFN 2005 2006 Dire o de Unidade de Gest o Florestal Autoridade Florestal Nacional e Minist rio da Agricultura do Desenvolvimento Rural e das Pescas 2009 pode ser consultado em http www icnf pt portal florestas ifn resource ficheiros ifn MCAMPO IFN Final pdf 102 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira Refer ncias Bibliogr ficas 40 FONSECA Teresa PARRESOL Bernard A NEW mode for cork weight estimation in Northern Portugal with methodology for construction of confidence intervals Forest Ecology and Management 152 pag 131 139 2001 41 PINTOR Ariana et al Use of cork powder and granules for the adsorption of pollutants A review Water research 46 pag 3152 3166 2012 42 Decreto L
9. consumido Os pellets surgem como forma de rentabilizar este recurso visto que na sua forma natural a biomassa n o pratica nem rent vel no que se refere essencialmente ao seu transporte armazenamento e modo de convers o em energia devido ao seu grande volume e baixa densidade aparente O mercado dos pellets caracterizado essencialmente por pellets produzidos a partir de serrim de madeira com relev ncia para o de pinho essencialmente proveniente de serra es ou empresas da ind stria de transforma o de madeira Estes primam pelas boas caracteristicas a nivel de poder calor fico que ronda os 18 MJ kg teores de humidade menor que 10 e percentagens de cinza inferiores a 3 Estes par metros encontram se dentro da gama de valores expressos na norma que regulamenta o setor EN 14961 2 permitindo a sua certifica o de qualidade ENplus Com este estudo comprovou se que poss vel produzir pellets a partir de granulado negro de corti a exibindo para algumas formula es testadas caracter sticas superiores face aos tradicionais pellets de serrim Ao n vel da peletiza o estes apresentam maior facilidade de agrega o da mat ria ao contr rio dos de serrim que perante uma pequena varia o do teor de humidade apresentam maiores problemas de aglomera o Adicionalmente os pellets produzidos a partir de granulado de corti a apresentam valores de poder calor fico superiores bem como de durabilidade mec nica asso
10. e principalmente de s dio Na pode originar a alcaliniza o do solo com a gera o de efeitos negativos na absor o de alguns nutrientes como por exemplo de f sforo P 33 2 1 5 POTENCIAL ENERG TICO DA BIOMASSA FLORESTAL Como j citado antes a biomassa apresenta um poder calorifico na ordem dos 14 a 20 MJ kg conforme a varia o do teor de humidade o que bastante inferior ao verificado nos combust veis f sseis Dentro das esp cies lenhosas existentes no territ rio nacional o pinheiro bravo a que apresenta um poder calor fico mais elevado embora muito perto do apresentado pelas outras esp cies Na Tabela 2 3 pode se observar o PCI das diferentes esp cies lenhosas portuguesas mais comuns Tabela 2 3 Poder calor fico das principais esp cies de rvores nacionais 34 Esp cie PCI MJ kg Pinheiro bravo 17 Eucalipto comum 15 Carvalho 15 Sobreiro 14 Azinheira 14 No ano de 2010 foram consumidas cerca de 2 milh es de toneladas de biomassa florestal a n vel nacional O consumo deste biocombust vel verificado em centrais el tricas e de cogera o bem como para a produ o de pellets entre outros Para al m disso neste mesmo ano tamb m se exportou uma parte deste subproduto A maior por o de biomassa consumida pelas centrais termoel tricas para a produ o de energia el trica representando cerca de 55 do consumo total Na Tabela 2 4 pode se visualizar a distribui o do
11. g 1 320 750 878 851 Humidade final pretendida 14 14 13 13 Quantidade de gua adicionada g 80 650 221 450 N de voltas da misturadora 100 100 150 150 Dura o do processo min 15 15 12 15 Massa desperdi ada g 1000 2 000 1850 2 000 Massa Final Pellets g 9 000 8 000 6 000 8 000 Para al m da quantidade de gua adicionada antes da homogeneiza o da mat ria foi se promovendo nova adi o durante o processo de peletiza o com aux lio de um pulverizador Com o excesso de evapora o foi poss vel constatar se que em alguns momentos operacionais n o era poss vel a obten o de pellets sendo que estes surgiam pela sa da da peletizadora em forma de p consequ ncia do baixo teor de gua presente na mat ria No entanto essa quantidade de gua Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 55 Procedimento Experimental adicionada n o foi contabilizada apenas se pode referir que era substancialmente inferior face incorporada antes da homogeneiza o A massa desperdi ada apresentada na Tabela 3 4 engloba a massa de mat ria inicial usada na limpeza da peletizadora o p derivado do processo os finos ap s a peneira o e a massa de gua evaporada A massa inicial de limpeza varia consoante a ultima utiliza o da peletizadora e inclui os pellets e p com contamina o de outras mat rias 3 3 METODOS DE CARACTERIZA O Para a caracteri
12. o de eletricidade em centrais el tricas e de cogera o 2 Composi o do produto Os pellets s o compostos por dois tipos de mat ria prima natural em diferentes propor es Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 119 Anexos 70 Serrim de madeira essencialmente madeira de pinho proveniente de serra es livre de contaminantes 30 Granulado negro de corti a proveniente de opera es resultante da produ o de discos para rolhas de champagne e vinho 3 Vantagens Porqu usar pellets Cada vez mais existe uma consciencializa o para a prote o do meio ambiente atrav s de um incentivo redu o e reciclagem dos res duos assim como diminui o das emiss es gasosas causadoras de problemas atmosfera como por exemplo o caso do efeito de estufa Nesse sentido os pellets s o um excelente combustivel que pode substituir o g s natural e o gas leo que para al m de serem um recurso n o renov vel tamb m s o respons veis por elevadas quantidades de emiss o de poluentes gasosos prejudiciais ao meio ambiente Para al m disso com a produ o de pellets poss vel reciclar produtos derivados da biomassa ou outros comburentes que caso n o fossem aproveitados poderiam ter como destino a queima a seu aberto ou o aterro Porqu usar estes pellets Os pellets constitu dos por 70 de serrim de madeira e 30 de granulad
13. rias igualmente relevante para uma an lise mais elaborada dos produtos finais assim como para uma orienta o durante a produ o dos pellets com misturas de materiais Ambos os ensaios foram realizados atrav s do m todo de gravimetria m todo interno realizado pelo CVR sendo que a determina o do teor de humidade realizada numa estufa a 105 C Para a determina o do teor de cinzas foi necess rio recorrer a uma mufla e promover o aquecimento at temperatura de 800 C Estes ensaios s o descritos no cap tulo 3 3 Na Tabela 3 1 est o representados os teores de humidade e de cinzas obtidos atrav s dos ensaios realizados assim como algumas das caracteristicas indicadas pelos fornecedores nomeadamente a densidade aparente e a granulometria para os dois materiais em estudo 48 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Procedimento Experimental Tabela 3 1 caracter sticas da mat ria prima Serrim de Madeira Granulado de Corti a Teor de Humidade 13 2 6 5 Teor de Cinza 0 8 1 8 Densidade aparente kg m 250 300 Granulometria mm Pouco homog nea 0 5a2 O teor de cinzas do granulado de corti a superior ao do serrim de pinho o que consequentemente se pode perspetivar que os pellets obtidos apenas desta mat ria ter o um teor de cinzas elevado superior ao limite de 1 5 da classe A2 presente no modelo de certifica o ENplus Com
14. sistema sem fim A peletizadora possui uma capacidade de produ o maxima 600 kg h dependendo do material a peletizar Para o efeito este equipamento composto por uma matriz e dois rolos com uma pot ncia de 45 kW A mat ria prima deve apresentar um teor de humidade entre os 8 e 14 Para o sistema de embalamento do produto selecionou se um sistema da marca Nova Pellet e modelo N PACK que permite embalar diretamente os pellets ap s a produ o em sacos de 15 kg Este equipamento possui uma tela de vibra o que permite a limpeza dos pellets eliminando os finos e um transportador inclinado que carrega um silo com uma capacidade de armazenamento de 2 a 3 m onde o produto pode ser armazenado e posteriormente embalado em sacos atrav s da abertura de uma v lvula pneum tica Este sistema tamb m assegura a selagem dos sacos Na Tabela 5 3 apresenta se uma breve descri o da pot ncia e do custo de cada equipamento necess rio ao funcionamento da linha de produ o Tabela 5 3 Distin o da pot ncia e do custo de cada equipamento Equipamento kW Tremonha 2 2 9000 Refinador 40 5 22680 Silo 5 95 31800 Peletizadora 45 79200 Linha de embalar 3 26400 Total 96 65 169080 Esta linha de produ o tem um valor aproximado 170 mil euros a que acresce os custos da respetiva montagem 90 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Avalia o Econ
15. 1 96 1 32 6975 34 2377 32 71 1 5402 0 0125 1 5277 99 19 0 81 2 32 5279 34 2774 32 5413 1 7495 0 0134 1 7361 99 23 0 77 3 32 1983 34 1371 32 2149 1 9388 0 0166 1 9222 99 14 0 86 4 32 3905 34 3496 32 4065 1 9591 0 016 1 9431 99 18 0 82 5 33 7512 35 6654 33 7685 1 9142 0 0173 1 8969 99 10 0 90 6 33 8201 35 6261 33 839 1 806 0 0189 1 7871 98 95 1 05 7 66 9007 70 5019 66 9355 3 6012 0 0348 3 5664 99 03 0 97 8 62 279 66 0621 62 3115 3 7831 0 0325 3 7506 99 14 0 86 9 27 2642 28 7182 27 2765 1 454 0 0123 1 4417 99 15 0 85 10 42 9395 45 382 42 9604 2 4425 0 0209 2 4216 99 14 0 86 114 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da industria corticeira Anexos Anexo F Massa vol mica aparente kg massa kg Massa Vol mica Aparente 5 EEE m3 volume m Massa Vol mica Massa Vol mica Massa g pea Aparente Aparente M dia kg m kg m 326 14 500 652 100 Serrim 329 27 500 652 651 160 48 250 642 300 58 500 601 100 Granulado 299 38 500 599 602 124 46 205 607 305 500 610 70 Serrim 30 300 500 600 603 Granulado 150 250 600 309 45 500 619 30 ARTEI abade 500 608 611 22 Granulado 152 250 608 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 115 Anexos Anexo G Durabilidade mec nica m DU x 100 E Onde ma 9 corresponde massa da amostra peneirada ap s sujeita rota o mg g corresponde massa da amostra p
16. GC 81 Figura 4 3 Concentra o de CO e 02 medida nos pellets 70S 30G cececcseecsseeesteteesseeeens 81 Figura 5 1 Linha de produ o de pellets 1 sistema de peletiza o 2 sistema de embalamento de EE at no ae o RO A AR RR RE A O A RD ap a aa E a 89 Figura 6 1 exemplo de rotulagem de um saco de pellets da Nova Lenha c cccscceeeecsseeeees 95 Figura 6 2 Simbologia presente nas embalagens dos pellets reciclagem e certifica o 96 xii Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira ndice de Tabelas NDICE DE TABELAS Tabela 2 1 Produ o anual de biomassa florestal cccccccccssecccsssseesessseeesessseeeesesertessenseneeess 18 Tabela 2 2 Potencial anual de biomassa florestal diSPONIVEl ccccccescscesscecssecessseeestetessseeeens 18 Tabela 2 3 Poder calor fico das principais esp cies de rvores nacionais 34 c 21 Tabela 2 4 Consumo de biomassa florestal no ano de 2010 pelos diferentes tipos de consumidores Tabela 2 5 Principais produtores mundiais de corti a e correspondente rea ocupada 45 25 Tabela 2 6 Classes representativas da certifica o ENplus e a respetiva mat ria prima admitida Tabela 2 7 Caracter sticas dos pellets impostas pela certifica o para as tr s classes 68 70 36 Tabela 2 8 Compara o dos diferentes combust veis usados para aquecimento de edif cios 80
17. IVA dos equipamentos para renovaveis URL http greensavers sapo pt 2011 12 29 portugal iva dos equipamentos para renovaveis sobe para 23 acedido em Junho de 2013 80 Vimasol Simulador energ tico URL http pellets vimasol pt s 72 acedido em Maio 2013 81 S Artur Caracteriza o da recolha de mat ria prima para a produ o de pellets Mestrado Integrado em Engenharia Mec nica Universidade de Aveiro 2009 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 105 Refer ncias Bibliogr ficas 82 AUDIGANE Nicolas European Pellet Report PellCert Project 2012 pode ser consultado em www ENplus pellets eu wp content uploads 2012 04 Europe pellet report April2012 pdf 83 MEDIAVILLA M J FERNANDEZ L S ESTEBAN Optimization of pelletisation and combustion in a boiler of 17 5 kW for vine shoots and industrial cork residue CEDER Spain 84 F rum Nova Energia URL http www novaenergia net forum viewtopic php f 44 amp t 15189 consultado em Junho 2013 85 Manual de utiliza o da peletizadora Oliotechnology mode d emploi des machines GRI50E 86 Portaria n 675 2009 e n 677 2009 de 23 de Junho Di rio da Rep blica 1 s rie n 119 Minist rio do Ambiente do Ordenamento do Territ rio e do Desenvolvimento Regional da Economia e da Inova o e da Agricultura do Desenvolvimento Rural e das Pescas 87 Portaria n 80 2006 de 23 de Janeiro Di
18. Tabela 2 9 Consumo e produ o de Pellets na Uni o Europeia em 2010 82 44 Tabela 2 10 Compara o entre as caracteristicas de pellets de subprodutos da ind stria da corti a e pellets deserritn 83 secreta uia ea tidel teeta estas te ude iste ues asta i an 45 Tabela 3 1 caracteristicas da mat ria prima ccccceccccssccccsscecseececseeeceseecssesecsseeeenseecseeecsstesens 49 Tabela 3 2 Designa o dos pellets ProduZidOS c cccccccccccsssseccssseeeeesseeeesesseeeeeessrteesensneeees 50 Tabela 3 3 Caracter sticas da Peletizadora ss 2 cic lt eli a aN Nk 52 Tabela 3 4 Caracter sticas de produ o das diferentes formula es de pellets 55 Tabela 3 5 Par metros introduzidos nos ensaios de queima cccccecesescetscecstececsseeeseeecssteeees 69 Tabela 3 6 Rendimento da combust o para as diferentes formula es c cccececsseeeeteeeesseeeens 72 Tabela 4 1 Resultados da an lise das caracteristicas t cnicas realizadas aos Pellets produzidos75 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira xiii ndice de Tabelas Tabela 4 2 Resultado da an lise elementar e elementos n o met licos dos pelltes produzidos 76 Tabela 4 3 Resultado dos restantes elementos qu micos dos pellets 78 Tabela 4 4 Valores das emiss es gasosas emitidas durante OS ensaios 79 Tabela 4 5 Comportamento de fusibilidade das cinza
19. a e serrim de madeira essencialmente pinho nomeadamente O 30 70 e 100 de granulado incorporado com serrim Ao longo do trabalho s o apresentados os m todos e as vari veis experimentais aplicadas na produ o dos pellets assim como uma caracteriza o das an lises e ensaios efetuados para a determina o das principais caracter sticas t cnicas de todos os pellets nomeadamente an lise elementar teor de humidade durabilidade mec nica percentagem de finos teor de cinzas densidade aparente poder calorifico inferior e composi o quimica Paralelamente foram tamb m efetuados ensaios de queima da totalidade dos pellets fabricados com an lise das emiss es gasosas para os principais poluentes an lise qu mica das cinzas e determina o do seu ponto de fusibilidade e an lise do rendimento da combust o De todos os par metros avaliados o teor de cinza e as emiss es gasosas foram os mais cr ticos face aos valores limite impostos pela legisla o principalmente nos pellets com 100 e 70 de granulado Estas duas formula es apresentaram teores de cinza entre os 1 5 e 3 e concentra es de mon xido de carbono significativamente acima dos 500 mg Nm valor limite Em contrapartida os pellets com superior teor de granulado de corti a apresentaram maior poder calorifico maior durabilidade mec nica e menor teor de finos Ap s uma an lise e interpreta o dos resultados obtidos identificaram se os pellets com uma pe
20. ao reagir na atmosfera gera cido sulf rico H SO que prejudicial ao meio ambiente Se existirem elevados teores de humidade durante a combust o o enxofre ao reagir com a gua tamb m poder formar cido sulf rico que corrosivo com consequentes danos nos equipamentos No entanto apenas uma pequena parte deste elemento libertado sobre a forma gasosa permanecendo na sua maioria entre 40 a 90 nas cinzas 68 No caso do cloro a maioria tamb m permanece nas cinzas e o restante libertado sobre a forma de HCI o que pode causar efeitos corrosivos e de oxida o das partes met licas internas do equipamento bem como promover o aparecimento de incrusta o nas paredes e tubos 68 O f sforo P quando surge nas cinzas sob a forma de P Os em quantidades superiores a 1 pode causar efeitos de fouling fen meno descrito no subcapitulo da fusibilidade das cinzas 73 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 39 Revis o Bibliogr fica ELEMENTOS PRINCIPAIS Al Ca Fe Mg K Na Sie Ti Nas esp cies lenhosas a presen a dos microelementos mais reduzida na madeira visto que estes se concentram na sua maioria nas folhas e cascas tal como a maioria dos elementos qu micos Este grupo de elementos tem influ ncia na altera o do comportamento de fus o das cinzas pois ficam retidos nestas podendo causar problemas na forma o de esc rias na grelha e na corros
21. chamin onde foram efetuadas as medi es Os pellets SP apresentam concentra es significativamente abaixo do valor limite expresso nas portarias n o apresentado assim qualquer problema a n vel de emiss es gasosas Em contrapartida nos pellets GC o teor de CO encontra se largamente acima do limite permitido Este valor pode derivar do elevado tempo que o granulado de corti a necessita para a combust o completa em grelha A esta formula o corresponde o maior teor de NO e particulas em suspens o mas em ambos os casos dentro dos valores legais Constata se assim a exist ncia de combust o incompleta destes pellets e um aumento dos n veis de xidos de azoto consequ ncia da composi o qu mica do material constituinte dos pellets Nos pellets com distintas propor es de serrim e granulado de corti a verificaram se elevados teores de part culas principalmente nos que apresentam maior percentagem de serrim Pelo contr rio os teores mais elevados de NO e CO s o verificados nos pellets que apresentam maior percentagem de granulado de corti a O valor de CO encontra se acima dos valores limites em ambas as formula es embora no caso dos pellets que apresentam apenas 30 de granulado de corti a o valor ultrapasse o limite apenas em 68 mg Nm sendo que o valor medido para 13 4 de O foi de 431 mg Nm n o ultrapassando o limite Os n veis de COV s encontram se largamente abaixo dos limites pelo que n o requer p
22. cnico da queima assim como as emiss es gasosas libertadas durante a mesma e a composi o quimica das cinzas geradas Ap s a determina o de todos os par metros relacionados com a caracteriza o e descri o do produto pretende se elaborar uma ficha t cnica onde constam informa es relativas ao modo de utiliza o do produto recomenda es e aspetos de seguran a a ter em considera o assim como as caracteristicas que este aufere 12 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Introdu o Por fim pretende se efetuar uma avalia o t cnica e econ mica do produto final considerado com maior potencial de aplica o de modo a perceber qual a rela o entre o custo de fabrico do produto e o seu pre o final ao consumidor Paralelamente ser determinado o investimento necess rio para implementar uma instala o para o fabrico desta tipologia de pellets 1 3 ESTRUTURA E ORGANIZA O DA DISSERTA O A presente disserta o encontra se dividida em 9 cap tulos dispostos pela ordem do cumprimento das tarefas No cap tulo 1 descrevem se os principais objetivos a cumprir com a realiza o deste trabalho bem como a delinea o da estrutura que a escrita do mesmo segue Integra igualmente o enquadramento do tema atrav s da abordagem import ncia e distintas formas existentes de energia com especial enfoque na contribui o e interesse da biomassa no
23. contexto energ tico O cap tulo 2 refere se ao estado da arte e encontra se dividido em tr s importantes subcap tulos referentes biomassa florestal corti a e aos pellets No subcapitulo referente biomassa florestal abordado o conceito da mesma a situa o do seu uso e produ o a n vel nacional respetivo potencial energ tico bem como as principais caracter sticas da sua combust o e respetivos poluentes libertados No subcapitulo que aborda a corti a s o focadas as principais caracter sticas e aplica es deste material assim como a sua produ o e consumo nacional onde Portugal assume um peso relevante igualmente abordado o tema dos res duos derivados da ind stria corticeira com refer ncia ao destino que estes podem apresentar bem como ao processo de produ o dos mesmos numa empresa do setor O subcapitulo que abrange o tema dos pellets menciona o conceito deste produto assim como o processo de fabrico do mesmo Neste tamb m abordado o sistema de certifica o aplicado ao setor bem como as caracteristicas t cnicas abrangidas pela mesma com especifica o do valor limite de alguns par metros e a sua influ ncia Adicionalmente apresentado um estudo comparativo entre pellets de res duos da ind stria corticeira e pellets de madeira e referida a situa o atual nacional deste produto no mercado O cap tulo 3 diz respeito componente experimental do trabalho realizado Inicialmente referem se
24. de 6 mm ou 8 mm e comprimentos at 40 mm sendo que at 1 dos pellets podem conter 45mm de comprimento Antes de embalados os pellets devem ser peneirados em peneiros com uma malha de 3 15 mm valor m nimo referenciado na legisla o 68 TEOR DE HUMIDADE A biomassa apresenta elevados teores de humidade raz o pela qual quando enviada para a produ o de pellets deve sofrer um processo de secagem at obter n veis de humidade abaixo dos 15 Valor m dio recomendado pelos fabricantes dos equipamentos Deste modo assegurada a produ o de pellets com teores inferiores a 10 O teor de humidade tem influ ncia na capacidade de autoigni o da biomassa assim como no poder calor fico uma vez que durante a combust o parte da energia do combust vel desperdi ada na evapora o da gua e consequentemente n o fica dispon vel para a sua utiliza o energ tica Este par metro tamb m interv m na diminui o da durabilidade do pellet no aumento da densidade aparente e na estimula o do crescimento de fungos e emiss es de esporos 68 TEOR DE CINZA O teor de cinzas um par metro com relev ncia no design da caldeira e na opera o da sua limpeza pelo que a combust o de pellets com elevados teores de cinza necessitar de um processo de remo o de cinzas mais regular e eficaz Este par metro varia muito em fun o dos diferentes tipos de biomassa s lida usadas no fabrico dos pellets sendo que cascas e
25. de Portugal cerca de 90 dos res duos derivados do descasque s o utlizados para valoriza o energ tica e os restantes para fertilizantes Na fra o relativa ao serrim 30 usado para valoriza o energ tica 20 empregue para fins relacionados com a agricultura e pecu ria e 5O s o enviados para reciclagem para produ o de aglomerados pasta de papel e briquetes 7 24 No que diz respeito ind stria do papel assumindo se que para a produ o de uma 1 tonelada de pasta s o necess rias 2 toneladas de madeira s o produzidas 0 75 toneladas de casca e 0 1 de serradura 7 Na ind stria da corti a estima se que 26 da mat ria prima seja transformada em p de corti a equivalente a 40 mil toneladas secas ano desse res duo sendo que uma parte das empresas aproveita Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 11 Introdu o este subproduto para a produ o de energia 7 Como referido este estudo remonta ao ano de 2002 pelo que estes valores podem n o corresponder aos verificados atualmente 1 2 OBJETIVOS Com o presente trabalho pretende se analisar a possibilidade de incorpora o de res duos provenientes da ind stria corticeira na produ o de pellets avaliando para o efeito as suas caracter sticas de densifica o durabilidade mec nica teor de cinzas poder calor fico comportamento combust o emiss es gasosas geradas e tipolo
26. de biocombust veis A Figura 1 2 representa a evolu o prevista do consumo da biomassa e de outras fontes de energia renov vel FER no setor de capacidade instalada de produ o de eletricidade e no setor de aquecimento e arrefecimento desde o ano de 2010 at 2020 2 2 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Introdu o MW Produ o de eletricidade ktep Setor A amp A 10000 2300 8000 2000 6000 1500 4000 1000 2000 500 0 0 2010 2015 2020 2010 2015 2020 m Hidrica mEolica mBiomassa Solar Outras Biomassa m Solar Geot rmica Figura 1 2 Evolu o do consumo de energia renov vel na produ o de eletricidade e no setor A amp A No setor de produ o de eletricidade o PNAER prev um elevado crescimento das FER para os 55 3 at 2020 sendo que nessa fra o cerca de 50 correspondem energia h drica 35 e lica e 5 biomassa Os restantes 10 distribuem se entre a solar a geot rmica e dos oceanos e mar s No setor A amp A correspondente ao aquecimento e arrefecimento do ambiente a biomassa a principal fonte de energia utilizada seguida pela solar O programa n o prev um aumento do consumo de biomassa no setor de aquecimento e arrefecimento sendo que esta fonte de energia dever manter se em m dia acima dos 90 dentro das FER Neste setor a tend ncia para uma redu o no consumo geral de energia e
27. destes equipamentos pode se optar por armazenar e processar a biomassa em parques de pr tratamento onde a mat ria chega na forma natural e sofre a transforma o 4 Apesar dos v rios benef cios em recolher a biomassa florestal h quem defenda que a redu o do coberto vegetal pode trazer alguns inconvenientes ao n vel do aumento do perigo de eros o dos solos assim como da diminui o da sua fertilidade Segundo um estudo realizado na zona centro do pais as restitui es de nutrientes como o f sforo P que se encontra em teores mais elevados na camada org nica dos ecossistemas florestais e em menores por es na camada mineral s o essenciais para a nutri o das plantas existentes 23 Por outro lado estas camadas tamb m possuem uma fun o de estabiliza o da estrutura do solo atrav s das quantidades de c lcio e magn sio Ca e Mg existentes A remo o destas camadas pode contribuir para a diminui o da fertilidade do solo e consequentemente da produtividade da zona pois cerca de 20 a 30 dos nutrientes essenciais ao crescimento e desenvolvimento das planta es encontram se nestas camadas principalmente em zonas de solos de rochas cidas 23 2 1 2 SITUA O NACIONAL DA BIOMASSA FLORESTAL Em Portugal o territ rio continental coberto por floresta apresenta uma percentagem consider vel cerca de 35 4 o que equivale a aproximadamente 3200 mil hectares segundo dados do 6 Invent rio Florestal N
28. diferentes propor es O facto deste biocombust vel ser cada vez mais procurado aliado gest o dos res duos derivados da ind stria da corti a leva as empresas a aproveitar o granulado de corti a para fins que possam ser economicamente rent veis como o caso dos pellets Na literatura est o j dispon veis alguns estudos que visam a avalia o da viabilidade destes pellets para uma posterior aposta no mercado O presente trabalho constitui uma contribui o para estes estudos Atrav s de uma pesquisa bibliogr fica foi identificado e analisado um artigo relativamente a um estudo realizado em Espanha que consiste no estudo da peletiza o de tr s mat rias primas distintas nomeadamente de serrim de pinho de res duos da ind stria corticeira e podas de vinha e seu potencial de aplica o Como este ltimo n o tem relev ncia para o presente projeto n o foi tido em conta Na Tabela 2 10 podem observar se as principais caracter sticas dos pellets elaborados no mbito do artigo referido Tabela 2 10 Compara o entre as caracter sticas de pellets de subprodutos da ind stria da corti a e pellets de serrim 83 Res duo da Industria Par metro Uni Serrim de Pinho Corticeira Humidade 10 1 9 3 Cinza 4 4 0 9 Mat ria Vol til 74 7 83 6 PCI MJ kg 20 6 19 5 Densidade Aparente kg m 400 650 Durabilidade 90 2 98 2 Carbono 52 50 5 Hidrog nio 6 6 1 Azoto 0 61 0 48 Enxofre 0 03
29. em Junho de 2013 18 Martos amp Companhia Industria e com rcio de madeiras e derivados URL http www martos pt p FF3 amp pc FF7 amp l pt acedido em Junho de 2013 19 Pellets amp Biofuels URL http www greatbearenergy com pellets html acedido em Junho de 2013 20 Briquetes URL http www briquetes net acedido em Junho de 2013 21 MCKENDRY Peter Energy production from biomass part 2 conversion technologies Bioresource Technology July 2001 22 Balan o Energ tico 2011 DGEG http www dgeg pt consultado em Janeiro de 2013 23 MAGALH ES M Carmo CAMEIRA M Cristina PATO Rosinda SANTOS Fernando BANDEIRA Jorge Biomassa florestal residual efeitos da sua remo o na qualidade do solo Escola Superior Agraria de Coimbra Revista de Ci ncias Agr rias vol XXXIV 2 pag 206 2011 24 Centrais El ctricas de Biomassa Uma Op o Justific vel CELPA amp AAIMMP Lisboa 2004 pode ser consultado em www celpa pt 25 SILVEIRA P ricles KOEHLER Henrique SANQUETTA Carlos ARCE Julio O estado da arte na estimativa de biomassa e carbono em forma es florestais UFPR Brasil 2007 26 PEDRO Nuno Novos sistemas de gest o da biomassa forestal Floresta Viva Patrim nio e Futuro ISSN 1647 2195 p g 111 120 2008 pode ser consultado em http repositorio ipcb pt handle 10400 11 333 27 Decreto Lei n 124 2006 de 28 de Junho Di rio da Rep blica S rie A n 123 Minist rio da Agri
30. emiss o de O resultante da combust o 83 Em rela o ao comportamento de fus o das cinzas os pellets de corti a apresentam menores problemas que os pellets de serrim de pinho Enquanto os pellets de serrim apresentam temperaturas de fusibilidade entre os 1220 C e 1260 C os pellets de corti a exibem pontos de fus o mais elevados com temperaturas superiores a 1400 C SITUA O ATUAL DO MERCADO DE PELLETS DE CORTI A Em Portugal j possivel encontrar pellets produzidos atrav s desta mat ria prima com 100 de granulado de corti a ou com incorpora o desta e de serrim de madeira O pre o destes pellets n o varia muito face aos tradicionais embora em alguns fornecedores sejam bastante mais econ micos No anexo C pode se visualizar uma lista de alguns fornecedores de pellets de corti a e o pre o correspondente Muitos utilizadores deste tipo biocombustivel j optaram por adquirir esta tipologia de pellets em vez dos tradicionais de serrim de madeira aliciados pelo elevado poder calorifico que estes apresentam Outra mais valia que os utilizadores relatam o facto de estes n o deixarem pedra na caldeira referindo se aos aglomerados derivados da fus o das cinza na grelha 84 No entanto existem algumas desvantagens quanto ao elevado teor de cinza deixado na grelha o que faz com que os utilizadores necessitem de fazer uma limpeza mais regular da mesma Por vezes h fornecedores que quando o cliente altera d
31. exce o dos SP ultrapassam o limite de emiss o de 500 mg Nm de CO No caso dos pellets GC esse valor encontra se acima dos 2000 mg Nm No entanto nos pellets 70S 30G a concentra o de CO registada 568 mg Nm encontra se bastante pr xima desse valor Paralelamente com uma regula o do equipamento ao n vel da entrada de ar e do tempo de queima do biocombust vel possivel uma ligeira diminui o deste valor permitindo o cumprimento da legisla o Quanto aos restantes poluentes todos apresentam valores abaixo dos limites sendo que os pellets 70S 30G s o os que possuem concentra es mais baixas de NO COV s e SO face s restantes formula es com incorpora o de corti a Quanto fusibilidade das cinzas os pellets com granulado de corti a n o apresentam problemas de suscetibilidade de forma o de aglomerados sendo que ostentam melhores caracteristicas ao n vel deste par metro que os pellets de serrim Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 85 Resultados Obtidos Um outro aspeto em considera o a viabilidade econ mica que este produto poder ter para uma empresa com elevada produ o de res duo de granulado de corti a Assim sendo a produ o de pellets com maior percentagem de incorpora o de granulado de corti a para al m de apresentar um processo mais facilmente exequivel ao nivel da aglomera o da mat ria n o
32. falta de limpeza das florestas Como forma de solucionar este problema foi publicado em 2006 o DL n 124 2006 que estabelece as medidas e a es a desenvolver no mbito do Sistema Nacional de Defesa da Floresta contra Inc ndios 27 No desbaste de florestas aproveitam se os troncos de qualidade para a ind stria da madeira e os de qualidade inferior assim como os res duos deles resultantes para biomassa Anteriormente grande parte destes residuos era deixada no local acabando por ser desperdi ados Atualmente tenta se aproveitar sempre que rent vel todos os desperd cios provenientes dos desbastes como os ramos e folhagem e troncos n o aproveitados para a ind stria da serra o Para tal existem v rias formas de recolher a biomassa procedendo da forma mais vi vel poss vel Uma das formas mais simples e usadas at hoje passava pelo transporte da biomassa no seu estado natural Esta Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 15 Revis o Bibliogr fica t cnica encontra se cada vez mais em desuso devido baixa rentabilidade do transporte Atualmente procuram se solu es como o processamento da mat ria em estilha no local do desbaste se possivel ou o enfardamento Ambas as t cnicas s o mais rent veis em termos de transporte mas implicam a aquisi o de mais equipamentos e s poss vel em locais de bons acessos Quando o local n o favor vel entrada
33. fim de vida O selo ENplus uma garantia de qualidade e transpar ncia desde a produ o dos pellets at a sua entrega ao cliente final Este modelo de certifica o baseado na norma EN 14961 2 mas n o permite a inclus o de produtos lenhosos com tratamento quimico ou em fim de vida e introduz o comportamento de fus o de cinzas como um par metro de caracteriza o obrigat rio 69 Este modelo de certifica o tamb m abrange tr s classes de qualidade nomeadamente ENplus Al ENplus A2 e EN B como se pode observar na Figura 2 9 m zZz 3 A B Figura 2 9 S mbolos de certifica o para as diferentes classes de Pellets 69 34 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira Revis o Bibliogr fica Na Tabela 2 6 encontram se representadas as classes de qualidade da certifica o ENplus e a respetiva mat ria prima que cada uma admite Tabela 2 6 Classes representativas da certifica o ENplus e a respetiva mat ria prima admitida Classe ENplus Al ENplus A2 EN B Mat ria Rolos troncos rvores inteiras sem Madeira de florestas prima Res duos n o tratados raizes planta es e outra madeira quimicamente da ind stria Rolos troncos virgem de processamento de madeira Res duos de abate Casca Res duos e subprodutos n o tratados quimicamente da Res duos e subprodutos ind stria de processamento da n
34. material de desporto ex base das bolas de badminton e Aplica es na ind stria autom vel ex elementos de absor o de impacto e Aplica es na ind stria qu mica e farmac utica e Aplica es na ind stria militar e aeron utica Figura 2 6 Produtos de corti a a rolhas 52 b isolamento ac stico e t rmico de pisos 53 c revestimento de parede exterior 54 d artigos assess rios 55 No grupo Amorim cerca de 59 do volume do volume de neg cios corresponde s rolhas de corti a seguido dos revestimentos 24 e dos aglomerados comp sitos 15 Em menor quantidade surgem os isolamentos e as mat rias primas para o exterior que em conjunto n o ultrapassam os 3 do volume de neg cios 56 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 27 Revis o Bibliogr fica 2 2 3 RES DUOS DERIVADOS DA CORTI A Durante o processamento da corti a seja para a produ o de rolhas ou de outros produtos s o gerados desperd cios designadamente p aparas e produtos com defeito Por exemplo na produ o de rolhas os residuos derivados das opera es representam cerca de 25 a 30 da mat ria prima utilizada no processo de fabrico ou no ciclo produtivo 57 Estes res duos juntamente com a corti a virgem e a corti a amadia com defeitos que n o pode ser empregue na produ o diretamente de rolhas ou de outros produtos s o aproveitados para a pro
35. necessitam da aquisi o de mat ria prima externa empresa Paralelamente estas formula es tamb m apresentam excelentes caracteristicas capazes de agradar aos clientes finais como por exemplo o elevado poder calor fico No entanto essencial que a formula o selecionada como a mais vi vel apresente a melhor classifica o Enplus pois este um par metro de sele o relevante na comercializa o do produto Paralelamente igualmente importante que essa formula o de pellets cumpra os limites legislados a n vel das emiss es gasosas Assim sendo e ponderando todos os par metros descritos e analisados optou se pela formula o 70S 30G como a mais vi vel Para al m de ser a que ostenta a melhor classifica o certificada na classe ENplus A2 tamb m a que apresenta valores de poluentes de emiss es gasosas mais baixos dentro dos limites da legisla o 86 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Avalia o Econ mica 5 AVALIA O ECON MICA Para uma perce o da viabilidade econ mica dos pellets 70S 30G realizou se um breve estudo dos custos de produ o Para os referidos c lculos assumiu se que a peletiza o de 10 kg de pellets demora em m dia 10 min o equivalente a 0 017 h kg A acrescentar a este tempo ha ainda que contabilizar o tempo associado homogeneiza o da mat ria Assumindo a rota o de 25 rpm e tend
36. possui uma forma circular com orif cios de cerca de 6 mm de di metro Na parte superior desta est o acoplados dois rolos que possuem dois movimentos rotacionais em torno do seu eixo e em volta da matriz como se pode visualizar na Figura 3 4 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 51 Procedimento Experimental Matriz Rolos Figura 3 4 Matriz da peletizadora Estes rolos podem ser ajustados matriz atrav s de dois parafusos dispostos na parte exterior de modo a exercerem mais ou menos for a sobre a mesma Figura 3 3 Na parte inferior da matriz encontra se uma l mina que corta os pellets a um tamanho m dio de cerca de 20 mm medida que os rolos se v o movimentando Os pellets s o recolhidos na sa da lateral da peletizadora de acordo com o visualizado na Figura 3 3 Na Tabela 3 3 est o representadas as principais caracteristicas da peletizadora Tabela 3 3 Caracter sticas da Peletizadora Pot ncia P 15 000 W Tens o El trica U 380 V Frequ ncia f 50 Hz Capacidade de produ o Q 400 600 kg h Intensidade da corrente I 50A Antes de se iniciar um processo de peletiza o necess rio proceder limpeza da peletizadora de modo a remover quaisquer vest gios de material e assegurar que n o h contamina o de outras mat rias usadas em anteriores processos de peletiza o Ao iniciar o processo a alimenta o da mat ria prima d
37. retangular submetida a uma rota o com uma velocidade de 50 2 rpm durante cerca de 10 minutos o que se traduz em cerca de 500 voltas Ap s este passo as amostras s o novamente peneiradas e pesadas Abaixo encontram se enumerados os passos a efetuar para cada ensaio 1 Peneira o das amostras de pellets 2 Pesagem da amostra 500 10 g 3 Coloca o da amostra na camara com uma rota o de 50 rpm durante cerca de 10 minutos 4 Extra o da amostra da c mara e nova peneira o 5 Pesagem da amostra peneirada retida 6 Determina o da percentagem de durabilidade equa o 3 8 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 59 Procedimento Experimental Para os c lculos do valor da durabilidade DU utilizada a equa o 3 8 DU x 100 3 8 Onde ma g corresponde massa da amostra peneirada ap s sujeita rota o me g corresponde massa da amostra peneirada antes de ser submetida rota o No Anexo G encontram se os valores determinados em cada par metro necess rio para a determina o do valor final 3 3 6 PODER CALOR FICO A an lise ao poder calorifico realizada num equipamento designado de calor metro AC 500 LECO existente no CVR Laborat rio de caracteriza o de res duos O m todo utilizado interno s instala es embora seja baseado na norma europeia CEN TS 14918 Method for the determination of calori
38. setor industrial principalmente na produ o de eletricidade Em alguns pa ses principalmente nos subdesenvolvidos a biomassa a principal fonte de energia podendo em alguns casos corresponder a cerca de 35 do consumo de energia prim ria 3 No contexto energ tico da uni o europeia a produ o de energia el trica a partir de fontes de energia renov veis incluindo a biomassa adquiriu um interesse mais relevante em resultado da necessidade de minimizar e combater a depend ncia energ tica do petr leo que nos ltimos anos tem sofrido agravados aumentos de pre o Outras raz es prendem se com o cumprimento do protocolo de Quioto o qual imp e limites nas emiss es gasosas de modo a reduzir o efeito de estufa e das metas a alcan ar at 2020 previstas no programa PNAER 2 4 1 1 1 BIOMASSA A biomassa pode se definir como a fra o biodegrad vel de produtos res duos ou detritos de origem biol gica provenientes da agricultura incluindo subst ncias de origem animal e vegetal da explora o forestal e de ind strias afins incluindo da pesca e da aquicultura bem como a fra o biodegrad vel dos res duos industriais e urbanos 5 O conceito de biomassa engloba todos os produtos derivados de 6 7 e Res duos vegetais provenientes da atividade agr cola nomeadamente de podas de rvores da produ o de culturas energ ticas tempor rias como a palha bem como material similar proveniente da manuten
39. zinco Zn como os que mais afetam o meio ambiente sendo mais vol teis e usualmente surgirem em cinza fina 68 FUSIBILIDADE DAS CINZAS Como acima referido o sistema de certifica o ENplus introduz o estudo do comportamento de fus o das cinzas como um par metro importante e obrigat rio Durante a combust o com as elevadas 40 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Revis o Bibliogr fica temperaturas que se atingem pode haver altera es nas cinzas at sua fus o completa podendo ocorrer s agginge fouling ou seja a forma o de esc rias e incrusta es 68 69 O slagging ocorre ao n vel dos elementos que recebem calor por radia o normalmente na grelha da caldeira ao passo que o fouling verifica se nos elementos que recebem calor por convec o por exemplo nos tubos de fumo do permutador Desta forma torna se importante estudar as temperaturas de fus o das cinzas para as quais estes fen menos se verificam As esp cies lenhosas em geral apresentam pontos de fus o elevados compreendidos entre 1300 a 1400 C 73 Os elementos Si K Na S Cl P Ca Mg Fe s o aqueles que normalmente se encontram envolvidos nas rea es que conduzem forma o de dep sitos e aglomerados de cinzas 9 A norma europeia que rege o m todo de determina o da fusibilidade das cinzas a CEN TS 15370 1 que baseada na internacional ISO
40. 0 03 Cloro 0 06 0 01 De acordo com o estudo um dos principais constrangimentos relativos aos pellets de corti a prende se com o elevado teor de cinzas cujo valor superior a 4 aquando da sua queima o que era expect vel visto a corti a ser casca Em contrapartida estes pellets apresentam um poder calorifico inferior na ordem dos 20 6 MJ kg superior ao exibido pelos pellets de serrim de pinho 83 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira 45 Revis o Bibliogr fica Durante a combust o os pellets de corti a emitem elevados teores de poluentes nas emiss es gasosas tendo se verificado valores de mon xido de carbono CO na ordem dos 3100 mg Nm significativamente superiores quando comparados com os 600 mg Nm correspondentes aos pellets de serrim Paralelamente os pellets de residuo da ind stria corticeira tamb m apresentam elevados teores de part culas na ordem dos 300 mg Nm comparados aos 50 mg Nm nos pellets de serrim que segundo os autores se deve ao elevado teor de cinzas que os pellets apresentam que somadas ao excesso de ar s o arrastadas atrav s do caudal dos gases Quanto s emiss es de mon xido de azoto NO os pellets de serrim apresentam igualmente menores teores quando comparados aos pellets de corti a com valores na ordem dos 100 mg Nm e 470 mg Nm respetivamente Este valor aumenta com a respetiva concentra o de azoto N no residuo e a
41. 0 06 kg Atrav s da raz o entre o custo total por hora e a massa total de pellets produzidos numa hora que equivale a 417 kg poss vel obter se um valor aproximado do custo do quilograma que corresponde a 0 06 kg Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira 91 Avalia o Econ mica Ao fim de um ano de trabalho equivalente a 2080 h correspondentes a 8 horas por dia 5 dias por semana e 52 semanas por ano poss vel obter se uma m dia de 866 667 kg 57 777 sacos de 15 kg o que equivale a um gasto m nimo de 54 090 ano Se o produto for vendido a 0 23 kg ao fim de um ano de trabalho possivel obter um retorno aproximado de 199 333 Se ao valor do custo m dio deste produto no mercado correspondente a 0 23 kg se subtrair o valor de 0 06 kg obt m se uma margem de 0 17 kg que ir incluir os custos de amortiza o do equipamento bem como os custos de administra o da empresa entre outros que n o ser o contabilizados nos c lculos deste trabalho Admitindo que o equipamento adquirido sem custo de taxas de juros pode se de uma forma sucinta calcular os custos de produ o dos pellets incluindo a amortiza o do equipamento Na Tabela 5 5 s o apresentados esses custos para 5 e 10 anos de amortiza o Tabela 5 5 Custos de produ o dos pellets com amortiza o do equipamento 5 anos 10 anos Custo ano
42. 000 60 000 50 000 100 000 50 000 100 000 gt 100 000 gt 100 000 10 000 50 000 5 000 10 000 50 000 100 000 gt 100 000 lt 5 000 lt 5 000 lt 5 000 lt 5 000 lt 5 000 10 000 50 000 lt 5 000 gt 100 000 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 109 Anexos Anexo C Pre os atuais de pellets de corti a Pre o Fornecedor Refer ncia dos pre os 15 kg Consultado em LojaClimatiza 3 3 http www lojaclimatiza com index php route product product amp path 1 02 amp product id 2042 em Junho de 2013 Consultado em Biofogo 4 43 http biofogo net index php route product product amp path 63 65 amp prod uct id 51 em Fevereiro de 2013 Consultado em http www martinsferreira pt tabelas pellets pdf em MartinsFerreira 2 1 Junho de 2013 Consultado em Thermowall 2 40 http www thermowall pt documentos Documentos 20PT REVENDAX 20E 20GRANDES 20CONSUMOS pdf em Junho de 2013 110 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da industria corticeira Anexos Anexo D Teor de humidade M1 Massa do Gobel M2 Massa do gobel massa amostra h mida M3 Massa do gobel massa amostra seca Massa Original M2 M1 Massa Seca M3 M1 gua Evaporada Massa Original Massa Seca Perda 105 C gua Evaporada Massa Original x 100 Amostra 10 M1 g 71 32 90 64 71 37 71 32 90 65 71 3
43. 2 2447 2 5615 0 0513 34 6163 32 4286 2 2309 0 0432 gua Evaporada g 2 516 2 646 2 1203 2 3481 2 4703 1 9704 4 5164 4 3651 1 9093 3 4366 2 3283 2 6086 2 5102 2 1877 Perda Cinzas 99 29 99 30 99 27 99 24 99 20 99 27 99 12 99 22 99 21 99 16 98 01 98 04 98 00 98 06 1 99 1 96 2 00 1 94 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira 113 Anexos 33 7455 35 6174 33 7816 1 8719 0 0361 1 8358 98 07 1 93 5 6 33 8147 35 8372 33 8544 2 0225 0 0397 1 9828 98 04 1 96 7 66 8952 70 8657 66 9742 3 9705 0 079 3 8915 98 01 1 99 8 62 5126 67 1231 62 6016 4 6105 0 089 4 5215 98 07 1 93 9 27 2606 28 9479 27 2936 1 6873 0 033 1 6543 98 04 1 96 10 42 932 45 9068 42 9913 2 9748 0 0593 2 9155 98 01 1 99 30 Granulado e 70 Serrim C 0 87 1 32 6953 35 1056 32 7361 2 4103 0 0408 2 3695 98 31 1 69 2 32 524 34 7373 32 5599 2 2133 0 0359 2 1774 98 38 1 62 3 32 196 34 1284 32 2276 1 9324 0 0316 1 9008 98 36 1 64 4 32 3883 34 9911 32 4325 2 6028 0 0442 2 5586 98 30 1 70 5 33 7482 35 9974 33 7847 2 2492 0 0365 2 2127 98 38 1 62 6 33 8173 36 075 33 8549 2 2577 0 0376 2 2201 98 33 1 67 7 66 9004 70 7762 66 9643 3 8758 0 0639 3 8119 98 35 1 65 8 62 4958 66 7859 62 5657 4 2901 0 0699 4 2202 98 37 1 63 9 27 2617 28 7631 27 2867 1 5014 0 025 1 4764 98 33 1 67 10 42 9348 45 6691 42 9789 2 7343 0 0441 2 6902 98 39 1 61 70 Granulado e 30 Serrim C
44. 2001 mil toneladas de res duo agricola seco onde se inclui os res duos de culturas permanentes podas de rvores e de tempor rios como o caso da palha de cereais do caule de girass is e de milho e ainda de parte das plantas herb ceas 7 Na atividade florestal estima se uma produ o de cerca de 1749 mil toneladas verdes equivalentes a 781 mil toneladas secas de res duos das principais esp cies florestais nacionais sendo que 85 do valor corresponde explora o do pinheiro e do eucalipto Na agro ind stria calcula se um valor de 872 mil toneladas secas por ano 7 Alguns autores do setor acreditam que as planta es de culturas energ ticas e esp cies lenhosas de r pido crescimento para produ o de biomassa ter o um crescimento significativo no decorrer dos pr ximos anos 23 23 Na ind stria de transforma o de madeira e de corti a estima se uma produ o m dia anual de residuos de1584 mil toneladas secas Deste valor estima se que 899 mil toneladas de res duo seco por ano correspondem apenas ind stria transformadora de madeira 7 Neste setor de transforma o da madeira do total de um tronco apenas cerca de 47 5 corresponde a mat ria prima serrada para a ind stria O restante equivale a res duos onde 20 corresponde s costaneiras t bua exteriores de um tronco 20 dizem respeito a cascas e 12 5 a serrim Segundo dados da AIMMP Associa o das Ind strias de Madeira e Mobili rio
45. 3 0 002 0 01 0 06 ZnO 0 16 0 07 0 02 0 24 SrO 0 28 0 41 0 06 0 07 ZrO 0 04 0 02 BaO 0 03 Estes valores de um modo geral est o de acordo com a presen a de cada elemento nos pellets O CaO o xido mais abundante na totalidade das cinzas analisada fun o da mat ria prima analisada inicialmente Em geral este par metro tem efeito no comportamento de fusibilidade das cinzas nomeadamente no aumento da temperatura de deforma o inicial DT Verifica se igualmente a presen a de outros xidos na composi o das cinzas sendo que os mais representativos correspondem ao K O SiO SO Al O Na O MgO P O e Fe 0 Elevados teores de Al O por norma t m influ ncia no aumento da temperatura de fluidez FT ao passo que o aumento de K O tende a diminuir a temperatura geral de fus o das cinzas Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 83 Resultados Obtidos 4 4 DISCUSS O DOS RESULTADOS Uma vez determinados e analisados todos os par metros de caracteriza o dos v rios tipos de pellets pode se identificar a formula o que apresenta maior potencial de aplica o Para esta sele o importante ter em considera o alguns aspetos como os valores limite dos par metros expressos na certifica o ENplus bem como os relativos emiss o de poluentes gasosos e viabilidade econ mica da sua produ o e utiliza o em processos de combust o
46. 34 000 17 000 Custo h 16 4 8 2 Custo total h 42 4 34 2 kg 0 10 0 08 No caso de uma amortiza o a 5 anos o custo de produ o dos pellets durante esse per odo rondaria os 42 4 h o equivalente a 0 10 kg ao passo que em 10 anos corresponderia a 0 08 kg Nestes custos est o inclu das apenas as despesas de compra da mat ria prima de gastos energ ticos e de amortiza o da compra da linha de produ o 92 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Ficha de Produto 6 FICHA DE PRODUTO Para a comercializa o dos pellets importante a elabora o de uma ficha de produto onde constem algumas informa es importantes para o cliente e de um r tulo para a embalagem A ficha de produto deve ser elaborada a pensar nos clientes finais com uma escrita percet vel e capaz de prender a aten o do consumidor ao produto A ficha de produto elaborada no mbito do presente trabalho para a formula o considerada com maior potencial de aplica o 70 serrim e 30 de granulado aborda os seguintes pontos Defini o do produto breve e simples defini o dos pellets onde se menciona que este produto um biocombust vel s lido ideal para o uso no setor dom stico e de servi os em aquecimento ambiente e no setor industrial com necessidades t rmicas ou produ o de energia el trica Composi o do produto descri o det
47. 39 2 90 64 117 04 115 15 26 4 24 51 1 89 7 16 3 71 37 95 9 94 14 24 53 22 77 1 76 7 17 4 31 51 46 05 44 98 14 54 13 47 1 07 7 36 5 31 19 47 08 45 9 15 89 14 71 1 18 7 43 6 32 85 45 67 44 73 12 82 11 88 0 94 7 33 7 71 82 102 89 100 62 31 07 28 8 2 27 7 31 8 71 41 99 28 97 27 27 87 25 86 2 01 7 21 9 88 03 111 7 109 99 23 67 21 96 1 71 7 22 10 76 27 96 89 95 42 20 62 19 15 1 47 7 13 112 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da industria corticeira Anexos Anexo E Teor de cinza M1 Massa do Cadinho M2 Massa do Cadinho massa amostra original M3 Massa do gobel massa amostra calcinada Massa amostra original M2 M1 Massa amostra seca M3 M1 gua Evaporada Massa Original Massa calcinada Perda gua Evaporada Massa Original x 100 Cinzas 100 Perda Amostra 10 M1 g 32 694 32 5216 32 1936 32 3862 33 746 33 815 66 9004 62 516 27 2604 42 9318 32 6926 32 5206 32 1934 32 3854 M2 M3 M M Seca Original g g g g 100 Serrim C 0 77 35 2281 32 7121 2 5341 0 0181 35 1863 32 5403 2 6647 0 0187 34 3294 32 2091 2 1358 0 0155 34 7523 32 4042 2 3661 0 018 36 2363 33 766 2 4903 0 02 35 7998 33 8294 1 9848 0 0144 71 4571 66 9407 4 5567 0 0403 66 9152 62 5501 4 3992 0 0341 29 1849 27 2756 1 9245 0 0152 46 3976 42 961 3 4658 0 0292 100 Granulado C 1 96 35 0681 32 7398 2 3755 0 0472 35 1814 32 5728 2 6608 0 0522 34 7549 3
48. 540 75 77 2 3 4 POTENCIAL ENERG TICO DOS PELLETS Os pellets podem ser usados como combustivel para produ o de energia em centrais el tricas de combust vel pulverizado ou de leito fluidizado embora nestes casos seja mais usual a biomassa sem posterior transforma o ou apenas triturada Nestas centrais tamb m comum utilizar pellets em modo de co combust o com carv o No entanto a principal aplica o deste biocombust vel o setor de aquecimento ambiente de servi os e dom stico para produ o de calor 60 66 A escolha deste biocombust vel no setor dom stico prende se essencialmente com o seu baixo custo de utiliza o embora o custo dos equipamentos seja relativamente mais caro quando comparado com os outros combust veis Outro aspeto relevante para a sua prefer ncia a sensibiliza o ecol gica da utiliza o de biocombust veis que nos ltimos tempos tem ganho alguma relev ncia junto da sociedade Para a recupera o da energia deste biocombust vel s o essencialmente usadas salamandras caldeiras ou queimadores de pellets O custo dos equipamentos para aquecimento ambiente varia conforme a pot ncia m xima empregue e o modo de funcionamento Assim em geral os equipamentos com funcionamento a gua s o mais caros comparados aos que operam como lareira fechada e servem Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 41 Revis o Bibliogr
49. 7 31 5 31 2 M2 g 100 Serrim H 9 32 94 09 114 91 91 84 42 59 42 45 43 82 94 02 95 83 108 62 98 07 M3 g 91 96 112 66 89 94 41 55 41 4 42 81 91 95 93 54 106 69 96 04 M Original g 22 77 24 27 20 47 11 09 11 26 10 98 22 19 24 43 20 6 21 81 M Seca g 20 12 22 14 18 67 19 78 100 Granulado H 8 52 89 65 109 65 92 89 45 08 42 35 88 09 108 05 91 06 43 92 41 4 18 33 19 21 52 13 58 11 15 16 77 Evaporada gl 1 04 1 05 1 01 2 07 2 29 1 93 2 03 Perda 105 C Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 111 Anexos 6 32 85 44 74 43 71 11 89 10 86 1 03 8 66 7 71 83 95 42 93 41 23 59 21 58 2 01 8 52 8 71 41 91 89 33 19 59 17 92 1 67 8 52 9 88 03 105 57 104 09 17 54 16 06 1 48 8 44 10 76 27 96 6 94 86 20 33 18 59 1 74 8 56 30 Granulado e 70 Serrim H 9 03 1 71 33 88 82 87 24 17 49 15 91 1 58 9 03 2 90 65 110 44 108 63 19 79 17 98 1 81 9 15 3 71 38 92 18 90 31 20 8 18 93 1 87 8 99 4 31 5 40 6 39 79 9 1 8 29 0 81 8 90 5 31 2 39 86 39 07 8 66 7 87 0 79 9 12 6 32 84 44 18 43 14 11 34 10 3 1 04 9 17 7 71 83 92 12 90 26 20 29 18 43 1 86 9 17 8 71 41 92 93 91 21 52 19 59 1 93 8 97 9 88 03 113 95 111 62 25 92 23 59 2 33 8 99 10 76 27 97 05 95 22 20 78 18 95 1 83 8 81 70 Granulado e 30 Serrim H 7 27 1 71 32 97 56 95 62 26 24 24 3 1 94 7
50. APARENTE susana aaa 59 3 3 5 DURABILIDADE MEC NICA anna RR RIR 59 3 3 6 PODER CALORIFIC O es tte eee awe 60 3 3 7 TEOR DE FINOS os ral a 62 3 3 8 AN LISE ELEMENTAR C N H S sss siss3is ccshersesetsdeaasaaadannaanadugnaanndanaasaasianaatians 62 3 3 9 COMPOSI O QU MICA DOS PELLETS E CINZAS items 64 3 3 10 FUSIBILIDADE DAS CINZAS srs ais ars 64 3 4 ENSAIOS DE QUEIMA csscesscssessesssssssssessessssessessessssesssssssissetteessessetsessessesseeaesaeen 66 3 4 1 OED a E ta RE ER eo 66 3 4 2 FUNCIONAMENTO DA CALDEIRA cetim 68 3 4 3 AN LISE DA COMBUST O asi ait i acetal ht cla te Fea 70 3 4 4 MEDI O DAS EMISS ES GASOSAS cccccssessessessesssstsssessessessessessessesseesecasaeeaes 72 4 RESULTADOS OBTIDO SS asa cet tat a as Na ala ad RAR 75 41 CARACTERIZA O FISICA dos PELLETS sussa a asd etait te 75 4 2 EI SOE SCO SNS a mus na DE a a DE a 79 4 3 CARACTERIZA O DAS CINZAS sc cexstisivaueitcin siete steest iets viii ie dened 82 4 4 DISCUSS O DOS RESULTADOS rt a ct ola las aha Glas Saat 84 5 AVALIA O ECON MICA A asian ra da a eal Meni aie aN 87 5 1 EXEMPLO DE LINHA DE PRODU O acto el E 89 6 FICHA DE PRODUTO miis a A Ra Da AN 93 6 1 R TULO DA EMBALAGEM as sd ich ha tele At 95 7 CONCLUSA O en a E cet Rast A T A E neta celaee 97 8 TRABALHOS FU UROS ss Sa 99 9 REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS tetos 100 AND OS a Rea PEE doa 107 Anexo A Pre os atuais dos pellets de madeira cccccc
51. B ensaio Dimens es mm D 6 ou D 8 1 3 15s L lt 40 EN 16217 Teor de humidade lt 10 lt 10 lt 10 EN 14774 1 Teor de cinzas lt 0 7 lt 1 5 lt 3 EN 14775 Densidade aparente kg m 2 600 2 600 gt 600 EN 15013 Durabilidade mec nica 297 5 297 5 296 5 EN 15210 1 Poder calorifico MJ kg 16 5 a 19 16 3a 19 16a 19 EN 14918 Finos lt 1 lt 1 lt 1 EN 15210 1 T Fusibilidade cinza C 21200 21100 21100 EN 15370 Enxofre S lt 0 03 lt 0 03 lt 0 04 EN 15289 Azoto N lt 0 3 lt 0 5 lt 1 0 EN 15104 Cloro CI lt 0 02 lt 0 02 lt 0 03 EN 15289 Ars nio As mg kg lt 1 lt 1 lt 1 EN 15297 C dmio Cd mg kg lt 0 5 lt 0 5 lt 0 5 EN 15297 Cr mio Cr mg kg lt 10 lt 10 lt 10 EN 15297 Cobre Cu mg kg lt 10 lt 10 lt 10 EN 15297 Chumbo Pb mg kg lt 10 lt 10 lt 10 EN 15297 Merc rio Hg mg kg lt 0 05 lt 0 05 lt 0 05 EN 15297 N quel Ni mg kg lt 10 lt 10 lt 10 EN 15297 Zinco Zn mg kg lt 100 lt 100 lt 100 EN 15297 36 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Revis o Bibliogr fica DIMENS ES A dimens o dos pellets um dos aspetos mais importante pois as caldeiras s o projetadas e concebidas com base nos valores presentes nas normas sendo que pellets com valores superiores aos normalizados podem causar problemas de alimenta o no equipamento Segundo a certifica o ENplus os pellets podem possuir di metros
52. Balan a campo Kern 440 47N e Balan a anal tica AE PW 254 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 13 Procedimento Experimental Figura 3 12 Analisador de gases fixo na chamin Os ensaios s o realizados numa abertura de sec o circular de 0 15 m na chamin como apresentado na Figura 3 12 atrav s de uma serie de equipamentos e tem uma dura o de cerca de 30 min Os resultados das concentra es obtidas durante os ensaios s o apresentados para uma corre o de 11 de O valor indicado para a biomassa Para a convers o dos valores medidos para os corrigidos utilizada a equa o 3 15 e 21 0 Valor corrigido valor medido x E 3 15 21 02 medido Sendo que O corresponde aos 11 no caso do combust vel ser biomassa Ozmedido Corresponde percentagem de oxig nio medido no ensaio No caso do caudal m ssico m tamb m usada uma equa o para a sua determina o que relaciona a concentra o medida e o caudal seco equa o 3 16 mlkg h Cmeaiaa X Qseco 3 16 Onde Cmedida Corresponde a concentra o gasosa medida em kg m Qseco equivale ao caudal vol mico seco normalizado em m h No anexo pode se visualizar uma tabela com alguns dos par metros usados durante cada ensaio 74 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da industria corticeira Resultados Obtidos 4 RESULTADOS OBTIDOS O
53. Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Cara Sofia Amorim Barros UMinho 2013 Universidade do Minho Escola de Engenharia Carla Sofia Amorim Barros Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira outubro de 2013 N S eis l Universidade do Minho Escola de Engenharia Carla Sofia Amorim Barros Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da industria corticeira Tese de Mestrado Ciclo de Estudos Integrados Conducentes ao Grau de Mestre em Engenharia Mecanica Trabalho efetuado sob a orienta o do Professora Doutora Maria C ndida Lobo Guerra Vilarinho Professor Doutor Manuel Eduardo Cardoso Ferreira outubro de 2013 DECLARA O Nome Carla Sofia Amorim Barros Correio electr nico a52755 hotmail com Tel Tim 927669369 N mero do Bilhete de Identidade 13534827 T tulo da disserta o Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira Ano de conclus o 2013 Orientador es Maria C ndida Lobo Guerra Vilarinho Manuel Eduardo Cardoso Ferreira Designa o do Mestrado Ciclo de Estudos Integrados Conducentes ao Grau de Mestre em Engenharia Mec nica rea de Especializa o Energia e Ambiente Escola Universidade do Minho Departamento Engenharia Mec nica AUTORIZADA A REPRODU O INTEGRAL DESTA DISSERTA O APENA
54. R constitu da por uma c mara cilindrica posicionada na horizontal munida de rota o com uma pot ncia m xima de 1 50 kW uma tens o de 380 V e uma frequ ncia de 50 Hz apresentada na Figura 3 5 Figura 3 5 Misturadora 54 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Procedimento Experimental Para a homogeneiza o a mistura introduzida no interior da c mara e em seguida programado o seu funcionamento para um dado n mero de voltas a velocidade constante A c mara fechada manualmente com um tampo que apertado com 2 parafusos O n mero de voltas program vel para cada processo depende da mistura a homogeneizar Na massa com apenas mat ria virgem serrim de madeira ou granulado de corti a e gua optou se por uma homogeneiza o m dia de 100 voltas enquanto que em massa com mistura de mat rias serrim e granulado se optou por um rota o m dia de 150 voltas fun o das propor es Este equipamento apresenta uma velocidade m dia de 25 rpm 3 2 3 PRODU O DOS PELLETS Ao longo de todo o projeto foram produzidos v rios lotes de pellets Na Tabela 3 4 podem se encontrar os principais par metros inerentes da produ o dos pellets de um dos lotes Tabela 3 4 Caracteristicas de produ o das diferentes formula es de pellets SP GC 70S 30G 30S 70G Massa total inicial mat ria g 10 000 10 000 7 850 10 000 Massa de agua inicial
55. S PARA EFEITOS DE INVESTIGA O MEDIANTE DECLARA O ESCRITA DO INTERESSADO QUE A TAL SE COMPROMETE Guimar es __ Assinatura Agradecimentos AGRADECIMENTOS De uma forma geral come o por agradecer a todos aqueles que direta ou indiretamente me ajudaram a concluir esta grande etapa da minha vida A todos os professores com quem tive o privil gio de interagir ao longo de todo o curso agrade o pela dedica o prestada e pela partilha de conhecimento e experi ncia profissional que me foi e ser muito til ao longo da minha carreira profissional A todos os funcion rios do CVR em particular aos t cnicos Hugo Antoninho e Jorge Pereira e as engenheiras Irene Morais e Rosa Silva deixo um agradecimento especial pela colabora o e grande ajuda nos trabalhos pr ticos elaborados assim como ao Eng Pedro Ferreira investigador do DEM pela ajuda t cnica prestada nos ensaios de peletiza o e combust o Agrade o tamb m empresa Novacorti a S A pela ced ncia de todo o granulado negro utilizado durante o trabalho bem como pela informa o prestada sobre a produ o do mesmo bem como Vimasol pelo material serrim de pinho cedido Ao Eng Jorge Ara jo diretor executivo do CVR deixo o meu agradecimento pelo acolhimento na institui o e toda a colabora o ao longo do projeto professora C ndida Vilarinho minha orientadora agrade o pelo apoio dado e pela disponibilidade de atend
56. a prima a usar neste caso do serrim de madeira de pinho e do granulado negro de corti a cujas respetivas imagens se podem visualizar na Figura 3 1 O serrim de pinho foi fornecido ao CVR por uma empresa da zona a Vimasol com atividade ligada s energias renov veis incluindo a produ o de pellets Este serrim prov m de serra es com atividade de transforma o de madeira bruta e apresenta uma granulometria n o homog nea entre 3 a 10 mm Este tem um custo que ronda os 7 a 13 m segundo o respons vel pela empresa O granulado negro de corti a foi fornecido pela empresa Novacorti a apresentando uma granulometria compreendia entre 0 5 mm a 2 mm Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 47 Procedimento Experimental Figura 3 1 Mat ria prima a Serrim de pinho b Granulado de corti a Para ambas as mat rias primas n o existia mais informa o adicional para al m da descrita anteriormente pelo que se procedeu experimentalmente determina o do teor de humidade e do teor de cinzas A determina o do teor de humidade um dado muito importante de modo a saber se necess rio retirar ou adicionar gua para a produ o de um produto final com um teor abaixo dos 10 Adicionalmente com excesso ou car ncia de humidade a mat ria prima n o se agrega devidamente Por outro lado a obten o do teor de cinzas das diferentes mat
57. a amostra atrav s de um peneiro de granulometria de 4 mm Nova pesagem da amostra agora peneirada SE SOO oS Determina o da percentagem de finos equa o 3 10 equa o usada para o c lculo da percentagem foi a seguinte mi m2 mi Finos x 100 3 10 Onde my corresponde massa amostra original Mz corresponde massa amostra retida Para cada tipo de pellets foram realizados tr s ensaios cujos v rios par metros calculados podem ser observados no Anexo H 3 3 8 AN LISE ELEMENTAR C N He S Esta an lise permite determinar os teores de Hidrog nio H Azoto N e Carbono C contidos na massa dos pellets produzidos atrav s da queima do produto Estas s o realizadas num equipamento existente no LCR do CVR denominado de analisador multi elementar da marca LECO modelo TRUPSEC CNC apresentado na Figura 3 6 62 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Procedimento Experimental Figura 3 6 Analisador multi elementar com pormenor da pe a onde se colocam as amostras Antes de iniciar um lote de ensaios necess rio calibrar a m quina assim como assegurar que as linhas de gases de alimenta o est o isentas de algum contaminante Neste tipo de ensaios as amostras s o embrulhadas em folhas de estanho com ajuda de um suporte para que a sua dimens o m xima seja a de cada orif cio do porta amostras e assim garantir que est
58. a na agrega o das part culas pois ao aquecer a lignina da madeira fica com alguma plasticidade No entanto por vezes usam se aditivos de colagem natural como o milho para facilitar o processo de prensagem e melhorar o equil brio energ tico assim como a resist ncia dos pellets 63 Posteriormente deve ser assegurado o processo de arrefecimento para que a lignina da biomassa endure a e os pellets adotem a sua forma r gida t pica Se nesta etapa resultar a produ o de quantidades significativas de finos ent o os pellets devem ser peneirados e os finos reenviados novamente para a fase de peletiza o Uma vez arrefecidos os pellets podem ser armazenados em silos aqueles que s o para venda a granel ou embalados em sacos de 15 kg ou big bags de 500 a 1000 kg O armazenamento quer na f brica ou no cliente deve ser efetuado num local seco de modo a manterem a sua durabilidade fruto do baixo teor de humidade 2 3 2 CERTIFICA O Anteriormente na Europa poucos paises possu am normas espec ficas para os biocombust veis s lidos com exce o da ustria Su cia e Alemanha que dispunham de normas internas A inexist ncia desses diplomas constitui um constrangimento na transa o de pellets entre os v rios pa ses pois as suas caracteristicas e normas variavam de pais para pais Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 33 Revis o Bibliogr fica Co
59. acional ainda provis rio transmitido pela Dire o Nacional de Gest o Florestal Este valor tem vindo a diminuir ao longo dos anos sendo que em 2005 a rea florestal correspondia a 38 do uso do solo 28 Na Figura 2 1 pode se visualizar a percentagem da distribui o da rea por uso do solo no territ rio nacional 28 16 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Revis o Bibliogr fica Outros Figura 2 1 rea por uso do solo em Portugal Continental em 2010 Na parcela outros inclui se os terrenos improdutivos com grau de coberto florestal inferior a 10 as guas interiores estu rios rios lagoas albufeiras salinas entre outros e o uso urbano terrenos com constru es edificadas pelo homem onde se verificou um crescimento significante resultado da substitui o de reas florestais e agr colas Analisando agora a distribui o de rea por esp cie florestal no territ rio nacional continental no ano de 2010 o eucalipto dominado pela esp cie Eucalyptus globulus era a principal ocupa o florestal com uma rea de 812 mil hectares seguido do sobreiro com 737 mil hectares Na terceira posi o vem o pinheiro bravo com uma rea de 714 mil hectares que sofreu uma acentuada diminui o sendo que em 2005 esta era a esp cie mais predominante com 795 mil hectares Em contrapartida a rea de eucalipto nos ltimos anos sofreu um aumento de
60. ade do Minho Guimar es Portugal 63 LOU O I Valoriza o da biomassa florestal proveniente da doen a de nem todo de pinheiro para produ o de peletes Grau de Mestre em Bioenergia Universidade Nova de Lisboa 2008 64 PINTO A FERREIRA M VILARINHO M TEIXEIRA J CASTRO F Produ o de CDR a partir de res duos industriais e de biomassa CVR Valoriza o de Residuos publica o mensal n 12 Novembro 2008 65 NIELSEN Niels et al 4mportance of temperature moisture content and species for the conversion process of wood residues into fuel pellets Wood and Fiber Science 41 4 pp 414 425 Society of Wood Science and Technology 2009 66 Norma EN 14961 2010 Solid biofuels Fuel specifications and classes Part 2 Wood pellets for non industrial use 2010 67 ANPEB Associa o Nacional de pellets Energ ticas de Biomassa URL http www anpeb pt H home mainPage acedido em Junho de 2013 68 MENDES Cl udia Normas e qualidade dos biocombust veis s lidos Workshop Biocombust veis S lidos Produ o Qualidade e Utiliza o no Mercado de Calor Centro da Biomassa para a Energia 104 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira Refer ncias Bibliogr ficas 69 European Pellet Council Handbook for the Certification of Wood Pellets for Heating Purposes pode ser consultado em http www ENplus pellets eu wp content uploads 2012 01 ENplus H
61. ado de corti a e partindo do princ pio que ser a pr pria empresa a produzir pellets n o ser acrescentado um valor relativamente aquisi o da mat ria prima Para o c lculo do custo do serrim de pinho atrav s da equa o 5 2 5 2 assumiu se um valor entre os 7 a 13 m e uma densidade aparente na ordem dos 250 kg m 3 CustOserrim m kg 5 2 250kg Assumindo um valor de 10 m obt m se um pre o 0 05 kg para o serrim Acrescentando este valor ao custo dos gastos energ ticos ser poss vel obter um custo m dio de produ o Na Tabela 5 2 pode se visualizar o custo de produ o para os pellets produzidos com 70 de serrim e 30 de granulado de corti a e assumindo um custo de O para o granulado de corti a Tabela 5 2 Custo de produ o dos pellets 70S 30GC Custo de EE Custo de serrim Custo Total Pellets 70S 30G 0 04 kg 0 05 kg 0 09 kg A produ o dos pellets 70S 30G aufere um custo m dio de produ o de aproximadamente 0 09 kg na instala o experimental usada o que corresponde a uma capacidade de peletiza o de 60 kg h e um gasto de 5 4 h ou seja 950 m s 88 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Avalia o Econ mica Caso o trabalho desenvolvido seja implementado a n vel industrial e a empresa pretenda produzir o produto necess rio a implementa o de uma linha in
62. al Figura 3 11 Analisador de gases acoplado caldeira Este aparelho apresenta um monitor para cada g s permitindo a visualiza o imediata dos valores reais de emiss o correspondentes Os dados de CO e NO s o dados em ppm partes por milh o enquanto os relativos a CO e O obtidos em percentagem Antes de se iniciar a combust o necess rio calibrar o aparelho para a obten o de uma leitura fi vel O equipamento encontra se calibrado quando s o obtidos valores de 5000 ppm de CO 10 de CO 20 de O e 500 ppm de NO Quando terminado o ensaio os dados obtidos pelo sistema de aquisi o e controlo dos dados s o guardados em formato Excel Nesses dados encontram se os valores medidos a cada segundo gerados durante o ensaio de combust o ANALISADOR DO CVR Com o equipamento existente no CVR poss vel n o s medir a concentra o e o caudal dos mesmos gases que os medidos pelo equipamento descrito assim como as emiss es de SO de part culas totais em suspens o Pts e de compostos org nicos vol teis COV s Este sistema de medi o formado por um conjunto de equipamentos nomeadamente e Amostrador isocin tico TCR Tecora Isostack Basic e Analisador de gases Testo 350 XL com capacidade para medir concentra es em tempo real de 02 CO NO NO NO SO H S e efetuar o c lculo do teor de CO e Bomba de amostragem Gilian 3500 e Sacos de amostragem para COV s Tedlar de 5 litros e
63. al of quality ENplus A2 These pellets have a production cost of 0 09 kg considering electric power and raw materials In the market this biofuel has an average cost of 0 23 kg The implementation of a production line for this product with automatic pelleting and packing system can cost around 170 000 Finally a data sheet is also presented which contains the main features of the product and some recommendations for its use Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira V ndice NDICE 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 3 1 2 1 3 ZA 2 1 1 2 1 2 2 1 3 2 1 4 2 1 5 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 3 2 2 4 2 3 2 3 1 2 3 2 2 3 3 2 3 4 2 3 5 2 3 6 3 3 1 3 2 3 2 1 3 2 2 INTRODUCA O Senone n o a a a a SM ter 1 ENQUADRAMENTO ua terra Duo EM tre tre tre tre eee eee 1 BIOMASSA E E lato EEEE AA A le Blah titan tata 4 TIPOS E TECNOLOGIAS DA CONVERS O DA BIOMASSA cssscsscssseesseesseesseessees 6 SITUA O ATUAL DO USO DA BIOMASSA eternas 10 6 58 OSARA en ot aa as eA a O a o a o T 12 ESTRUTURA E ORGANIZA O DA DISSERTA O temem 13 REVIS O BIBHOGRARICA Sera ial ial A a Sati 15 BIOMASSA FLORESTA lorii ee Bro can eee Ree ere ee ee 15 RECOLHA DA BIOMASSA FLORESTAL cisnes 15 SITUA O NACIONAL DA BIOMASSA FLORESTAL 16 COMBUST O DABIOMASSA cx ra va ar a Na a 19 POLUENTES ATMOSFERICOS esomicutencs td aceisite a wast iu
64. alhada sobre a composi o dos pellets nomeadamente sobre as mat rias primas usadas e a respetiva percentagem incorporada 70 serrim de madeira de pinho e 30 granulado de corti a Vantagens importante real ar as vantagens que este combustivel tem face aos combust veis f sseis com realce para as quest es econ micas e ambientais que sensibilizam uma parte significativa dos clientes Alem disso tamb m se destacam os beneficios dos pellets obtidos com granulado de corti a face aos pellets tradicionais nomeadamente o maior poder calorifico que det m Caracter sticas t cnicas constituem um dos pontos mais importantes que n o pode deixar de ser mencionado nesta ficha Optou se por indicar apenas o valor dos par metros mais importantes do ponto de vista do utilizador nomeadamente o teor de humidade o teor de cinza e de finos a densidade a granel a durabilidade mec nica e o poder calor fico PCI e Manuseamento e armazenamento relevante expor informa o face aos cuidados a ter durante o manuseamento dos pellets de modo a evitar a produ o de finos e durante o Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 93 Ficha de Produto armazenamento dos mesmos o qual dever ser assegurado num local seco de modo a evitar ganhos de humidade Recomenda es de utiliza o importante informar os clientes que os pellets devem ser empregues em equip
65. amentos pr prios para a utiliza o deste combust vel pois caso contr rio o efeito esperado deste produto pode n o ocorrer O modo de utiliza o aquele que o fabricante do equipamento indica No entanto deve se referir algumas recomenda es de utiliza o como a ventila o do local e o uso de mascara respirat ria e culos principalmente em casos onde seja prop cia a forma o de poeiras Esta situa o ser mais expect vel que ocorra aquando da compra de pellets a granel Informa es de seguran a embora n o sejam conhecidos riscos e perigos para a sa de humana deve se real ar algumas informa es de seguran a nomeadamente referir que caso haja inala o de grandes quantidades de p se deve abandonar o local e ocupar uma zona com ventila o e ar fresco e que em caso de contacto com olhos deve se lavar com gua abundante para evitar irrita o e vermelhid o e Certifica o neste ponto apenas se indica que este produto cont m os par metros dentro dos padr es de certifica o ENplus uma vez que ainda n o est formalizada a sua comercializa o Outras informa es aqui faz se referencia ecologia da embalagem pois no caso dos pellets serem comercializados em sacos de 15 kg importante a reciclagem da embalagem sendo que para tal necess rio que o utilizador a coloque no respetivo ecoponto amarelo pois s assim se pode referir que este produto ecologicamente amigo do ambi
66. andbook 2 0 pdf 70 ALAKANGAS E New european pellets standards European pellets conference 2010 pode ser consultado em http www biointernational ru sites default files Alakangas_Pellet_standard_EN14961 1 pdf 71 WERKELIN Johan Ash forming elements and their chemical forms in woody biomass fuels Finlanda 2008 72 FILBAKK Tore JIRJIS Raida NURMI Juha HOIBO Olav 7he effect of bark content on guality parameters of Scots pine pellets Biomass and bioebergy 35 pag 3342 a 3349 2011 73 ABREU Pedro Investiga o Experimental da Taxa de Forma o de Dep sitos na Co Combust o de Carv o com Biomassa Disserta o para obten o do Grau de Mestre em Engenharia Mec nica Universidade T cnica de Lisboa 2009 74 BIEDERMANN Friedrich OBERNBERGER Ingwald Ash related Problems during biomass combustion and possibilities for a sustentainable ash utilization Austria 75 Norma CEN TS 15370 1 Solid fiofuels method for the determination of ash metlting behavior Part1 Characteristic temperatures method 2006 76 BioNorm II Pre normative research on solid biofuels for improved European standards Report on ash melting behavior 2007 77 Norma ISO 540 1995 Solid mineral fuels Determination of fusibility of ash High temperature tube method 78 Dedu es IRS 2013 Despesas Equipamentos de Energias Renov veis URL http declaracoesirs blogspot pt p deducoes irs html acedido em Junho de 2013 79
67. anto a sua produ o interna n o suficiente pelo que tem necessidades de importa o sendo um dos pa ses com interesse na comercializa o de pellets por parte de Portugal Em contrapartida a Alemanha o maior produtor de pellets na UE sendo que parte da sua produ o tem como fim a exporta o Fora da UE o Canad representa um dos maiores produtores de Pellets com um elevado consumo e exporta o Em 2012 Portugal produziu cerca de 690 000 toneladas de pellets face a um consumo interno de apenas 73000 toneladas 66 Portugal possui uma capacidade instalada supondo uma produ o continua de 24 horas e 365 dias por ano de 904 000 toneladas de produ o de pellets sendo que parte desta produ o para exporta o de alguns pa ses europeus nomeadamente para o Reino Unido As unidades de produ o nacional centram se essencialmente na zona norte acima do rio Douro e na zona centro entre os distritos de Viseu e Leiria 66 No Anexo B est o representadas as maiores empresas de Pellets em Portugal assim como a respetiva localiza o 44 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Revis o Bibliogr fica 2 3 6 PELLETS DE CORTI A Embora a maior parte dos pellets existentes no mercado tenham origem na madeira j poss vel encontrar pellets com incorpora o de subprodutos de corti a quer na sua totalidade quer em mistura com outro tipo de biomassa e em
68. ao kPa 02 C02 N2 H20 Velocidade do Escoamento m s Caudal efectivo m3 h Ensaio 1 09 04 2013 10 09 10 39 Circular 0 15 0 02 10 98 50 292 333 98 6 9 4 6 56 84 4 2 269 Ensaio 2 18 04 2013 10 56 11 21 Circular 0 15 0 02 10 99 60 296 306 2 99 82 3 8 240 Ensaio 3 30 05 2013 15 19 15 40 Circular 0 15 0 02 99 40 297 311 2 99 51 2 3 143 Ensaio 4 26 06 2013 15 19 15 40 Circular 0 15 0 02 10 99 40 307 317 2 99 54 3 6 229 118 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da industria corticeira Anexos ANEXO J Ficha de produto FICHA DE PRODUTO 1 Descri o do produto Os pellets s o um combust vel renov vel ecol gico e natural livre de contamina es e aditivos Apresentam emiss es de CO baixas que podem ser anuladas pelo contributo que as rvores em vida t m aquando da realiza o da fotossintese contribuindo para a redu o do efeito de estufa S o produzidos atrav s de serrim de madeira e de granulado negro de corti a permitindo a gest o de residuos derivados de empresas do ramo da transforma o de madeira S o usados essencialmente no setor dom stico e de servi os para o aquecimento de edif cios atrav s de caldeiras salamandras e queimadores de pellets Tamb m podem ser empregues na produ
69. ara ajuste do teor de humidade O processo de secagem pode ser efetuado de forma natural ou atrav s de secadores A primeira op o tem a vantagem da redu o dos custos energ ticos mas como desvantagens apresenta elevados tempos de secagem ocupa o de grandes espa os e dificuldades na regula o do teor de humidade Estas etapas podem ser opcionais quando a mat ria prima j se encontra na forma de serradura e sem 32 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira Revis o Bibliogr fica excesso de humidade O passo seguinte passa pela moagem fina de toda a mat ria de forma a uniformizar a granulometria dimensional do serrim fator que ir influenciar a densidade do pellet final Garantidas estas etapas procede se peletiza o do material Esta opera o consiste na prensagem da mat ria prima por a o de rolos seguida da extrus o atrav s de uma matriz perfurada com orif cios circulares saida da matriz a mat ria prensada cortada por facas ajustadas a uma medida de forma a obter se um produto final com as dimens es pretendidas De um modo geral este processo ocorre a temperaturas elevadas que podem atingir 110 130 C consequ ncia da fric o e da press o na ordem dos 210 a 450 MPa causadas pela for a dos rolos sobre a matriz 65 Em geral ambos os componentes matriz e rolos s o em a o A temperatura elevada que se atinge durante o processo ajud
70. as mat ria prima espera se que os pellets de corti a excedam os valores limites de alguns par metros estabelecidos na legisla o nomeadamente ao nivel do teor de cinzas Por essa raz o foram produzidos pellets com mistura de serrim e corti a de forma a se conseguir um produto com todos os par metros dentro dos limites expressos na legisla o A percentagem de 30 e 70 surge como um valor interm dio arredondado para facilitar os c lculos na produ o entre os 50 e 100 A decis o de se iniciar a produ o com os pellets virgem de 50 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira Procedimento Experimental ambas as mat rias fundamentada na observa o do comportamento de cada mat ria no ato da peletiza o mais concretamente na humidade pretendida para o processo e na aglomera o de cada uma 3 2 1 PELETIZADORA Todos os pellets fabricados durante o processo foram produzidos numa peletizadora existente no CVR da marca Oliotechnology e modelo GR150E2 apresentada na Figura 3 3 A alimenta o da mat ria prima realizada manualmente por um alimentador que possui uma forma c nica embora a institui o j tenha efetuado alguns estudos para um projeto de alimenta o autom tica Parafuso de ajuste dos rolos da matriz Alimentador Sa da dos pellets Figura 3 3 Peletizadora Na parte inferior do alimentador encontra se a matriz que
71. as entram na m quina sem correr o risco de ficarem presas Para al m disso os pellets como qualquer outro tipo de material a analisar neste equipamento t m de ser moidos de modo a ficarem reduzidos a p caso contr rio n o caberiam no porta amostras As etapas para a execu o destes ensaios encontram se enumeradas abaixo 1 Calibra o da m quina 2 Ensaio de brancos para limpeza e descontamina o a An lise de um produto padr o da EDTA cujos valores de H N e C se encontram fixos na embalagem b Verifica o dos resultados 3 Prepara o das amostras a Pesagem das folhas de estanho na balan a anal tica b Coloca o das amostras nas folhas de estanho e moldagem com ajuda de um tubo de modo a obter a dimens o dos orif cios do porta amostras c Fecho das folhas com as amostras em forma tipo rebu ado d Pesagem das folhas mais as amostras 4 Coloca o das amostras na m quina na posi o indicada pela seta Figura 3 6 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 63 Procedimento Experimental 5 Introdu o do valor da massa de cada amostra no programa instalado num computador e inicia o da an lise 6 Verifica o dos resultados atrav s do programa A determina o do teor de enxofre foi realizada em laborat rio externo ao CVR no analisador CTS da marca LECO modelo CS 200 3 3 9 COMPOSI O QU MICA DOS PELLETS E CINZAS A d
72. assa do cadinho com a massa da amostra calcinada Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 57 Procedimento Experimental A discri o dos c lculos efetuados para cada ensaio realizado para as diferentes formula es de pellets podem ser consultados no anexo E 3 3 3 MAT RIA VOL TIL O procedimento do m todo para a determina o do teor de mat ria vol til contida nos pellets o mesmo do das cinzas apenas difere nos par metros da temperatura e dura o do processo As etapas para o procedimento s o 1 Prepara o dos cadinhos limpeza 2 Pesagem dos cadinhos numa balan a anal tica 3 Coloca o de uma pequena quantidade de amostra em cada cadinho de modo a cobrir apenas o fundo Pesagem dos cadinhos com as amostras Coloca o dos cadinhos com as amostras no forno a 900 C durante cerca de 7 minutos Extra o das amostras em cinzas do forno e posterior arrefecimento Pesagem dos cadinhos com as amostras calcinadas Oe O Ol a Determina o do teor de mat ria vol til equa o 3 6 O teor de Mat ria Vol til dado pela diferen a entre a rela o da massa de gua perdida e da mat ria original e o teor de humidade calculado anteriormente MV ms x 100 H 3 6 ma m4 Onde my corresponde a massa do cadinho m corresponde massa do cadinho com a massa da amostra original ma corresponde massa do cadinho com a
73. asso que o mais barato a lenha seguida dos pellets Apesar da lenha ser mais barata e tamb m ecol gica os pellets t m maior facilidade de armazenamento numa habita o para al m de poderem ser alimentados automaticamente na maioria dos equipamentos 2 3 5 PRODU O E CONSUMO Embora os pellets j se encontrem no mercado desde a d cada de 90 s nos ltimos anos que come aram a ser procurados e comercializados em grande escala e nas grandes superf cies O elevado custo do g s propano e o gradual aumento do pre o que o gas leo usado no setor dom stico tem sofrido levou a que novos fabricantes apostassem na produ o de pellets inserindo este biocombust vel no mercado numa maior escala e a pre os mais competitivos Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 43 Revis o Bibliogr fica Atualmente a Europa considerada como o maior produtor e consumidor de pellets do mundo Na Tabela 2 9 encontram se representados os maiores produtores e consumidores da uni o europeia com valores de consumo e produ o referentes ao ano de 2010 82 Tabela 2 9 Consumo e produ o de Pellets na Uni o Europeia em 2010 82 Consumo ton x1000 Produ o ton x1000 Sui a 2200 1645 Dinamarca 1600 180 Alemanha 1200 1750 B lgica 920 286 Holanda 913 120 It lia 850 600 ustria 660 850 Fran a 400 495 A Su a o maior consumidor europeu de pellets no ent
74. axter T R Miles Jr T R Miles Combustion properties of biomass Fuel Processing Technology 54 17 46 1998 10 ROSAS C tia Aproveitamento de biomassa agricola em Portugal Situa o de refer ncia Departamento T cnico da CONFAGRI 11 MCKENDRY Peter Energy production from biomass part 1 overview of biomass Bioresource Technology July 2001 12 Bioenergia manual sobre tecnologias projecto e instala o 2004 13 F rum Portal das Energias Renov veis URL http www portal energia com category energias energiabiomassa acedido em Junho 2013 100 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira Refer ncias Bibliogr ficas 14 AZEVEDO T ARA JO J COELHO P e outros Projeto NewBiodiesel Desenvolvimento de um equipamento de baixo custo para produ o de biodiesel em pequena e m dia escala CVR Valoriza o de residuos Publica o semestral n 12 Novembro de 2008 15 TEIXEIRA Jos Bioetanol Desenvolvimento de processos fermentativos para a produ o de bioetanol CVR Valoriza o de res duos Publica o semestral n 13 Junho de 2009 16 TEIXEIRA Jos Carlos FERREIRA Manuel Eduardo e outros Caracteriza o de res duos e de produtos bioenerg ticos CVR Valoriza o de res duos Publica o semestral n 14 Dezembro de 2009 17 Tonelada de Lenha http quintadosmoinhos wordpress com 2006 12 15 tonelada de lenha acedido
75. ccccessccssececsseceseseecsseeecsseeessesseneeessnees 108 Anexo B Lista de empresas nacionais produtoras de pellets 109 viii Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira ndice Anexo C Pre os atuais de pellets de corti a ccccccccecsscccsssecssesecsececseeecssesecseeeesseessaeeecanees 110 Anexo D Teor de humidade 000 eee eeeesccsteeeseeeeneeeeeceeeneecaesneesaesneetaeseaesaeneaeeseneaesnanenetaneeneeas 111 Anexo Es Fio pa ees 6 pas ee a RO E A E A E E E RR 113 Anexo F Massa vol mica APparente ccccccccccecsscssscecsseeecsseecseeecseeesseeecsseeecssaeeesseessseesesatess 115 Anexo G Durabilidade Mec nica asasauesenasanes o ire Lenesa manaus naganas ana gasaMenaman amas EpEamas ana o 116 Anexo H Teor de finos ssa rag Ens na Pag ASS 117 Anexo Par metros utilizados durante os ensaios de combust o 118 Anexo Fichavde prod LO o a etc Me a len oe Me lo E EE 119 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira ix ndice de Figuras NDICE DE FIGURAS Figura 1 1 Metas Portuguesas para 2020 e sua evolu o 2 2 Figura 1 2 Evolu o do consumo de energia renov vel na produ o de eletricidade e no setor A amp A Figura 1 3 Esquema da convers o da biomassa em energia c cccccccceseceesscecsescecsseeessseecseeeeeaes 6 Figura 1 4 Biocombust veis s lidos a Lenha toros
76. ciado a uma consequente quantidade de finos inferior Quanto combust o tanto estes pellets como os de serrim apresentam um bom rendimento na ordem dos 90 Em contrapartida estes pellets induzem maiores quantidades de cinza embora menos suscet veis de formar aglomerados devido ao elevado ponto de fusibilidade que esta mat ria apresenta Outra grande desvantagem deste tipo de pellet prende se com o elevado teor de alguns poluentes que geram a n vel das emiss es gasosas nomeadamente do mon xido de carbono e xidos de azoto significativamente superiores aos registados na combust o dos pellets de serrim Tendo em conta os par metros f sicos e qu micos dos pellets e os valores limite permitidos na legisla o poss vel agrupar as diferentes formula es pelas tr s classes da certifica o ENplus Desta Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 97 Conclus o forma os pellets GC e 30S 70G podem ser agrupados na classe EN B devido ao elevado teor de cinza de ambos que se situa entre 1 5 e 3 e de enxofre nos pellets GC que se encontra acima de 0 03 valor limite da ENplus A2 Adicionalmente os pellets 70S 30G s podem ser inseridos na classe ENplus A2 tamb m devido ao teor de cinza acima dos 0 7 sendo que pelo valor de todos os outros par metros podia ser agrupado na classe ENplus Al Quanto s emiss es de poluentes gasoso
77. consumo da biomassa em diferentes reas assim como a quantidade consumida no ano de 2010 segundo dados fornecidos pelo ICFN Institui o da Conserva o da Natureza e das Florestas Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 21 Revis o Bibliogr fica Tabela 2 4 Consumo de biomassa florestal no ano de 2010 pelos diferentes tipos de consumidores 35 Consumidor Ton Centrais El tricas 1 208 084 55 29 Centrais Co Gera o 715910 32 76 Pellets 126 000 5 77 Cimenteiras 35 000 1 60 Outras 50 000 2 29 Exporta o 50 000 2 29 Total 2 184 994 100 A produ o de energia el trica em centrais dedicadas a biomassa apresenta uma menor efici ncia face s centrais t rmicas com recurso a combust veis f sseis devido ao baixo poder calorifico e variabilidade do teor de humidade e heterogeneidade que esta apresenta 24 J as centrais de cogera o que produzem simultaneamente energia t rmica e el trica apresentam maior efici ncia at 80 quando recorrem ao uso da biomassa como combust vel A ind stria de fileira florestal e as que requerem grandes necessidades de calor e eletricidade s o potenciais utilizadores para centrais a cogera o assim como a ind stria transformadora que diariamente produz elevadas quantidades de residuos pass veis de combust o 24 Em 2005 existiam apenas duas centrais termoel tricas em funcionamento a biomassa floresta
78. ctdectioteatiarstaterdichcidechdsctdholdbctdadtchaldatiudtccsttoadcbdust dudtdeet dh ctetOes 51 Figura 3 4 Matriz da peletizadora ccccccccssscssscessececssececseeecseeecsseeecseecsseeeccseeecsseessseescnstesens 52 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira xi ndice de Figuras Figura 3 5 MiStuiradOraesssc ciscssscesscsbanvevesentiarsssravssenacensas DA dn uam ERA HO Na sa sam LR AoA 54 Figura 3 6 Analisador multi elementar com pormenor da pe a onde se colocam as amostras 63 Figura 3 7 Fases do processo de fusibilidade de cinzas 75 65 Figura 3 8 Caldeira utilizada para os ensaios de combust o dos pellets 66 Figura 3 9 Esquema da instala o do sistema de queima A Alimentador B Caldeira C Balan a D Sistema de aquisi o de dados E Analisador de gases NOx F Analisador de gases CO CO O3 G Permutador de calor H Chamine cccccccccccscccsssccssseecssececssececseeecseeeeceseeeeesessueescsseeesaeeesseesenas 67 Figura 3 10 Res duo carbonoso presente na cinza derivada do ensaio 3 70 Figura 3 11 Analisador de gases acoplado Cald ira cccccscccsscecssscessssecsseeecsseecsetecsneeees 73 Figura 3 12 Analisador de gases fixo na chamin cccccccscecsscecssscecsseeeseeecseeeceseeeseeeesseeeens 74 Figura 4 1 Concentra o de CO e 02 medida nos pellets SP 81 Figura 4 2 Concentra o de CO e 02 medida nos pellets
79. cultura do Desenvolvimento Rural e das Pescas Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 101 Refer ncias Bibliogr ficas 28 6 Invent rio Florestal Nacional reas dos usos do solo e das esp cies forestais de Portugal continental Resultados preliminares Instituto da Conserva o da Natureza e das Florestas Lisboa Fevereiro 2013 29 Biomassa e Energias Renov veis na Agricultura Pescas e Florestas Ponto da situa o Minist rio da Agricultura do Desenvolvimento Rural e das Pescas 2005 30 PINTO Jo o Caracter sticas da cinza de combust o de biomassa em leito fluidizado Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente Universidade de Aveiro 2011 31 FERREIRA Marta Consumo Dom stico de Biomassa Lenhosa e Emiss es Atmosf ricas na Cidade de Bragan a Disserta o apresentada Escola Superior Agr ria de Bragan a para obten o do Grau de Mestre em Tecnologia Ambiental Instituo Polit cnico de Bragan a 2012 32 WAKELIN Tony BEAUCHEMI Paul TAMPIER Martin Emissions from Wood Fired Combustion Equipment Envirochem Services INC 2008 33 HORTA Carmo LUPI Samuel ANJOS Of lia ALMEIDA Jos Avalia o do potencial fertilizante de dois res duos da ind stria florestal Escola Superior Agr ria Castelo Branco 2010 34 FERNANDES U COSTA M Potential of biomass residues for energy production and utilization in a region of Portugal Instituto Superior T
80. d cork and wood flour mainly pine 100 granulated cork and pine sawdust and 30 granules and 70 sawdust and vice versa Throughout this thesis the methods and the experimental variables of the pellet production process are presented as well as a description of the tests and analyses performed to determine the main characteristics of the pellets elemental analysis moisture mechanical durability are given percentage thin ash content bulk density LHV Lower Heating Value and chemical composition Combustion tests were also performed with all the pellets fabricated including analysis of gaseous emissions of major pollutants analysis of the ash to determine their point of fusibility and chemical elements oxides that constitute them and analysis of combustion efficiency Of all parameters the ash content and the gaseous emissions were the most critical above the limit values imposed by legislation especially in pellets with 100 and 70 of cork These two formulations had ash content between 1 5 and 3 and carbon monoxide concentrations well above the 500 mg N m On the other hand the pellets with higher cork content had greater Lower Heating Value LHV higher mechanical durability and lower fine content After analysis and interpretation of the results we identified the pellets with a percentage of 30 granulated cork as those with greater marketing potential This is in accordance with the legal technical requirements with the se
81. de NOx e SO respetivamente Em termos do elemento hidrog nio a sua percentagem baixa e n o varia muito entre os diferentes tipos de pellets embora aqueles que possuam um maior teor s o aqueles que possuem maior percentagem de serrim Relativamente ao teor de cloro Cl e de f sforo P os valores mais elevados registaram se nos pellets que possuem maior quantidade de granulado de corti a na sua constitui o Em rela o aos restantes elementos qu micos todos os valores se encontram abaixo dos limites embora relativamente ao teor de Hg merc rio este facto n o pode ser confirmado nem desmentido visto que o resultado obtido em todos os pellets indica apenas que o seu teor inferior a 0 2 valor limite de dete o do equipamento utilizado Segundo a literatura quando se verifica um elevado teor de Ca e K e um reduzido teor de Si a rea o entre os dois primeiros pode levar forma o de um revestimento constitu do por silicatos de pot ssio fundidos na superf cie das particulas do leito do queimador 74 Em todas as tipologias de pellets analisadas estes valores s o os que se encontram em maior abund ncia embora a percentagem mais acentuada seja verificada nos pellets GC e 30S 70G ou seja nos que possuem maior por o de granulado de corti a Na Tabela 4 3 pode se visualizar os resultados obtidos para os restantes elementos qu micos para cada formula o de pellets Produ o de Pelle
82. de enxofre essencialmente SO 31 O mon xido de carbono CO assim como os hidrocarbonetos e os COV s compostos org nicos vol teis e part culas n o queimadas s o produtos derivados de combust o incompleta resultado de uma insufici ncia de comburente oxig nio para a queima completa de todo o combust vel 9 31 A forma o de CO causada pela combust o incompleta dos tomos de carbono ao passo que a presen a de COV s indica a quebra incompleta de componentes org nicos 32 Para al m dos gases tamb m resultam res duos carbonosos e cinzas ou seja res duos compostos por xidos no estado s lido temperatura ambiente As cinzas provenientes de biomassa florestal podem ter como destino a agricultura onde podem ser usadas como fertilizante de solos para cultivo de planta es visto serem ricas em F sforo P Azoto N e Pot ssio K Esta solu o tem como vantagem o fornecimento de nutrientes ao solo atrav s de fontes biol gicas ou um potencial uso como corretivo dos solos especialmente quando h elevados teores de Ca e Mg 23 20 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Revis o Bibliogr fica No entanto pode ter como inconveniente uma m nutri o quando cont m grandes quantidades de inertes ou baixo conte do de nutrientes em compara o ao de metais pesados Para al m disso quando as cinzas possuem elevados teores de c lcio Ca
83. du o de aglomerados ou valorizados energeticamente em fun o da sua granulometria ou das necessidades das empresas que os originam Para tal s o triturados em diferentes granulometrias conforme o tipo de valoriza o nomeadamente em p de corti a com granulometrias inferiores a 0 25 mm ou em granulados de corti a com dimens es entre 0 25 e 22 4 mm 38 58 O p de corti a pode resultar de v rias situa es nomeadamente da tritura o de processos de limpeza da separa o granulom trica dos granulados e do acabamento de pain is placas de aglomerados e isolamentos bem como das opera es de corte e lixamento Este p com granulometrias inferiores a 0 25 mm tem como destino a valoriza o energ tica atrav s da sua queima em caldeira a aglomera o a prepara o de carv es ativados adsor o de poluentes entre outras aplica es 41 O granulado essencialmente empregue no fabrico de placas de isolamento t rmico ac stico e antivibr tico argamassas e bet es de baixa massa vol mica e em aglomerados para pavimentos e revestimentos 38 58 2 2 4 PRODU O DE GRANULADO NEGRO NAS EMPRESAS QUE PROCESSAM CORTI A Numa empresa de produ o de discos de corti a natural com dimens es de 35x6mm 35 mm de di metro e 6mm de espessura para as rolhas de champanhe e 26x6mm 26 mm de di metro e 6 mm de espessura para a rolha de vinho t cnica 1 1 um disco na parte superior da rolha e outro na zona inf
84. dustrial para a produ o dos pellets paralelamente ao processo produtivo atualmente implementado 5 1 EXEMPLO DE LINHA DE PRODU O Ap s o pedido de or amentos a empresas do setor de venda de equipamentos para uma linha de produ o de pellets selecionou se como o equipamento mais adequado uma peletizadora da marca Nova Pellet modelo N MIDI apresentado na Figura 5 1 Para a escolha deste equipamento ponderaram se par metros como o custo e as funcionalidades do mesmo A linha de peletiza o selecionada inclu um refinador um silo de armazenamento uma peletizadora e um sistema de embalagem de sacos Figura 5 1 Linha de produ o de pellets 1 sistema de peletiza o 2 sistema de embalamento O refinador que se encontra ligado a uma tremonha atrav s de um sem fim pelo qual realizada a alimenta o uma pe a importante para a prepara o da mat ria prima Este respons vel pela tritura o do material at obten o da granulometria desejada Ap s passar a peneira com o aux lio Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 89 Avalia o Econ mica de um ventilador que atua em sistema de subpress o o material enviado para um silo com uma capacidade de armazenamento de 10 ms Neste processo de ventila o eliminada uma fra o das poeiras e finos indesej veis Por fim o material enviado do silo para a peletizadora atrav s de um
85. e em geral usada para caldeiras com capacidade superior a 8 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Introdu o 50 kW Para a sua tima utiliza o deve ser seca manual ou for adamente at valores de humidade na ordem dos 20 12 e Pellets consistem na densifica o da biomassa seca triturada e mo da at forma de serrim Estes apresentam tamanhos normalizados com 6 ou 8 mm de di metro e comprimentos entre os 3 15 e os 45 mm de acordo com a normaliza o europeia o que permite a sua utiliza o em caldeira pr prias e automatizadas O seu teor de humidade encontra se abaixo dos 10 inferior ao da lenha 12 e Briquetes s o obtidos atrav s da prensagem de serrim ou estilha com baixos ndices de humidade processo semelhante aos pellets S o usados em equipamentos com sistemas de alimenta o manual e apresentam dimens es compreendidas entre 20 e 100 mm de di metro e 30 a 300 mm de comprimento 12 Para a convers o dos biocombustiveis s lidos em energia el trica mec nica e t rmica existem v rios processos nomeadamente 4 13 Combust o consiste na queima completa da biomassa a temperaturas na ordem dos 800 a 1000 C utilizando para o efeito v rios equipamentos como fog es fornos caldeiras turbinas a vapor ou turbogeradores A combust o realizada com excesso de ar atmosf rico e dela resulta calor vapor de gua ci
86. e 34 da rea mundial de planta o de sobreiros e a maior produ o anual de corti a seguido pela Espanha Na Tabela 2 5 pode se visualizar a rea de montado e a produ o anual dos principais produtores mundiais deste recurso Tabela 2 5 Principais produtores mundiais de corti a e correspondente rea ocupada 45 rea total mundial Produ o anual mundial Hectares Toneladas Portugal 715 922 34 100 000 49 6 Espanha 574 248 27 61 504 30 5 Marrocos 383 120 18 11 686 5 8 Arg lia 230 000 11 9 915 4 9 Tun sia 85 771 4 6 962 3 5 Fran a 65 228 3 5 200 2 6 Italia 64 800 3 6 161 3 1 Total 2 119 089 100 201 428 100 Anualmente Portugal produz cerca de 100 mil toneladas de cortica o correspondente a aproximadamente 50 do total da produ o mundial Para al m de ser o maior produtor de corti a igualmente o maior exportador com uma quota de 60 das exporta es mundiais apresentando como principais destinos a Fran a 20 1 os EUA 15 6 a Espanha 11 a It lia 9 5 e a Alemanha 7 9 45 Adicionalmente Portugal assume a quarta posi o de importador de corti a para transforma o e posterior exporta o sob a forma de produtos essencialmente rolhas de corti a e material de constru o 46 Nas exporta es nacionais o setor da corti a respons vel por cerca de 2 do valor das exporta es totais de bens 46 De acordo com os dados fornecidos pela APCOR Associa o Portuguesa de Corti
87. e biomassa na parcela de energia prim ria o correspondente a 14 no total de energia consumida No consumo de energia final a biomassa apresenta uma parcela de 8 no total de energia final consumida o que equivale a cerca de 1 32 x 10 tep 22 Uma das raz es para a diferen a de valores entre o consumo de biomassa final e prim ria prende se com o rendimento dos equipamentos durante a convers o de energia A Figura 1 5 apresenta a percentagem de energia prim ria e final consumida nas diferentes formas de energia Consumo de Energla Prim ria Consumo de Energla Final Outros Biomassa no 8 29 0 pero 7 Biomassa i i Petr leo 7 83 49 44 Renovaveis Petr leo N 9 78 45 78 Renovaveis 25 31 Carv o 10 61 TS c G s Natural 0 38 sa G s Natural 19 74 8 75 Figura 1 5 Consumo de energia primaria e final no ano de 2011 22 10 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da industria corticeira Introdu o A maior parcela de biomassa consumida no setor de produ o de energia el trica seguida do setor de aquecimento e arrefecimento e em menor percentagem no setor dos transportes tal como j referido Esta fonte de energia prov m essencialmente da atividade florestal e agricola e de algumas ind strias transformadoras de produtos biodegrad veis Segundo uma estimativa de um estudo realizado em 2002 anualmente s o produzidas cerca de
88. e pellets de pinho para pellets de corti a fazem algumas altera es na caldeira por forma a promover uma combust o mais eficaz uma vez que estas se encontram reguladas para pellets com as caracteristicas exibidas pelos de serrim de pinho 84 46 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Procedimento Experimental 3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Para concretizar o estudo de incorpora o do granulado de corti a na produ o de pellets seguiu se a seguinte sequ ncia de trabalhos pr ticos Caracteriza o da mat ria prima Produ o de v rios tipos de pellets com diferentes por es das mat rias primas incorporadas An lise das principais caracter sticas qu micas e f sicas dos pellets produzidos Queima dos pellets finais obtidos e monitoriza o das emiss es gasosas geradas Caracteriza o das cinzas Todos os trabalhos experimentais relativos produ o dos pellets e respetivas an lises da mat ria prima e do produto final foram desenvolvidos nas instala es do CVR Centro para a Valoriza o de Res duos As tarefas relativas ao ensaio de combust o dos pellets foram realizadas numa caldeira existente nas instala es do DEM Departamento de Engenharia Mec nica da Universidade do Minho 3 1 CARACTERIZA O DA MAT RIA PRIMA Para a produ o dos pellets importante ter conhecimento das principais caracteristicas da mat ri
89. ei n 11 97 de 14 de Janeiro Di rio da Republica S rie A n 11 Minist rio da Agricultura do Desenvolvimento Rural e das Pescas 43 MATA Pedro Caracteriza o de comp sitos de cer mica corti a Grau de Metre em Engenharia Mec nica Universidade de Aveiro 2008 pag 17 44 C digo Internacional das Pr ticas Folheiras vers o 6 03 EUROPEAN CORK FEDERATION Celiege 45 APCOR Associa o Portuguesa da Corti a A produ o subericola URL http www apcor pt artigo php art 289 acedido em Junho de 2013 46 APCOR Associa o Portuguesa da Corti a Comercializa o de Produtos Portugueses de Corti a URL http www apcor pt artigo 292 htm acedido em Junho de 2013 47 APCOR Associa o Portuguesa da Corti a Industria Transformadora URL http www apcor pt artigo 290 htm acedido em Junho de 2013 48 MESTRE Ana CAMPELO M da Gra a SILVA Marta VELHINHO Ricardo Dossier info corti a Setor e materiais de corti a SUSDESIGN 2006 49 APCOR Associa o Portuguesa da Corti a Propriedades da corti a URL http apcor pt artigo propriedades cortica htm acedido em Junho de 2013 50 Amorim Isolamentos S A Natureza e tecnologia a solu o ideal Grupo Amorim pode ser consultado em http www apcmce pt apcemc 2012 Seminariolektonica2012 img Amorim pdf 51 GIL Luis As aplica es de corti a INETI pode ser consultado em http www winresources pt _docs aplicacoes_cortica pdf 52 Mercado vi
90. eiras esta tamb m tem como objetivo o aproveitamento do poder energ tico libertado pelo combust vel pelo que tem acoplado um permutador de calor onde ocorre a dissipa o do mesmo atrav s da recircula o da gua efetuada com recurso a uma bomba Figura 3 9 G Figura 3 9 Esquema da instala o do sistema de queima A Alimentador B Caldeira C Balan a D Sistema de aquisi o de dados E Analisador de gases NOx F Analisador de gases CO CO O G Permutador de calor H chamin Todos os sistemas acima descritos encontram se ligados a um sistema de aquisi o e controlo dos dados Este sistema composto por um chassis que funciona como uma placa onde todos os m dulos Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 67 Procedimento Experimental s o ligados um controlador uma placa de aquisi o m dulos de termopares de inputs anal gicos de inputs digitais e de outputs digitais Figura 3 9 D Atrav s do programa existente possivel selecionar um funcionamento autom tico ou manual A programa o deste sistema encontra se em linguagem LabVIEW 3 4 2 FUNCIONAMENTO DA CALDEIRA Todos os ensaios foram realizados com o mesmo procedimento em modo de funcionamento autom tico com apenas algumas altera es nos par metros de alimenta o dos pellets O primeiro passo consiste em ligar a caldeira e abrir as v lvulas de ar prim rio e
91. elsbiveentisentare 20 POTENCIAL ENERG TICO DA BIOMASSA FLORESTAL ssccssscssseesseessesssteeseeeees 21 DOOR or acc a a AA er ee 23 PRODU O NACIONAL DE CORTICA caes eae Cc a 24 PRINCIPAIS CARACTERISTICAS e APLICA ES DA CORTICA c sscssscssseesseesseeeees 26 RES DUOS DERIVADOS DA CORTICA sess sc cc c0e 2 tet0s sosssteest aster testa Sta daga fg 28 PRODU O DE GRANULADO NEGRO NAS EMPRESAS QUE PROCESSAM CORTI A 28 PELLETS METODOLOGIA DE PRODU O E POTENCIAL DE APLICA O 31 PROCESSO DE FABRICO tada ada an aa da a 32 CERTIFICA O iara sis ee ee ED oo TNR ES I nC CTE 33 CARACTER STICAS T CNICAS ecco a i a ties 35 POTENCIAIMENERGETICO DOS PELLETS 41 PRODU O E CONSUMO custa ss Ria aa Dad Ea E 43 PELLETS DE CORTI A suite toi bt ne Sect lata hibit A a beset hath 45 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL sis icici dete Ret Neate hls Menten ea its 47 CARACTERIZA O DA MAT RIA PRIMA 47 kVA NOAA E E E E aa a aa a tae 50 PECETIZADORAS S as ata eR a E TATT 51 PREPARA O DA MAT RIA PRIMA asso d ura cuueaie ance sek 53 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da industria corticeira vii ndice 3 2 3 PRODU O DOS PELLETS us saia a 55 3 3 M TODOS DE CARACTERIZA O sia ds 56 3 3 1 TEOR DE HUMIDADE css caseaic ira asa RAE 56 3 3 2 ORDENAR 57 3 3 3 MAT RIA VOLATIL csccccssesscssessessssesessssesseessesesssasssessecsssucaeseessausaesesetesaeeeeees 58 3 3 4 DENSIDADE
92. eneirada antes de ser submetida rota o Durabilidade Durabilidade ae ae Repetibilidade MA g ME 2 mec nica mec nica m dia 3 500 6 467 58 93 40 100 Serrim _ ooo AA A UOVOOUV 93 7 0 53 500 05 469 72 93 93 500 18 471 77 94 32 100 Granulado 94 2 0 26 500 29 470 58 94 06 500 01 480 85 96 17 70 Serrim 30 i Granulado 96 2 DIV O 30 Serrim 70 500 08 467 16 93 42 Granulado 93 4 0 06 500 52 467 86 93 47 116 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira Anexos Anexo H Teor de finos Teor de finos Massa amostra g 114 99 100 Serrim 125 67 93 64 124 24 100 Granulado 93 95 135 16 109 71 Toe ine 116 52 97 27 ee ee 88 01 massa amostra massa amostra retida massa amostra Massa amostra retida g 113 99 124 93 Teor de Finos 0 87 0 59 0 36 0 11 0 20 0 15 0 67 0 42 0 33 0 33 0 21 0 18 x 100 Teor M dio de Finos Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 117 Anexos Anexo Par metros utilizados durante os ensaios de combust o Par metros Data de amostragem Per odo de amostragem in cio fim min Sec o Di metro m rea m2 N mero de Pontos do plano de amostragem Altura m P Atmosf rica kPa T ambiente K T exaust o K P absoluta exaust
93. ente No Anexo J pode se visualizar um exemplar da ficha de produto elaborada para os pellets em quest o 94 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira Ficha de Produto 6 1 R TULO DA EMBALAGEM Como praticado pela maioria dos fabricantes os pellets desenvolvidos com granulado de corti a e serrim podem ser expostos para venda em sacos de 15 kg em big bags de 1000 kg e ou a granel No caso dos sacos de 15 kg a rotulagem da embalagem um aspeto importante que requer alguns cuidados de imagem e de sele o de informa o a colocar Na Figura 6 1 encontra se um exemplo de r tulo de um saco de pellets do fabricante Nova lenha do grupo JAF PT Pellets de madeira de alta qualidade Madeira de pinho 100 Madeira pura prensada sem qualquer aditivo Grande valor calor fico aproximadamente 4800 kcal kg 17500 kJ kg Baixo valor de cinzas 0 50 Baixo valor de humidade 6 61 Modo de utiliza o Queimar em equipamento pr prio para pellets Usar de acordo com as recomenda es do fabricante do equipamento Pellets 6 mm 15 kg Figura 6 1 exemplo de rotulagem de um saco de pellets da Nova Lenha Tal como noutros r tulos encontrados no mercado existem aspetos importantes que n o podem faltar na embalagem nomeadamente o nome do produto e do respetivo fabricante as principais
94. entre a temperatura da gua quente e a da gua fria para um mesmo instante O caudal m ssico de combust vel M comb obtido entre a raz o da massa total de pellets consumida m e a dura o do ensaio At como apresentado na equa o 3 13 3 k Meomp kg h Tico 3 13 Tendo o caudal massico de pellets e sabendo o poder calorifico PCI dos mesmos pode se calcular a pot ncia te rica fornecida Prornecida atrav s da equa o 3 14 Prornecida kW Mcomb X PCI 3 14 Na Tabela 3 6 encontram se descritos os valores de alguns par metros relevantes para o c lculo da efici ncia assim como os resultados obtidos para o c lculo da pot ncia e do rendimento t rmico Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 71 Procedimento Experimental Tabela 3 6 Rendimento da combust o para as diferentes formula es Ensaio Ensaio Ensaio 3 Ensaio 4 Serrim 2 GC 70S 30G 30S 70G Massa de combust vel consumido kg 5 6 2 6 2 1 2 3 Dura o do ensaio h 2 67 1 62 1 25 1 17 Caudal m ssico kg h 2 13 1 61 1 68 1 67 Pot ncia te rica fornecida kW 9 9 8 58 8 31 9 97 Pot ncia te rica til kW 9 0 7 35 7 88 6 83 Rendimento 90 85 85 7 94 8 68 5 Os par metros apresentados na tabela 16 face ao ensaio serrim n o correspondem aos dos pellets SP produzidos neste projeto Estes dados foram retirados de outro ensaio de combust o com pellets da m
95. erior resultam do processo de transforma o aparas de corti a desperd cios Estas podem ser comercializadas diretamente ou ser utilizadas para a produ o de granulado de corti a que se destina produ o das rolhas referidas anteriormente 59 28 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Revis o Bibliogr fica PROCESSO DE PRODU O DE DISCOS DE CORTI A PARA AS ROLHAS Ap s a rece o da mat ria prima a corti a sofre processos de prepara o e transforma o at obten o de pranchas com cerca de 14 de humidade O processo de fabrico dos discos engloba uma s rie de etapas que se encontram descritas abaixo e esquematizadas na Figura 2 7 1 Rabanea o As pranchas de corti a s o cortadas em tiras de 7 cm de largura Desta opera o resultam desperd cios de pequenas tiras de corti a designadas como apara tra o que ser o transformadas em gr nulo 2 Laminacao As tiras anteriormente obtidas s o laminadas em 3 partes denominadas de costa parte exterior da corti a barriga barriga parte interior da corti a e palmilha parte central da corti a A costa e a barriga ir o ser posteriormente comercializadas enquanto a palmilha a parte da corti a utilizada para a produ o dos discos de corti a para o champanhe e para o vinho 3 Brocagem As palmilhas s o perfuradas obtendo se assim os discos de corti a com as dimens es de 35x6mm pa
96. es duos provenientes da ind stria corticeira 19 Revis o Bibliogr fica A cerca de 230 C perto do ponto de igni o ocorre a gaseifica o da biomassa sob a presen a de O at 500 C Em seguida d se a gaseifica o do carbono s lido onde se forma uma chama vis vel Nesta fase tamb m ocorre a oxida o das esp cies gasosas como o mon xido de carbono Por fim com temperaturas entre os 700 C e 1400 C d se a oxida o de todos os gases combustiveis e o fim da rea o de combust o para a biomassa 12 13 30 Note se que o tamanho das part culas tem uma elevada influencia na efici ncia da combust o de modo que ao reduzir o tamanho dos combust veis aumenta se a superf cie espec fica para que as rea es ocorram originando a possibilidade de uma combust o mais r pida 2 1 4 POLUENTES ATMOSF RICOS A combust o dos diversos combust veis gera diferentes emiss es atmosf ricas poluentes conforme a composi o qu mica de cada um 31 No caso da biomassa as emiss es podem que podem se classificar em gases que causam efeito de estufa nomeadamente CO e CH e gases nocivos como o CO NO SOx e COV s Paralelamente da combust o resultam res duos inertes como as cinzas e res duos carbonosos 9 12 31 Em condi es timas com excesso de ar suficiente d se a combust o total do combust vel org nico s lido com a liberta o de di xido de carbono CO vapor de agua H 0 ou xidos
97. es do processo de fusibilidade de cinzas 75 O processo da norma europeia baseado na norma internacional ISO 540 e apresenta algumas diferen as no m todo de fusibilidade 77 A norma internacional introduz uma outra temperatura denominada de Temperatura de Esfera ST que observada quando a altura da amostra igual ao di metro da base e n o determina a temperatura de contra o SST Nesta norma a amostra de cinzas em pir mide ao contr rio da cil ndrica na norma europeia O teste de fusibilidade das cinzas para os pellets GC foi realizado segundo a norma ISO 540 e em atmosfera oxidante visto que os pellets s o queimados em excesso de oxig nio Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 65 Procedimento Experimental 3 4 ENSAIOS DE QUEIMA Para a determina o das emiss es gasosas que os pellets fabricados anteriormente emitem necess rio a realiza o de ensaios de combust o Estes ensaios v o permitir a medi o das emiss es de part culas COV s CO CO NO SO e O e assim verificar se s o cumpridos os limites de emiss es permitidos pela legisla o 3 4 1 CALDEIRA Os ensaios de combust o dos pellets s o realizados numa caldeira existente no DEM apresentada na Figura 3 8 Figura 3 8 Caldeira utilizada para os ensaios de combust o dos pellets Esta composta por tr s m dulos agregados nomeadamente camara de combus
98. esma tipologia realizado na mesma caldeira com par metros similares No referido ensaio foi usado um menor tempo de alimenta o em modo ON de 4 5 segundos face aos 10 segundos usados no ensaio 1 SP A necessidade do uso de dados de outro ensaio resulta da ocorr ncia de uma falha t cnica ao n vel do permutador de calor uma vez que n o foi ligado inicialmente mas sim sensivelmente a meio do ensaio No ensaio 4 30S 70G o valor do rendimento tamb m poder n o corresponder ao real visto que durante o teste ocorreu um problema de falha de energia que levou perda dos dados obtidos ao longo do mesmo No entanto durante o ensaio registaram se alguns valores que permitiram calcular o rendimento para aquele exato momento 3 4 4 MEDI O DAS EMISS ES GASOSAS A medi o das emiss es gasosas pode ser efetuada atrav s de um analisador de gases Signal Instruments modelos 9000MGA e 4000VM que se encontra permanentemente ligado caldeira ou com recurso ao equipamento disponibilizado e monitorizado por um t cnico pertencente ao CVR Para o efeito foram utilizadas as duas formas de medi o ANALISADOR DE GASES SIGNAL INSTRUMENTS O analisador ligado caldeira mede apenas a concentra o de alguns gases nomeadamente do CO O e CO atrav s do modelo 9000MGA e de NO com o modelo 4000VM Figura 3 11 72 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Procedimento Experiment
99. esso de determina o baseia se na observa o continua de uma amostra de cinzas que aquecida a uma velocidade constante com medi o e grava o das temperaturas s quais ocorrem altera es s o gravadas A amostra de cinza 64 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Procedimento Experimental preparada com uma forma cil ndrica apresentando uma altura entre 3 a 5 mm e um di metro igual altura Este processo divide se em 4 fases nomeadamente 75 76 e SST Shrinkage starting temperature designada por temperatura de contra o observa se quando a altura do cilindro se encontra a cerca de 95 da altura da amostra inicial e DT Deformation temperature corresponde temperatura de deforma o qual ocorrem os primeiros sinais de arredondamento das arestas do provete e HT Hemisphere temperature a temperatura de hemisf rio registada quando a altura da amostra igual a metade do di metro e FT Flow temperature corresponde temperatura de fluidez da cinza e observada quando a amostra se espalha sobre o suporte e que em geral corresponde a metade da aluta observada na HT Na Figura 3 7 pode observar se o comportamento de uma amostra ao longo do processo de fusibilidade durante as v rias fases acimas descritas Original sample Shrinkage Deformation Hemisphere Flow Figura 3 7 Fas
100. esta aplica o que ser estudada no mbito do presente trabalho 2 3 PELLETS METODOLOGIA DE PRODU O E POTENCIAL DE APLICA O A biomassa florestal embora ostente boas caracter sticas combust veis apresenta desvantagens log sticas nomeadamente ao n vel da sua recolha manuseamento transporte e armazenamento Adicionalmente n o se torna expedita a sua utiliza o em sistemas de aquecimento dom sticos devido sua forma irregular e heterog nea Por estas raz es pensou se e idealizou se uma forma de utilizar este biocombust vel de uma forma mais simples e pr tica capaz de competir com os combust veis fosseis usados para produ o de calor Neste contexto surgem os pellets de madeira constituindo a forma mais avan adas de utiliza o do potencial energ tico da biomassa florestal apresentando um formato simples e pr tico de armazenar transportar e utilizar Considerados como biocombust vel s lido granulado s o constitu dos por mat ria org nica com baixos teores de humidade proveniente da biomassa florestal e de res duos da ind stria de processamento de madeira de prefer ncia livres de tratamentos prensada em pequenas formas cil ndricas 61 At ao ano de 2010 o pinheiro era a esp cie mais abundante em Portugal e consequentemente a mais utilizada para serra o e posterior transforma o Por esta raz o e pela sua qualidade como combust vel uma grande percentagem de pellets produzida a par
101. este sentido a elabora o de um layout para um sistema de alimenta o autom tico capaz de introduzir controladamente a quantidade de mat ria a peletizar e a massa de gua necess ria bem como um sistema de homogeneiza o da mistura seria uma boa aposta para um futuro trabalho Na caldeira existem algumas melhorias que podem ser implementadas principalmente ao n vel do sistema de alimenta o uma vez que o alimentador em causa interfere negativamente no controlo da combust o Por outro lado tamb m pode ser vi vel a elabora o de um estudo com vista a efetuar melhorias no funcionamento geral da caldeira de modo a ser possivel assegurar uma combust o mais controlada e eficiente nomeadamente ao nivel da camara de combust o da grelha ou do controlo das entradas e saidas de ar Por fim o estudo face aos pellets a partir de granulado de corti a tamb m pode ser continuado Em vez da utiliza o de serrim para a incorpora o durante a produ o dos pellets podem ser estudados outros tipos de res duos de biomassa de forma a se poder obter um produto final com caracteristicas superiores s obtidas neste estudo em que se considerou a formula o mais adequada a que corresponde a 70 de serrim e 30 de granulado de corti a Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 99 Refer ncias Bibliogr ficas 9 REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS 1 SOARES Thelma CARNEIRO A
102. etermina o da percentagem de elementos qu micos presentes nos pellets quer met licos ou n o met licos foi realizada num outro laborat rio externo ao CVR atrav s do m todo S METAXHB1 2 Espectrometria de Emiss o At mica com Plasma onde a amostra foi homogeneizada e mineralizada em gua A an lise qu mica s cinzas foi igualmente realizada numa institui o externa ao CVR atrav s do m todo FRX Espectrometria de Fluoresc ncia de Raios X no equipamento X Unique Il da marca Philips De um modo geral este m todo utiliza sinais de raios X para excitar uma dada amostra e em seguida os elementos qu micos presentes na amostra emitem seus raios X caracter sticos 3 3 10 FUSIBILIDADE DAS CINZAS Como a certifica o ENplus considera o estudo do comportamento de fus o das cinzas como um aspeto importante optou se neste estudo por tamb m analisar este par metro Para tal foi necess rio enviar amostras de pellets para um laborat rio externo institui o uma vez que nesta n o se realizam este tipo de ensaios Uma vez que na bibliografia existem dados relativos ao comportamento das cinzas em pellets de serrim de madeira optou se por enviar para an lise apenas pellets de 100 de granulado de corti a visto que os ensaios em causa t m um custo elevado Relativamente aos pellets de serrim de madeira foram considerados os dados disponibilizados na literatura De acordo com a norma europeia CEN TS 15370 1 o proc
103. eve ser efetuada lentamente e regularmente de modo a nunca cobrir totalmente os rolos para n o se correr o risco de engasgamento do equipamento medida que se vai se introduzindo o material v o se ajustando os rolos contra a matriz at se atingir um ponto timo verificado pela sa da de pellets bem agregados Durante o processo de funcionamento a temperatura aumenta consideravelmente sendo que em 3 a 5 minutos pode atingir temperaturas de 50 a 70 C 85 52 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira Procedimento Experimental 3 2 2 PREPARA O DA MAT RIA PRIMA Para dar in cio ao processo de peletiza o necess rio preparar previamente a mat ria a peletizar O primeiro processo passa pela sua pesagem seguida da adi o da quantidade de gua necess ria tendo em conta que a humidade final do pellet deve ser inferior a 10 e procede se mistura da s mat ria s TEOR DE GUA Segundo o manual da peletizadora e estudos apresentados na bibliografia para uma correta e eficiente peletiza o o teor de humidade presente na mat ria prima antes de entrar no alimentador deve estar compreendido entre 12 e 18 85 Para a determina o da quantidade de gua a adicionar na mistura da mat ria foi elaborada uma folha de c lculo em excel Note se que durante o processo de peletiza o s o atingidas temperaturas elevadas at 100 C o que leva evapora
104. fic value Antes de ser utilizado o equipamento tem de estar calibrado e antes de cada processo necess rio verificar a respetiva calibra o Para tal realiza se uma an lise padr o com cido benzoico e compara se os resultados obtidos com os indicados no r tulo do produto Para a an lise de cada tipo de produto o primeiro passo a prepara o da amostra que passa pela sua pesagem e introdu o no equipamento Este m todo baseia se na queima do produto atrav s de uma explos o provocada por corrente el trica atrav s de fios condutores e oxig nio Para tal durante a prepara o da amostra esta colocada num cadinho que por sua vez acoplado num suporte onde se coloca o fio condutor e introduzido num cilindro denominado de bomba que ap s ser devidamente fechado pressurizado com oxig nio Esta bomba colocada numa cavidade que contem gua destilada Cada an lise comporta uma dura o de aproximadamente 15 minutos sendo que cerca de 5 s o empregues na pressuriza o da bomba 3 na estabiliza o e 5 na an lise acrescentando o tempo de prepara o da amostra 60 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Procedimento Experimental As etapas a seguir para a realiza o do ensaio s o Ha Pesagem da amostra cadinho tara zero Introdu o da massa da amostra no programa no computador Coloca o do cadinho com a amost
105. fica apenas para o aquecimento da divis o onde inseridos O rendimento de um equipamento com alimenta o a pellets pode chegar aos 90 Em 2011 os equipamentos com funcionamento a energia renov vel podiam ser deduzidos em 30 no IRS at um m ximo de 803 Em 2012 esta dedu o foi revogada 78 Atualmente os pellets encontram se sujeitos taxa de IVA de 23 assim como os equipamentos para a sua queima os quais at 2012 estavam sujeitos taxa interm dia 79 No mercado nacional os pellets s o vendidos em m dia a aproximadamente 0 23 kg acondicionado em sacos de 15 kg cujo pre o varia entre 3 a 4 por saco para diferentes fabricantes e locais de venda autorizados Para al m dos sacos de 15 kg tamb m podem ser comprados a granel ou em sacos de aproximadamente 1 tonelada big bags onde o custo por kg em geral inferior ao custo m dio a cerca de 0 19 kg Em alguns fabricantes tamb m se podem adquirir sacos de 15 kg a pre os mais baixos para carregamentos superiores a uma quantidade de sacos fixa pelos mesmos que em regra ronda os 60 a 70 sacos no m nimo No Anexo s o apresentados os pre os de um saco de 15 kg de pellets de alguns fabricantes Os pre os expostos s o obtidos atrav s de pesquisa de locais de venda online e em superf cies comerciais Verificou se que para um mesmo fabricante os valores do custo do saco variam consoante o local e a dist ncia de venda no cas
106. floresta Potencial dispon vel milh es de ton ano Matos 0 6 Biomassa proveniente de areas ardidas 0 4 Ramos e Bicadas 1 0 Industria Transformadora da Madeira 0 2 Total 2 2 A maior percentagem de produ o de biomassa florestal encontra se nos matos ao passo que o potencial dispon vel superior nos ramos e bicadas Prev se que os valores atuais sejam superiores aos indicados acima nas tabelas 18 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Revis o Bibliogr fica 2 1 3 COMBUST O DA BIOMASSA A principal tecnologia utilizada no processo de convers o da biomassa em energia para produ o de calor e ou eletricidade a combust o 13 O principal constituinte da biomassa o carbono que representa cerca de 30 a 60 da mat ria seca sendo que nas esp cies lenhosas este ronda tipicamente os 50 Este elemento seguido do oxig nio que tipicamente ronda os 30 a 40 O elevado teor de oxig nio presente que superior ao existente nos combust veis f sseis proporciona uma combust o com menores necessidades de quantidade de ar o que se traduz numa combust o com menos poluentes libertados e negativamente numa redu o da quantidade de energia que se liberta ou seja num menor poder calorifico O terceiro elemento mais abundante na composi o da biomassa o hidrog nio que compreende um teor entre 5 e 6 de mat ria seca Para al m destes tr s eleme
107. folhas conduzem a elevados teores de cinza Paralelamente as cinzas s o um material abrasivo o que a longo prazo pode causar corros o nos elementos met licos dos queimadores Os constituintes inorg nicos que mais contribuem para a forma o de cinzas s o o Si Ca Mg K Na P S Cl Al Fe e Mn pois s o os vulgarmente encontrados em maiores teores nas an lises elementares as cinzas cujo somat rio considerada baixa e compreendido entre 1 e 3 68 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 37 Revis o Bibliogr fica DENSIDADE APARENTE A densidade aparente refere se massa m dia de um s lido por volume ou seja representa a massa de um s lido granulado n o considerando os espa os vazios entre os granulados Esta caracter stica tem especial efeito no transporte e armazenamento dos pellets Este par metro determinado atrav s da rela o entre o peso de uma amostra e o seu volume 68 DURABILIDADE MEC NICA A durabilidade de um pellet define se como uma medida de resist ncia na ocorr ncia de choques ou abras o em consequ ncia de processos de manuseamento e transporte Este par metro tem grande influ ncia na forma o de finos pelo que pellets com baixa durabilidade tem tend ncia a gerar grandes quantidades de finos durante as opera es anteriormente referidas Tamb m a humidade interfere com este par metro raz o pela qual os fabricantes recome
108. gia das cinzas produzidas O trabalho surge na sequ ncia das necessidades de uma empresa produtora de rolhas de corti a para engarrafamento de garrafas de vinho e champanhe espumante situada na zona do Algarve O principal objetivo da empresa passa pela necessidade de viabilizar t cnica e economicamente uma parte dos desperd cios provenientes do processo de produ o das rolhas equivalente a aproximadamente 125 kg h Atualmente este subproduto n o tem qualquer aproveitamento interno por parte da empresa apresentando como destino a exporta o pontual para a India Em consequ ncia da irregularidade da comercializa o resulta o armazenamento do subproduto nas instala es da empresa sem possibilidade de escoamento por tempo incerto Durante o projeto pretende se realizar ensaios de produ o de pellets por recurso a uma peletizadora existente no CVR com incorpora o de granulado de corti a e serrim em distintas propor es at obten o de um produto final em cumprimento com os requisitos definidos comercialmente para este tipo de produtos Para o efeito ap s a produ o dos pellets ser necess rio determinar e analisar as suas caracteristicas t cnicas de modo a assegurar que o produto final cumprisse determinados requisitos expressos pela legisla o aplicada ao setor Para al m dos par metros qu micos e f sicos ser igualmente estudado o comportamento do produto durante a combust o tendo em conta o aspeto t
109. imento para o esclarecimento de qualquer d vida assim como pela disponibiliza o de documenta o bibliogr fica que me ajudou a desenvolver este projeto Agrade o tamb m a todos os familiares colegas e amigos que me acompanharam ao longo deste percurso pelo companheirismo amizade e pelos momentos bons que me proporcionaram Aos meus pais pelo apoio incondicional ao longo de toda a minha vida e em particular ao longo destes anos acad micos pois sem eles isto n o seria possivel Por fim agrade o ao Diogo por todo o apoio prestado ao longo destes 6 anos pela compreens o e for a transmitida que me ajudou a ultrapassar os momentos mais dif ceis desta caminhada A todos o meu Obrigado Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira i Resumo RESUMO O presente projeto pretende estudar a viabilidade t cnica e econ mica da incorpora o de granulado de corti a na produ o de pellets resultado da necessidade de uma empresa produtora de discos de corti a para rolhas em encontrar solu es ambientalmente corretas para os res duos resultantes das suas atividades produtivas Atualmente estes res duos n o t m um aproveitamento interno sendo vendidos a um cliente externo irregular com consequ ncia de armazenamento do subproduto por tempo indeterminado Ap s pesquisa bibliogr fica foram produzidos 4 tipos de pellets com incorpora o de granulado de corti
110. l a central de Mort gua e a Centroliva e algumas unidades na ind stria em processos de cogera o aproveitando residuos de algumas das atividades produtivas 10 No entanto em 2006 foi lan ado um concurso p blico para a constru o de 15 centrais termoel tricas a biomassa florestal totalizando uma capacidade instalada de 100 MW 10 35 Em 2011 foi criado o decreto de lei n 5 2011 de 10 de Janeiro de modo a promover atrav s de incentivos a implementa o de centrais termoel tricas cuja fonte de energia seja a biomassa Este decreto estabelece as medidas destinadas a promover a produ o e o aproveitamento de biomassa para garantir o abastecimento das centrais dedicadas de biomassa forestal fixando o incentivo venda da eletricidade associado ao cumprimento dessas medidas 36 Atualmente segundo dados da EDP existem 4 centrais termoel tricas de produ o de energia el trica em funcionamento com recurso a biomassa a central Mort gua que possui uma pot ncia instalada de 9 MW a central de Rod o que aufere uma capacidade instalada de aproximadamente 13 MW a central da Figueira da Foz com uma pot ncia de 4 MW e a de Const ncia que debita cerca de 14 MW 37 22 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Revis o Bibliogr fica Segundo os dados da tabela 4 em 2010 a produ o de pellets a partir de biomassa florestal corresponderia a cerca de 6 do cons
111. lidade da cinza nos pellets de granulado encontra se significativamente acima do valor m nimo de refer ncia na certifica o pelo que partida n o apresentar o problemas de s agging ou fouling Em contrapartida os pellets de serrim apresentam um ponto de fus o muito pr ximo dos 1100 c pelo que em algumas ocasi es podem ocorrer problemas com aglomerados ou dep sitos Tal como referido no cap tulo 2 os elementos Ca e Mg podem causar um aumento do ponto de fus o das cinzas Este facto pode explicar o elevado ponto de fus o dos pellets GC visto que o elemento Ca se encontra em grande abund ncia na sua composi o qu mica com valores na ordem dos 8170 mg kg Nos pellets SP o teor de Ca ronda os 756 mg kg Na Tabela 4 6 encontram se expressos os valores de an lise qu mica efetuada s cinzas 82 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Resultados Obtidos Tabela 4 6 Composi o quimica das cinzas resultantes da combust o dos pellets Par metro Unidade SP GC 70S 30G 30S 70G Na O 4 48 2 38 1 94 1 47 MgO 7 03 1 67 7 61 4 01 ALO 8 38 1 58 4 21 1 58 SiO 16 17 3 44 9 42 4 01 P O 2 34 1 75 2 44 1 76 so 6 79 1 62 1 64 1 17 Cl 4 59 2 4 1 38 0 81 KO 9 52 13 55 15 22 9 61 Cao 32 4 70 3 53 98 74 31 TiO 0 38 0 05 0 11 0 05 Cro 0 1 0 04 0 01 0 004 MnO 1 1 0 24 0 38 0 2 Fe 0 4 48 0 28 1 42 0 55 NiO 0 06 0 06 0 07 0 004 cuo 0 00
112. lores superiores ao teor de 1 5 referido na certifica o ENplus A2 mas inferiores a 3 valor limite da classe ENB Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira 75 Resultados Obtidos Em rela o ao teor de mat ria vol til os pellets GC apresentam o valor mais elevado embora com uma diferen a pouco significativa quando comparado com as outras formula es de pellets Paralelamente os pellets com incorpora o de granulado de corti a registam maior poder calorifico inferior No caso dos pellets GC conseguiu se um PCI na ordem dos 19 2 MJ kg enquanto nos SP registou se 16 9 MJ kg Este valor influenciado pela percentagem de carbono que nos pellets GC apresenta um teor na ordem dos 53 8 face aos 49 5 registados nos pellets SP como apresentado na Tabela 18 Todos os valores obtidos face a este par metro est o de acordo com o limite de todas as classes da legisla o ENplus exce o dos pellets GC que ultrapassam os 19 MJ kg embora por uma diferen a pouco significativa Face ao par metro de durabilidade tamb m os pellets com maior percentagem de granulado de corti a s o os que apresentam melhores resultados embora os valores obtidos se encontrem em todos os casos abaixo dos 97 5 Estes valores podem ser resultado da granulometria da mat ria prima utilizada e de par metros de controlo utilizados no processo de produ o como o caso do teor de h
113. m consci ncia dessa limita o em 2010 foi criada a primeira norma europeia de certifica o de biocombust veis s lidos com uma parte exclusiva para os pellets a EN14961 2010 Biocombust vel S lidos Especifica es e Classes do Combustivel Parte 2 Pellets de madeira para uso n o industrial 66 Formou se igualmente um Concelho Europeu de Pellets EPC European Pellet Council com o objetivo de promover a utiliza o dos pellets e implementar um sistema europeu de certifica o de pellets ENplus Cada pais membro deste concelho representado pela associa o nacional de fabricantes de pellets sendo Portugal representado pela ANPEB Associa o Nacional de Pellets Energ ticos de Biomassa 67 A EN 14961 2 2010 determina especifica es e classes de qualidade de pellets de material lenhoso para utiliza o n o industrial e fornece principios de classifica o claros para estes pellets Esta norma dividida em tr s classes nomeadamente Al A2 e B e admite pellets produzidos a partir de povoamentos florestais e outras madeiras virgens subprodutos e res duos da ind stria transformadora da madeira e madeira usada 68 Nas classes Al e A2 a mat ria prima pode englobar toda a madeira virgem ou res duos de madeira sem tratamento qu mico sendo que para a classe Al essa mat ria tem de possuir baixos teores de cinza azoto e cloro Por sua vez a classe B tamb m inclui produtos lenhosos com tratamento quimico ou em
114. ma das suas principais desvantagens Em contrapartida os recursos renov veis englobam todas as fontes energ ticas que n o se esgotam e ou podem ser renovadas num curto espa o de tempo Neste quadro est o enquadrados todos os recursos que dependem da radia o solar visto que o sol dever durar milhares de anos e caso acabe a vida na Terra tamb m ter um fim e todas as outras fontes que possam durar na ordem dos milh es de anos No conjunto das energias renov veis tem se a energia solar e lica h drica biomassa geot rmica ondas e mar s A energia renov vel face n o renov vel para al m da grande vantagem de ser ilimitada vista como uma energia limpa devido ao seu baixo impacto ambiental sendo que tamb m apresenta bons rendimentos energ ticos Tendo em conta os beneficios e inconvenientes dos recursos n o renov veis em rela o aos renov veis podia se deduzir que estes ltimos atualmente j possuiam uma maior explora o no entanto isto n o se verifica Este facto prende se com a elevada tecnologia difundida que a energia convencional apresenta sendo que para come ar a apostar na energia alternativa necess rio um elevado investimento inicial embora este seja recuper vel uma vez que o custo da mat ria prima consideravelmente inferior ou mesmo nulo Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 1 Introdu o No entanto e face s
115. massa da amostra calcinada 58 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Procedimento Experimental 3 3 4 DENSIDADE APARENTE Para o c lculo da massa vol mica aparente utilizou se um m todo interno do CVR baseado na norma indicada na Tabela 2 7 O m todo baseia se na pesagem de uma amostra contida numa proveta com um volume de 0 0005 ms Para a obten o da massa vol mica nas unidades do sistema internacional ou seja quilograma por metro cubico basta dividir a massa em quilograma obtida em cada um dos ensaios pelo volume da proveta 0 0005 m a i Densidade aparente kg m assa amostra Volume amostra 3 7 Para cada tipologia de pellets foram realizados tr s ensaios para a determina o da densidade aparente cujos par metros est o discriminados no Anexo F 3 3 5 DURABILIDADE MEC NICA Para a determina o do valor da durabilidade mec nica de cada tipo de pellet necess rio a realiza o de dois ensaios Caso o valor obtido nos ensaios seja igual ou superior a 97 5 a diferen a entre cada resultado n o pode ultrapassar os 0 2 No entanto se o valor de durabilidade mec nica obtido for inferior a 97 5 esta diferen a n o pode ultrapassar 1 Para cada ensaio necess rio uma amostra de pellets de 500 10 g peneirada manualmente atrav s de um peneiro com orif cios de 3 15 mm O ensaio consiste na introdu o da amostra numa c mara
116. massa queimada plantada outra para a compensar 11 1 1 2 TIPOS E TECNOLOGIAS DA CONVERS O DA BIOMASSA A biomassa pode ser convertida em diferentes tipos de biocombust veis que consequentemente s o transformados em energia t rmica mec nica ou el trica Figura 1 3 4 Biomassa Cage cas Convers o F sico Convers o F sica E E E quimica Convers o Biol gica Estilhamento Prensagem Digest o anaer bia Densifica o z Extra o Fermenta o Briquetagem Tratamento qu mico Biocombustiveis Liquidos ou gasosos Biocombustiveis Biocombustiveis Solidos Liquidos Figura 1 3 Esquema da convers o da biomassa em energia Ap s a convers o f sica fisico quimica e biol gica pode se obter biocombust veis s lidos l quidos e gasosos respetivamente 12 13 6 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Introdu o Biocombust veis l quidos Os biocombust veis l quidos s o resultado dos produtos liquidos origin rios das culturas energ ticas como da colza ou do girassol das quais se extraem os leos vegetais das gorduras animais ou das micro algas Estes leos podem ser usados na sua forma natural ou como biocombust veis ap s a submiss o a diferentes processos de transforma o Como exemplos pode se identificar o biodiesel o bioetanol ou o metanol O biodiesel quimicamente semelhante ao gas leo e p
117. mente 8 a 12 kg m de rea descorti ada 43 A legisla o que regulamenta a opera o de extra o de corti a encontra se descrita no DL 11 97 de 14 de Janeiro 42 A primeira corti a extraida de uma rvore denominada de virgem e classificada como de ma qualidade devido aos numerosos sulcos e fendas que apresenta A partir do segundo descorticamento Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 23 Revis o Bibliogr fica a corti a j apresenta uma estrutura celular mais regular e de melhor qualidade Esta denominada de corti a amadia ou de produ o A corti a removida entre os meses de Maio e Agosto altura em que as rvores est o em atividade de crescimento e as novas c lulas de corti a quebram facilmente facilitando assim a sua remo o do tronco 40 Ap s ser retirada da rvore a corti a sofre um processo de tratamento at se obter o produto final com as caracteristicas conhecidas Numa primeira fase as pranchas s o colocadas em pilhas ao ar livre de forma a permitir a estabiliza o da corti a Em seguida sofrem um processo de cozedura que consiste na imers o total das pranchas em gua limpa a ferver com uma temperatura na ordem dos 100 C durante pelo menos uma hora de modo a limpar a corti a extraindo lhe as subst ncias hidrossol veis a aumentar a sua espessura a reduzir a sua densidade e a torn la mais macia e el stica 44 O
118. mica Em seguida apresentado um c lculo sucinto do custo de produ o de pellets constituidos por 70 de serrim e 30 de granulado de corti a a partir de 125 kg h de res duo dispon vel pela empresa Nova Corti a Para a produ o desta formula o necess ria a aquisi o de 292 kg h de serrim correspondentes aos 70 obtendo se um total de 417 kg h de mat ria prima Tendo em conta o custo do serrim de 0 05 kg pode se calcular o custo de aquisi o deste material cujo valor corresponde a 14 6 h atrav s da equa o 5 3 TETO kg Custo serrim B Quantidade x Custo fi 5 3 Para o c lculo dos gastos de energia el trica estimou se que a peletizadora trabalharia a 83 da pot ncia total da linha de produ o Este valor foi obtido tendo em conta que ao rendimento m ximo seriam produzidos aproximadamente 500 kg h de pellets valor indicado pelo fabricante Tendo em conta o custo de 0 1418 kW h calculou se uma m dia de 11 4 h para os gastos energ ticos atrav s da equa o 5 4 Custo Energia El trica H Quantidade x Custo 5 4 O total destes da soma destes dois par metros corresponde a 26 h como apresentado na Tabela 5 4 Tabela 5 4 Custos de aquisi o da mat ria prima e energ ticos Quantidade Custo Custo total Mat ria prima serrim 290 kg h 0 05 kg 14 6 h Energia El trica 80 kW h 0 1418 kW h 11 4 h 26 h Custo total
119. n cola Rolhas URL http www jpscorkgroup com cortica aplicacoes acedido em Junho de 2013 53 Piso e parede Laminados URL http www corkdobrasil com br produtos asp produto mc11 acedido em Junho de 2013 54 Constru o Civil e Autom veis URL http www verportugal net Aveiro Santa Maria Da Feira Madeln Cortica acedido em Junho de 3013 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 103 Refer ncias Bibliogr ficas 55 Produtos de corti a de S o Br s no cat logo do MoMA URL http gaudencionabos blogspot pt 2010 08 arte produtos de cortica de sao bras no html acedido em Junho de 2013 56 Relat rio de sustentabilidade 2011 CORTICEIRA AMORIM S G P S S A 57 GIL Luis Cork powder waste an overview INETI Barcarena 1997 58 GIL Luis A corti a como material de constru o Manual T cnico APCOR Associa o Portuguesa de Corti a Santa Maria de Lamas 59 Relat rio recebido pela empresa Grupo Amorim Nova Corti a 60 NovaCortica Discos de Corti a 26 x 6 mm URL http www novacortica pt produto php idProduct 2 61 GARCIA Dorival CARASCHI Jos VENTORIM Gustavo Caracteriza o energ tica de pellets de madeira Universidade Estadual Paulista Brasil 62 FERREIRA M VILARINHO M CASTRO F PINTO A FERREIRA P TEIXEIRA J Incorporation of industrial wastes in wood pellets Department of Mechanical Engi neering Universid
120. ndam o armazenamento dos pellets em locais secos 68 PODER CALOR FICO Num combust vel o poder calorifico corresponde quantidade possivel de energia libertada durante a combust o por unidade de massa sendo representado em MJ kg segundo o sistema internacional de unidades Nos pellets este par metro varia conforme a origem da biomassa utilizada como mat ria prima no entanto restrita a um intervalo relativamente estreito para as diferentes tipologias de madeiras e consoante o teor de humidade Segundo o estabelecido na certifica o este valor deve estar compreendido entre 16 e 19 MJ kg 68 TEOR DE FINOS Os finos representam as part culas contidas juntamente com os pellets com dimens es inferiores a 3 15 mm 68 Para a sua diminui o ap s a produ o e o arrefecimento os pellets s o passados por peneiros Este par metro interfere no armazenamento e transporte dos pellets e em grandes quantidades pode causar risco para a sa de pela inala o da poeira causada e perigo de explos o Durante a combust o tem influ ncia no comportamento de queima das part culas e pode causar entupimento ou danos no sistema de alimenta o 68 69 71 38 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Revis o Bibliogr fica TEOR DE VOL TEIS A mat ria vol til corresponde mat ria que quando aquecida se liberta na forma de gases vol teis e part culas s lida
121. ng lica GON ALVES Elzimar LELLES Jos Uso da biomassa forestal na gera o de energia Universidade Federal de Vi osa Revista Cient fica Eletr nica de Engenharia Florestal Agosto de 2006 2 PNAER Plano nacional de ac o para as energias renov veis ao abrigo da directiva 2009 28 CE Rep blica portuguesa 2009 3 Voivontas D Assimacopoulos D Koukios E Assessment of biomass potential for power production a GIS based method National Technical University of Athens Greece September 2000 4 ENES Patr cia DANS DEL VALLE Francisco Promo o do uso da Biomassa Florestal para fins energ ticos no sudoeste da Europa Enersilva 2007 5 Decreto lei n 117 2010 de 25 de Outubro Di rio da Rep blica 1 s rie n 207 Minist rio da Economia da Inova o e do Desenvolvimento Lisboa 6 Decreto lei n 178 2006 de 5 de Setembro de 2006 Di rio da Rep blica 1 s rie n 171 Minist rio do Ambiente do Ordenamento do Territ rio e do Desenvolvimento Regional Lisboa 7 DIAS Jo o Utiliza o da biomassa avalia o dos res duos e utiliza o de pellets em caldeiras dom sticas Disserta o para obten o do Grau de Mestre em Engenharia Mec nica Universidade T cnica de Lisboa 2002 8 SEVERO Elias CALONEGO Fred SANS GOLO Cl udio Composi o Qu mica da Madeira de Eucalyptus citriodora em Fun o das Direc es Estruturais Silva Lusitana 14 1 113 126 EFN Lisboa 2006 9 B M Jenkins L L B
122. nores quantidades de combust veis f sseis como o petr leo o g s natural e o carv o Quando comparada a esses combust veis a biomassa apresenta baixos custos de mat ria prima embora os custos de investimento inicial nomeadamente a nivel dos equipamentos sejam mais elevados A maior desvantagem da biomassa s lida face aos combustiveis f sseis prende se com o seu baixo poder calorifico que em geral n o ultrapassa os 20 MJ kg em contraste com os apresentados por alguns combust veis f sseis que apresentam valores superiores a 40 MJ kg No caso particular do metano este apresenta valores de PCI na ordem dos 55 6 MJ kg 9 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 5 Introdu o Durante a sua convers o em energia atrav s da combust o a biomassa apresenta baixos indices de NO e SO e origina cinzas pouco agressivas ao meio ambiente as quais podem ser reutilizadas como fertilizante Em rela o ao CO a biomassa conhecia por apresentar um balan o neutro uma vez que a quantidade de carbono libertado na sua queima anulado pela quantidade armazenada ao longo do processo de crescimento da rvore o que reduz o seu impacto no efeito de estufa No entanto isto s e verdade se n o forem contabilizados os processos de recolha e transforma o da biomassa que s o realizados por m quinas que libertam entre outros gases CO e quando para uma quantidade de bio
123. ntos principais tamb m se pode encontrar azoto enxofre e cloro cuja presen a normalmente inferior a 1 embora por vezes este valor seja ultrapassado entre outros elementos qu micos 9 A combust o um processo que envolve rea es homog neas e heterog neas e que ocorre atrav s de uma sequ ncia de fases de um processo termoquimico visto que em situa es ambientais normais a biomassa n o auto inflam vel Numa fase inicial a biomassa quando alimentada para o sistema de combust o encontra se temperatura ambiente pelo que necess rio proceder ao seu aquecimento com temperaturas inferiores a 100 C antes das rea es come arem Consequentemente com temperaturas entre 100 C a 150 C inicia se um processo de secagem da biomassa de modo a diminuir o seu teor de humidade com liberta o da gua na forma de vapor 13 30 Em seguida tem in cio a desvolatiza o onde ocorre a decomposi o da biomassa na aus ncia de O at uma temperatura de aproximadamente 230 C Os componentes de cadeia longa s o quebrados em compostos de cadeia curta de onde resultam os gases tais como mon xido de carbono e hidrocarbonetos e ainda a forma o de alcatr es 13 30 Finda esta fase de rea es endot rmicas caracterizadas pela absor o de calor seguem se as rea es exot rmicas onde ocorre a liberta o de calor na presen a de oxig nio Produ o de Pellets para valoriza o de r
124. ntre 2010 e 2020 conseguida atrav s da nova legisla o na constru o de edif cios que os torna mais eficientes energeticamente Atualmente a biomassa n o representa um contributo mais elevado em termos da produ o de energia visto ainda existirem lacunas ao n vel da recolha processamento e distribui o da mat ria prima Como tal o programa prev a cria o de infraestruturas de apoio ao n vel da recolha estilha amento e armazenamento da mat ria prima programas ao n vel da floresta o e fomenta o de culturas energ ticas em terrenos baldios assim como programas de co finaciamento de equipamentos de aquecimento ambiente e de guas sanit rias a biomassa 2 O uso da biomassa remonta desde a pr hist ria onde os primitivos usavam lenha ou outros derivados org nicos para se aquecerem cozinharem e at mesmo defenderem se de alguns predadores atrav s do fogo A sua utiliza o teve grande import ncia at revolu o industrial onde teve relev ncia na descoberta da m quina a vapor Mesmo sendo mais tarde substitu da pelo carv o mineral a biomassa foi considerada como a grande impulsora do progresso mundial 1 Atualmente e tendo em conta a sua combust o direta a biomassa continua a ser bastante utilizada no setor dom stico Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 3 Introdu o e de servi os na climatiza o de edif cios assim como no
125. nzas e emiss es gasosas Pode ser aplicada a qualquer tipo de biomassa desde que possua teores de humidade inferiores a 5O 21 Co combust o refere se a um processo de combust o conjunta de diferentes combust veis no mesmo equipamento Este processo muito usado nas centrais t rmicas a carv o de modo a reduzir as emiss es gasosas de CO NO e SO sem necessidade de grandes investimentos 21 Gaseifica o permite a obten o de uma mistura de gases como CH CO CO e H entre outros atrav s da combust o incompleta da biomassa com quantidades de ar abaixo das do equil brio estequiom trico e a temperaturas na ordem dos 800 900 C 21 Pir lise ou carboniza o consiste na combust o incompleta da biomassa a temperaturas que rondam os 500 C na aus ncia de oxig nio de modo a retirar o material vol til Este processo utilizado Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 9 Introdu o essencialmente para conceber carv o vegetal podendo tamb m obter se biocombust vel liquido ou gasoso 21 Liquefa o baseia se na hidrogena o da biomassa misturada com um solvente na presen a de um catalisador a temperaturas moderadas e elevadas press es 21 1 1 3 SITUA O ATUAL DO USO DA BIOMASSA Segundo estat sticas da DGEG Dire o Geral de Energia e Geologia em Portugal no ano de 2011 foram consumidos cerca de 3 15 x 10 tep d
126. nzas obtidas apresentam uma elevada quantidade de res duo carbonoso que se acumulou em grande por o com a cinza consequ ncia de uma combust o incompleta Figura 3 10 Figura 3 10 Residuo carbonoso presente na cinza derivada do ensaio 3 3 4 3 AN LISE DA COMBUST O A an lise da efici ncia da combust o um par metro interessante para a compara o do rendimento entre os quatro tipos de pellets em estudo Como j referido a combust o dos pellets n o foi realizada com os mesmos par metros experimentais para cada formula o em estudo sendo que estes foram ajustados de forma a se promover a correta e eficiente combust o em cada um O rendimento t rmico da combust o pode ser obtido atrav s da raz o entre o calor transferido para a gua e pot ncia te rica fornecida equa o 3 11 n E 3 11 Pfornecida 70 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira Procedimento Experimental O c lculo da pot ncia til que corresponde ao calor transferido para a gua obtido atrav s da equa o 3 12 Paci KW Magua X cp X AT 3 12 Onde Ma gua caudal m ssico da gua kg s cp calor especifico da agua kJ kg K 4 22 kJ kg K AT Varia o de Temperatura C O valor do caudal massico da agua Msgua facultado pelo respons vel da caldeira corresponde a cerca de 450 kg h A varia o da temperatura dada pela diferen a
127. o a granulometria do serrim era pouco homog nea e continha part culas com dimens es que ultrapassavam os 10 mm optou se por submeter esta mat ria a uma pr via moagem de forma a obter uma granulometria final mais homog nea compreendida entre 0 5 e 6 mm O serrim foi triturado num moinho da marca fellner Ziegter existente no CVR com uma pot ncia de 2 2 kW uma tens o de 380 220 V e uma frequ ncia de 50 Hz Para o efeito usou se uma matriz com orif cios circulares com um di metro de 6 mm Figura 3 2 Figura 3 2 Moinho Fellner Ziegler Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 49 Procedimento Experimental 3 2 PELETIZA O Durante o projeto foram produzidos 4 tipos de pellets nomeadamente pellets com 100 de serrim de pinho 100 de granulado de corti a 70 de granulado de corti a e 30 de serrim de pinho e 30 de granulado de corti a e 70 de serrim de pinho seguindo esta ordem de produ o Na Tabela 3 2 encontra se a designa o usada ao longo do texto para fazer refer ncia aos diferentes tipos de pellets assim como a respetiva imagem do aspeto de cada um Tabela 3 2 Designa o dos pellets produzidos Composi o Designa o Foto 100 de Serrim de Pinho SP 100 de Granulado de GC Corti a 70 de Serrim e 30 de 70S 30G granulado 30 de serrim e 70 de 30S 70G granulado Tendo em conta as an lises efetuad
128. o de alguma gua existente na biomassa fator este que tem de ser tido em conta nos c lculos Para o c lculo da quantidade de gua a adicionar necess rio saber qual o valor da humidade existente em cada tipo de biomassa e aquele que se pretende obter na mistura final Com base nas percentagens de humidade de cada mat ria prima obtida experimentalmente para o caso das misturas poder se calcular o valor da quantidade de massa de gua presente em cada mat ria bem como a respetiva massa de mat ria seca segundo as equa es 3 1 e 3 2 MtXH M M Map 3 2 Onde Map Massa de gua presente g H Humidade inicial da mat ria M Massa total inicial g Ms Massa de mat ria seca g Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 53 Procedimento Experimental Por fim a quantidade de gua a adicionar na mistura determinada pela diferen a entre a massa total final e a massa de gua presente na biomassa pode ser obtida recorrendo Equa o 3 3 ap Maa HE 3 3 Jes 100 Hpxme 4 Onde Maa massa de gua adicional g Hf Humidade final pretendida HOMOGENEIZA O Ap s a pesagem da quantidade de massa para a produ o de pellets e a adi o da gua necess ria importante misturar o preparado de modo a ficar o mais homog neo poss vel Para o efeito utilizou se uma misturadora existente no CV
129. o de entregas ao domic lio assim como em fun o da quantidade encomendada Embora os pellets apresentem poderes calor ficos inferiores aos combust veis f sseis eles oferecem custos por kWh inferiores conseguindo ser um dos combust veis mais baratos usados para aquecimento ambiente de edif cios A Tabela 2 8 apresenta uma simples compara o de pre o poder calorifico e rendimento dos v rios combust veis existentes para climatiza o de edif cios assim como uma estimativa do custo anual de cada um 42 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Revis o Bibliogr fica Tabela 2 8 Compara o dos diferentes combust veis usados para aquecimento de edif cios 80 81 PCI Pre o Rendimento Custo anual Combust vel MJ kg kWh m dio ano Gas propano 46 3 0 192 85 3110 4 Gas leo de 42 9 0 159 80 2575 8 aquecimento Eletricidade Bi 0 0971 98 1573 02 Hor ria vazio G s Natural 45 1 0 086 85 1393 2 Pellets 18 0 058 85 939 6 Lenha 12 5 0 032 80 518 4 A estimativa anual do consumo de energia para aquecimento de uma casa de cada um destes tipos de combust veis foi baseada para uma m dia de 6 horas de utiliza o di ria a uma pot ncia til de 15 kW durante 6 meses como apresentado na equa o 2 1 Custo anual ano Pre o l x 15 kW x 6h x 30dias x 6 meses 2 1 Verifica se que o combustivel mais caro o g s propano ao p
130. o de jardins e Residuos vegetais provenientes da silvicultura e dos desperd cios da atividade florestal e Residuos vegetais provenientes da agro ind stria ou seja da transforma o de produtos alimentares e Residuos da ind stria de transforma o da madeira com exce o daqueles que possam conter compostos org nicos halogenados ou metais pesados resultantes de tratamento com conservantes ou revestimento incluindo em especial res duos de madeira provenientes de obras de constru o e demoli o e Residuos vegetais fibrosos provenientes da produ o de pasta virgem e de papel se forem co incinerados no local de produ o e o calor gerado for recuperado 4 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Introdu o e Residuos da ind stria de prepara o e transforma o da corti a Os tr s principais constituintes da biomassa s o a celulose que representa cerca de 40 a 45 da subst ncia da madeira a hemicelulose que corresponde a cerca de 20 a 30 e a lignina com 18 a 25 da madeira 8 Para al m destes constituintes a composi o da biomassa tamb m inclui l pidos prote nas a cares simples amido gua hidrocarbonetos cinzas e outros compostos 9 Portugal disp e de um elevado potencial no dom nio das fontes de energia renov veis No campo da biomassa poss vel aproveitar uma fra o significativa da mesma a partir da vasta rea flore
131. o de pellets na empresa permitir gerir aut noma e internamente os seus res duos podendo eventualmente receber granulado da mesma tipologia de outras empresas da ind stria corticeira Paralelamente com os pellets produzidos para al m da comercializa o dos mesmos a empresa poder tamb m satisfazer eventuais necessidades internas de calor no seu ciclo produtivo 98 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Trabalhos Futuros 8 TRABALHOS FUTUROS A elabora o desta disserta o trouxe algumas conclus es mas tamb m a dete o de alguns aspetos que importa analisar e aprofundar em trabalhos futuros Em rela o situa o atual da biomassa era interessante e importante a realiza o de um estudo nacional atual mais pormenorizado sobre a quantifica o da produ o e do potencial anual dos v rios tipos de res duo de biomassa Por outro lado ainda dentro deste enquadramento considera se igualmente relevante o estudo de toda a gestao logistica que envolve a recolha desta fonte de energia a n vel nacional com identifica o de perspetivas futuras de melhorias no sentido de incrementar o desenvolvimento deste setor O equipamento usado nas opera es de produ o dos pellets pode ter interesse para desenvolvimento futuro A prepara o da mat ria prima usada para a produ o de pellets e posterior alimenta o na peletizadora realizada manualmente N
132. o dos equipamentos O pot ssio K e o s dio Na reduzem o ponto de fus o das cinzas o que leva mais facilmente ocorr ncia de agregados que podem causar s rios problemas na combust o Al m disso no processo de combust o o pot ssio libertado sob a forma de part culas finas sendo um dos elementos mais abundantes na constitui o das mesmas 71 73 Em contrapartida o c lcio Ca o magn sio Mg o alum nio Al o ferro Fe e o tit nio Ti geralmente aumentam o ponto de fus o das cinzas permitindo a minimiza o da forma o de aglomerados nas cinzas 74 A presen a de sil cio Si no seu estado puro n o provoca problemas de aglomera o visto possuir um ponto de fu o elevado no entanto quando reage com xidos alcalinos produz compostos com baixo ponto de fus o 73 Outro aspeto interessante prende se com a forma o de compostos fundidos em fun o das propor es de Ca e K Para temperaturas inferiores a 900 C quando a por o de K elevada e a de Ca reduzida podem formar se grandes quantidades de compostos fundidos Contrariamente se o teor de Ca for mais elevado e o de K reduzido j n o comum a forma o desses compostos 74 ELEMENTOS SECUND RIOS As Cd Co Cr Cu Hg Mn Mo Ni Pb Sb V e Zn Estes elementos s o respons veis pela forma o de xidos que s o libertados nas cinzas causadas pela combust o De entre todos pode se destacar o chumbo Pb o c dmio Cd e o
133. o em conta que para 10 kg se optou por homogeneizar a mat ria com 150 voltas obt m se uma dura o m dia de processo de homogeneiza o de 0 008 h kg Tendo em conta as pot ncias dos equipamentos e o custo da eletricidade possivel obter o custo total de energia gasto neste processo atrav s da equa o 5 1 Custo Energia P kW xt h X Cer o a Onde P Pot ncia til do equipamento t tempo de dura o do processo Cz custo de energia el trica Para os c lculos assumiu se um custo de energia el trica de 0 1418 kWh correspondente tarifa de venda em baixa tens o com pot ncia superior a 20 kVA 89 Na Tabela 5 1 apresentam se os custos el tricos associados s distintas opera es que integram o ciclo produtivo de pellets bem como o tempo respetivo de funcionamento Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 87 Avalia o Econ mica Tabela 5 1 Gastos de energia el trica na produ o de pellets Custo de Pot ncia Tempo de energia el trica Custo kg equipamento kW Funcionamento h kWh Peletizadora 15 0 017 0 1418 0 035 Misturadora 1 5 0 008 0 1418 0 002 Total 0 037 Em m dia para a produ o de 1 kg de pellets s o gastos aproximadamente 4 c ntimos relativos ao consumo de energia el trica A acrescer a este custo h a considerar o pre o da mat ria prima utilizada Relativamente ao granul
134. o negro de corti a possuem um poder calor fico PCI superior ao dos pellets tradicionais de madeira que resulta num maior rendimento da combust o Al m disso cont m caracteristicas t cnicas dentro dos padr es de 120 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira Anexos certifica o ENplus que para al m de garantirem um boa efici ncia durante a queima tamb m d o garantias para um prolongar da vida do equipamento de queima 4 Caracter sticas t cnicas O produto apresenta as seguintes caracteristicas t cnicas Di metro 6 mm Perda a 105 C 9 Cinzas a 800 C 0 86 Densidade a granel 600 kg m Durabilidade 94 PCI 17 8 MJ kg Teor de Finos 0 32 5 Manuseamento e armazenamento Os pellets devem ser transportados e manuseados com algum cuidado de modo a evitar a sua quebra e consequentemente a forma o de p Devem ser armazenados num local seco ao abrigo das intemp ries 6 Utiliza o do produto Os pellets devem ser usados em equipamentos apropriados nomeadamente em salamandras caldeiras e queimadores de pellets com indica o para este combust vel 7 Recomenda es de utiliza o Ventila o O produto deve ser manuseado num local ventilado de modo a evitar a ocorr ncia de acumula o de poeira no ar Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 121 Anexos Pr
135. o tratados quimicamente madeira da ind stria de Madeira n o tratada processamento da madeira quimicamente Cada produtor e distribuidor certificado tem direito a um selo de certifica o nico ENplus ID para cada classe de pellet que produz ou vende Cada ID ENplus tem cinco caracteres onde os dois primeiros referem se ao pais onde o produtor vendedor se encontra localizado e os restantes tr s representam a empresa certificada Em Portugal j existem tr s empresas de pellets certificados com o selo ENplus Al nomeadamente a Pinewells SA cujo ID PTOO1 a Pelletsfirst PTOO2 e a Jos Afonso amp Filhos Lda com o ID PTOO1 66 2 3 3 CARACTER STICAS T CNICAS Os pellets devem possuir as caracter sticas t cnicas impostas pela certifica o em vigor de forma a poderem ser comercializados internacionalmente e sem problemas de incompatibilidade na utiliza o nos equipamentos de combust o As suas principais caracter sticas representadas na Tabela 2 7 relacionam se com a dimens o do produto a sua densidade as suas propriedades quimicas e os par metros mais relevantes durante a sua queima tais como o poder calor fico o teor de humidade e o teor de cinzas Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 35 Revis o Bibliogr fica Tabela 2 7 Caracteristicas dos pellets impostas pela certifica o para as tr s classes 68 70 Norma de Al A2
136. oduzidos nos ensaios de queima Ensaio 1 Ensaio 2 Ensaio 3 Ensaio 4 SP Gc 70S 30G 30S 70G Tempo inicial de alimenta o s 95 95 50 65 Temperatura gases para iniciar 110 110 110 110 a alimenta o C Velocidade do ventilador na fase 120 120 120 120 de arranque m h Velocidade do ventilador na fase 150 150 150 150 estacion ria m h Tempo de OFF 10 10 10 10 funcionamento ON 10 3 4 3 do alimentador Os pellets de serrim SP correspondentes ao ensaio 1 n o apresentaram problemas ao n vel da igni o combust o e concentra o dos poluentes nas emiss es gasosas Esta queima foi realizada com um tempo inicial de alimenta o de 95 segundos e um periodo de alimenta o de modo off e on de 10 em 10 segundos Em contrapartida durante os ensaios de queima das formula es de pellets com granulado de corti a incorporado surgiram v rios problemas nomeadamente na igni o no controlo da combust o e da emiss o de poluentes gasosos O ensaio 2 foi realizado com os pellets GC com um tempo de alimenta o inicial igual ao anterior No entanto surgiram problemas ao nivel da igni o na medida em que esta n o se verificava e consequentemente formavam se elevadas quantidades de fumo dentro da c mara sem a forma o de chama Este problema foi resolvido ao fim de algumas tentativas nomeadamente pela extra o de alguns pellets da grelha at se conseguir obter a chama Uma vez iniciada a combust o experimento
137. ossu um poder calorifico menor que compensado por um maior n mero de cetano o que resulta numa combust o mais eficiente 14 Este pode ser obtido por extra o em compress o sendo que o processo mais comum designa se por estratifica o que resulta da rea o quimica entre um leo vegetal ou uma gordura animal e um lcool simples na presen a de um catalisador 14 O bioetanol essencialmente produzido atrav s da fermenta o da glucose onde as mat rias primas mais utilizadas s o o mela o da cana de a car e o amido de milho 15 No caso de mat rias que contenham a cares como por exemplo a cana de a car estes podem se fermentados diretamente enquanto que nos materiais que contenham amido como o caso do milho necess rio uma hidr lise pr via de modo a transformar o amido em glucose 15 O metanol resulta de um processo termoquimico nomeadamente da sintese do g s natural ou da gaseifica o da madeira Biocombust veis gasosos Os biocombust veis gasosos resultam da convers o biol gica da biomassa por processos como a fermenta o e a digest o anaer bia Estes podem ser obtidos a partir da fra o org nica dos res duos s lidos urbanos RSU dos residuos e efluentes industriais facilmente biodegrad veis e dos res duos de animais A n vel europeu o setor agr cola o que possui um maior potencial de aproveitamento embora apenas 5 deste seja aproveitado 16 Como e
138. ote o individual n o obrigat rio o uso de luvas mas recomendado o uso de culos de prote o e mascara de respira o em locais onde a poeira possa ser um problema Inflamabilidade Apesar de inflam vel este produto n o tem uma autoigni o f cil No caso de incendio atuar com os meios adequados para extin o de fogos gua spray ou espuma 8 Informa es de seguran a N o s o conhecidos perigos e riscos para a sa de humana no uso deste produto Deve se ter especial cuidado com os olhos pois o contacto com os finos pode conduzir a ligeiras irrita es e vermelhid o Nesse caso deve se lavar os olhos com gua em abundancia Durante o manuseamento dos pellets e em casos de produ o de muito p no ar deve se a evitar a inala o prolongada do p principalmente em pessoas com problemas respirat rios abandonando o local para um mais fresco e ventilado 9 Certifica o O produto cumpre os requisitos da norma EN14961 2010 parte 2 com o selo de certifica o ENplus A2 10 Outras informa es A embalagem composta por um polimero PEBD Ap s a utiliza o do seu conte do esta deve ser depositada no ecoponto amarelo para posterior reciclagem como indica a simbologia ECOPONTO Ly o A PEBD AMARELO 122 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira
139. produ o assim como relativamente ao sobreiro Na Figura 2 2 pode se observar a distribui o das reas totais das principais esp cies em percentagem 28 Carvalho 2 Pinheiro Manso 6 Figura 2 2 Distribui o das reas totais por esp cie Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 17 Revis o Bibliogr fica Por cada hectare de floresta cr se que podem ser recolhidos entre 0 4 a 0 8 toneladas de lenha seca sendo que anualmente poss vel obter cerca de 1 5 toneladas por hectare para uma zona florestal de uso permanente incluindo tamb m os res duos de limpeza e manuten o do ecossistema florestal 12 Para a quantifica o da biomassa n o foram encontrados dados atuais apenas um estudo realizado em 2001 pelo INETI que ditava uma produ o anual de biomassa florestal de 6 5 milh es de toneladas sendo que apenas 2 milh es estariam dispon veis como recurso energ tico Na Tabela 2 1 encontra se representada a quantidade de biomassa florestal produzida por ano por tipo de res duo e na Tabela 2 2 a quantidade disponivel valores retirados do estudo do INETI 13 29 Tabela 2 1 Produ o anual de biomassa florestal Tipo de Biomassa Produ o milh es de ton ano Matos incultos 4 0 Matos sob coberto 1 0 Produ o de Lenhas 0 5 Ramos e Bicadas 1 0 Total 6 5 Tabela 2 2 Potencial anual de biomassa florestal dispon vel Tipo de
140. ra a rolha de champanhe Da perfura o resulta uma renda de corti a que posteriormente tamb m ser utilizada na produ o do granulado 4 Escolha Eletr nica Os discos de corti a s o sujeitos a uma sele o eletr nica onde realizada uma sele o dos mesmos com base na porosidade dos discos separando os pelas diferentes classes 5 Retifica o dos discos Ap s a escolha eletr nica os discos s o submetidos a uma retifica o que consiste na opera o de lixamento ficando os mesmos com as dimens es e o acabamento pretendidos 6 Segunda Escolha Eletr nica Ap s a retifica o dos discos estes s o novamente submetidos a uma nova sele o eletr nica para afina o das classes 7 Escolha Manual Esta a ltima etapa que os discos sofrem Aqui efetuada uma escolha manual para pequenas corre es onde s o removidos alguns discos que passaram pelas m quinas de escolha eletr nica 8 Contagem e Embalagem Nesta etapa os discos s o contados e embalados em sacas de r fia para expedi o Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 29 Revis o Bibliogr fica e ago Laminar veses Auto controlo E Ka ese Controlo das caracteristicas mec nicas f sicas e realiza o de auto controlo er e Auto controlo e Controlodas eee caracter sticas f sicas dos defeitos f sicos e de classe controlo Escolha Final Manua
141. ra no suporte Coloca o do fio condutor no suporte Coloca o do suporte com a amostra no interior da bomba Fecho da bomba e aperto a v lvula Pressuriza o da bomba com oxig nio 30 a 35 psi Coloca o da bomba no equipamento na cavidade que cont m a gua destilada O 11004 SS OY OT eS Oe DS Inicia o do programa para analisar 10 Verifica o dos resultados 11 Medi o do fio condutor restante consequente subtra o da diferen a aos 10 cm iniciais e introdu o do valor no programa A equa o de c lculo do PCI ap s o c lculo do PCS que o obtido durante o ensaio a seguinte equa o 3 9 PCIV 9 PCS 24 41 Haa X 8 936 3 9 Onde Haq corresponde percentagem de Hidrog nio contido na amostra 24 41 o valor do calor latente de vaporiza o da gua J g 8 936 corresponde ao r cio da massa molecular H 0 e H Esta equa o meramente uma informa o adicional visto que o equipamento calcula o PCI diretamente Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 61 Procedimento Experimental 3 3 7 TEOR DE FINOS O teor de finos de cada amostra calculado atrav s de um m todo interno da institui o baseado na norma CEN TS 15210 com recurso a um peneiro com granulometria de 4 mm e uma balan a anal tica Para o procedimento do m todo seguiu se as seguintes etapas 1 Pesagem da amostra Peneira o d
142. rcentagem de 30 de granulado de corti a como aqueles aos quais correspondia um maior potencial de comercializa o Estes pellets est o igualmente em cumprimento com os requisitos t cnicos impostos pela legisla o e de acordo com o selo de qualidade ENplus A2 Nas instala es experimentais usadas estes pellets apresentam um custo m dio de produ o de 0 09 kg onde foram comtemplados gastos de energia el trica e de mat ria prima No mercado os pellets de serrim tem um custo m dio de venda de 0 23 kg A implementa o de uma linha de produ o com sistema de peletiza o e embalamento autom tico pode rondar os 170 000 No final tamb m foi elaborada uma ficha t cnica do produto onde constam as principais caracter sticas do mesmo e algumas recomenda es de utiliza o Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira iii Abstract Abstract This project aims to study the technical and economic feasibility of incorporating granulated cork in the production of pellets This results from the needs of a company record producer of cork stoppers in finding correct environmental solutions for waste resulting from their productive activities Currently these residues do not have an internal use being sold to an irregular external customer with result storage indefinitely by product After a literature search four types of pellets were produced incorporating granulate
143. re ICFN Institui o da Conserva o da Natureza e das Florestas INETI Instituto Nacional de Engenharia Tecnologia e Inova o PCI Poder Calor fico Inferior RSU Res duos S lidos Urbanos SST Shrinkage Starting Temperature SP 100 de Serrim de Pinho 30S 70G 30 de Serrim e 70 de Granulado 70S 30G 70 de Serrim e 30 de Granulado Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Introdu o 1 INTRODU O 1 1 ENQUADRAMENTO No contexto do panorama energ tico mundial a energia a principal base da evolu o da melhoria da qualidade de vida da popula o sendo uma das fundamentais impulsoras da economia assim como da evolu o tecnol gica A crise petrol fera vivida na d cada de 70 teve um grande impacto nos pa ses dependentes energeticamente de outros o que levou a pensar na sua situa o e a p r em causa o crescimento econ mico 1 Afinal a energia proveniente de combustiveis f sseis podia n o ser um bem inesgot vel problema que at data n o era tido como relevante Com todas estas quest es levantadas come aram a surgir solu es para combater a depend ncia das energias f sseis principal motor at data da crise nomeadamente pelo recurso s energias renov veis A energia n o renov vel estende se a todos os recursos naturais existentes no planeta que n o podem ser renovados atrav s da a o humana sendo esta u
144. reocupa o face a este par metro A concentra o de SO cujo teor varia entre os 16 e os 23 mg Nm nos quatro ensaios encontra se largamente abaixo do limite o que valido visto que o teor de enxofre presente nos pellets relativamente baixo tal como mencionado anteriormente Nas Figura 4 1 4 2 e 4 3 est o representados os gr ficos referentes s emiss es de CO e O dos pellets SP GC e 70S 30G respetivamente medidas em cada instante do ensaio atrav s do analisador de gases acoplado caldeira 80 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Resultados Obtidos Pellets SP Emiss o de CO mg m Pellets SP Emiss o de O 5000 20 4000 15 3000 10 2000 1000 5 0 0 ONO ON FMN aA ODOR T SSSNNDANHANnDIS NAS TV ONDANDAMRAGO AAW A NNN MMMM FIFAN TFoOomMmnanuwooenndTtTwOM AANNOMOSL mnm tempo s tempo s Figura 4 1 Concentra o de CO e 02 medida nos pellets SP Pellets GC Emiss o de CO mg m Pellets GC Emiss o de O 5000 20 4000 15 3000 10 2000 1000 5 o 0 AOMDAanRrUONMN TMA A ODOR oOARMnANMNARANADMNODOON AotW AMO AU AU AM A MA ONKR MDA SON ARN WO THADAMAOANNRAAWO OWN DAD Ft AA NNMMTONNOOR PE Oo NANN WANA WOAtTOR AAN MMT NN OR PS tempo s tempo s Figura 4 2 Concentra o de CO e 02 medida nos pellets GC Pellets 30GC_70SP Emiss o de CO Pellets 30GC 70SP Emiss o de mg m 0 4000 20 3000 15 2000 1000 10 0 5
145. rio da Rep blica S rie B n 16 Minist rio do Ambiente do Ordenamento do Territ rio e do Desenvolvimento Regional da Economia e da Inova o e da Agricultura do Desenvolvimento Rural e das Pescas 88 ALAKANGAS Eija Properties of wood fuels used in finland Technical Research Centre of Finland VTT Processes 2005 89 EDP Tarifas 2013 URL http www edpsu pt pt EDP 20Docs Tarifario_2013T1_BTN pdf 106 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da industria corticeira Anexos ANEXOS Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 107 Anexos Anexo A Pre os atuais dos pellets de madeira Pre o Tipo de venda Fornecedor Refer ncia dos pre os 15kg f Pre o consultado no Hipermercado Viana do Castelo em Briquete Raro 3 46 Em hipermercado Mar o de 2013 Pinewells produto Pre o consultado no Hipermercado Viana do Castelo em certificado 3 59 Em hipermergado Mar o de 2013 Novalenha 3 25 Em hipermercado Pre o consultado no Hipermercado em Mar o de 2013 Pre o consultado em Soferragens 3 15 Online http www soferragens pt index php promocoes materiais de construcao 97 venda de pellets em Mar o de 2013 Pre o consultado em Pelletslar 4 Online http www pelletslar com pID 49 amp selID 49 7C54 em Mar o de 2013 Pre o consultado em A Online ou nas Biofogo certificado 3 51 5S tennis http biofogo ne
146. rocedimento Experimental Onde my corresponde massa do gobel Mz corresponde massa do gobel com a massa da amostra com humidade mas corresponde massa do gobel com a massa da amostra sem humidade No Anexo D encontram se discriminados os c lculos efetuados para 10 amostras de cada tipologia de pellets 3 3 2 TEOR DE CINZAS O processo para o c lculo do teor de cinzas id ntico ao anterior com a diferen a da balan a usada que neste caso mais precisa e com o equipamento utilizado uma mufla que suporta temperaturas at 1800 C As etapas para o procedimento do m todo foram 1 Prepara o dos cadinhos limpeza 2 Pesagem dos cadinhos numa balan a anal tica 3 Coloca o de uma pequena quantidade de amostra em cada cadinho de modo a tapar apenas o fundo Pesagem dos cadinhos com as amostras Coloca o dos cadinhos mais amostras no forno a 800 C durante cerca de 3 h Extra o dos cadinhos com as amostras em cinza do forno e posterior arrefecimento Pesagem dos cadinhos com as amostras calcinadas Oo al Op O oe Determina o do teor de cinzas equa o 6 Para o c lculo do teor de cinzas determinou se a rela o entre a massa de cinza e a massa da amostra original de acordo com a equa o 3 5 C anma x 100 3 5 1 mz m Sendo que m corresponde massa do cadinho m corresponde massa do cadinho com a massa da amostra original ms corresponde m
147. s 88 82 Tabela 4 6 Composi o qu mica das cinzas resultantes da combust o dos pellets 83 Tabela 4 7 Agrupamento das formula es dos pellets pelas classes da ENplIus 84 Tabela 5 1 Gastos de energia el trica na produ o de pellets 88 Tabela 5 2 Custo de produ o dos pellets 70S 30GC ccecccccessssecsesseeeecssseseesesseeeesensneeess 88 Tabela 5 3 Distin o da pot ncia e do custo de cada equipamento 90 Tabela 5 4 Custos de aquisi o da mat ria prima e energ ticos 91 Tabela 5 5 Custos de produ o dos pellets com amortiza o do equipamento 92 xiv Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Gloss rio de Abreviaturas GLOSS RIO DE ABREVIATURAS AIMMP Associa o das Ind strias de Madeira e Mobili rio de Portugal ANPEB Associa o Nacional de Pellets Energ ticos de Biomassa APCOR Associa o Portuguesa de Corti a CVR Centro de Valoriza o para Res duos DEM Departamento de Engenharia Mec nica DGEG Dire o Geral de Energia e Geologia DT Deformation Temperature EPC European Pellet Council FER Fontes de Energia Renov vel FER A amp A Setor do Aquecimento e Arrefecimento FER E Setor de produ o de Energia El trica FER T Setor dos transportes FT Flow Temperature GC 100 de Granulado de Corti a HLV Lower Heating Value HT Hemisphere Temperatu
148. s os pellets GC e 30S 70G ostentam concentra es de mon xido de carbono CO acima dos 2000 mg Nm enquanto os pellets 70S 30G possuem um valor aproximado do limite de 500 mg Nm permitido na legisla o Em rela o aos restantes poluentes todos os pellets cumprem os limites legislados Assim sendo os pellets 70S 30G s o aqueles que para al m de cumprirem os requisitos t cnicos descritos na certifica o ENplus A2 tamb m s o os que possuem melhor qualidade em rela o aos poluentes de emiss es gasosas Estes apresentam um poder calorifico na ordem dos 17 8 MJ kg e um teor de cinza de 0 86 As emiss es de mon xido de carbono atingem os 500 mg Nm valor que pode ser controlado atrav s da regula o do equipamento de combust o Economicamente os pellets 70S 30G apresentam um custo de produ o na ordem dos 0 09 kg onde cerca de 4 c ntimos s o gastos em energia el trica e os restantes na mat ria prima necess ria a adquirir ou seja no serrim de madeira A instala o de uma linha de produ o com silo de armazenamento sistema de alimenta o peletizadora e sistema de embalamento poder ter um custo acima de 170 mil euros Atualmente o res duo produzido na empresa durante o processo de produ o de discos para rolhas de corti a tem como destino a exporta o irregular com consequ ncia de acumula o do subproduto Assim sendo a implementa o de uma linha de produ
149. s carbonosas respons veis pela forma o de alcatr es na caldeira A diferen a entre a unidade e este par metro juntamente com o teor de cinza e de humidade resulta no teor de res duo carbonoso que o combust vel ostenta ap s a sua queima TEOR de C H e N O carbono C presente no combustivel tem grande influ ncia no poder calorifico do mesmo pois respons vel pela liberta o do conte do energ tico atrav s da sua oxida o Paralelamente o hidrog nio H tamb m apresenta um papel relevante pois fornece a energia adicional para o processo de oxida o A jun o desta energia adicional e da produzida pelo carbono determina o poder calorifico final do combust vel O azoto N por norma apresenta teores mais elevados na biomassa agr cola e nas cascas e folhas de rvore e mais baixos nas esp cies lenhosas sem casca Durante a combust o respons vel pela forma o de xidos de azoto NO que s o libertados atrav s dos gases para a atmosfera e prejudiciais ao meio ambiente 68 ELEMENTOS N O MET LICOS S Cle P Todos estes elementos n o met licos e presentes na biomassa encontram se em teores superiores nas cascas e em menor percentagem na madeira 72 O teor de enxofre S e de cloro Cl nos biocombust veis s lidos lenhosos relativamente baixo compreendendo valores inferiores a 1 da mat ria seca 63 Durante a combust o o enxofre ao reagir com o O forma SO g s esse que t xico e
150. s da corti a prendem se com a sua textura derivada da exist ncia de polissacarideos 12 e da sua cor acastanhada proveniente de taninos 6 38 49 _ camada suberinica suberina ceras Figura 2 5 Esquema da microestrutura da corti a 43 A principal aplica o da corti a foi durante muitos anos e ainda a produ o de rolhas para garrafas de vidro para vinho Os aglomerados de corti a representam o segundo produto mais produzido e importante em termos econ micos evidenciando um crescente impacto do seu uso na constru o 26 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira Revis o Bibliogr fica civil Mais recentemente a corti a tem sido aplicada em novos produtos como um material inovador e ecol gico como pode ser visualizado na Figura 2 6 A t tulo indicativo listam se algumas das aplica es que a corti a pode assumir 38 41 50 51 e Rolhas para veda o de bebidas alco licas e Aglomerados para revestimentos para o setor da constru o civil pisos paredes e tetos e Aglomerados para isolamento t rmico ac stico e vibrat rio pisos paredes e tetos e Artigos para decora o ex bases para utens lios de cozinha molduras de quadros e Aplica es no setor do mobili rio ex cadeiras e Aplica es no setor do cal ado vestu rio e acess rios ex solas para cal ado guarda chuvas e malas e Aplica es em
151. s mencionadas ao longo do trabalho apresentadas no cap tulo 9 14 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Revis o Bibliogr fica 2 REVIS O BIBLIOGR FICA 2 1 BIOMASSA FLORESTAL A biomassa florestal abrange toda a mat ria vegetal proveniente da silvicultura e dos desperd cios da explora o de povoamentos florestais nomeadamente bicadas ramos folhas raizes e matos e residuos gerados pela ind stria de transforma o da madeira como cascas serrim p e licor negro 24 Os cobertos florestais abrangem cerca de 40 da superficie terrestre e podem se traduzir em cerca de 90 da produ o de biomassa 25 Em Portugal a floresta representa cerca de um ter o da rea do territ rio nacional sendo a principal fonte de biomassa o que faz desta energia uma potencial alternativa face aos combust veis f sseis que t m de ser importados a custos elevados reduzindo assim a depend ncia externa 26 2 1 1 RECOLHA DA BIOMASSA FLORESTAL Para al m da sua import ncia como recurso energ tico o uso da biomassa florestal tamb m apresenta um papel relevante no ordenamento e gest o da floresta atrav s da limpeza das florestas e consequente redu o do risco de inc ndios Note se que anualmente sobretudo nas pocas mais quentes perdido e desperdi ado parte deste recurso assim como destru do o patrim nio florestal atrav s dos inc ndios que ocorrem pela
152. s pellets Desta forma para a sele o do mais vi vel apenas se teve em considera o as formula es que apresentam granulado de corti a Os pellets GC e os 30S 0G apenas podem ser agrupados na EN B devido ao teor de cinza que lhes est associado cujo valor em ambos se encontra entre 1 5 e 3 e no caso dos CG tamb m ao teor de enxofre cujo valor ultrapassa os 0 03 Contrariamente os pellets 0S 30G podem ser agrupados na ENplus A2 uma vez que o teor de cinza que se situa entre 0 7 e 1 5 n o permite que esta tipologia de pellets se enquadre na classe ENplus Al Por todos os outros par metros analisados que n o o teor de cinza os pellets 70S 30G poderiam ser agrupados na melhor classe ou seja na ENplus Al Os valores de durabilidade mec nica encontram se fora dos teores limite da certifica o de todas as classes resultado dos par metros usados na opera o de peletiza o No entanto esta raz o n o impede que se possa agrupar os pellets nas diferentes classes visto que esta uma vari vel influenciada significativamente pelos par metros de produ o dos pellets e n o tanto pela mat ria prima que constitui o pellet Por exemplo a diminui o do teor de humidade e o controlo da granulometria da mat ria prima permite elevar o valor da durabilidade mec nica acima dos 97 5 valor que o selo ENplus indica Por outro lado em termos de emiss es gasosas todos os pellets
153. s resultados obtidos nos ensaios descritos no capitulo anterior s o apresentados nos subcap tulos seguintes 4 1 CARACTERIZA O F SICA DOS PELLETS A Tabela 4 1 apresenta os resultados dos par metros f sicos e quimicos analisados nos quatro tipos de pellets produzidos Tabela 4 1 Resultados da an lise das caracter sticas t cnicas realizadas aos Pellets produzidos Par metro Uni SP GC 70S 30G 30S 70G Teor de humidade 9 32 8 52 9 01 7 27 Teor de cinza 0 77 1 96 0 86 1 64 Teor de Mat ria Volatil 72 1 76 6 73 1 71 9 Densidade a granel kg m 650 602 603 611 Durabilidade mec nica 94 2 96 2 93 7 93 4 PCI MJ kg 16 9 19 2 17 8 18 6 Teor de Finos 0 61 0 15 0 32 0 24 Embora o teor de humidade em todos os pellets se encontre abaixo dos 10 nos pellets com maior percentagem de serrim de madeira que se registam valores mais elevados Este par metro n o tem grande relev ncia na rejei o ou sele o de um tipo de pellet pois n o depende apenas da mat ria prima a usar mas sim do seu controlo no processo de produ o Em contrapartida o teor de cinza depende essencialmente da mat ria incorporada nos pellets sendo que como referido anteriormente este superior no caso de folhas ou cascas de rvore Como era espect vel os pellets com granulado de corti a incorporado apresentam um teor de cinza superior queles que apenas cont m serrim de madeira na sua constitui o Os pellets GC e 30S 70G apresentam va
154. secund rio Em seguida liga se o alimentador durante um determinado tempo at que a grelha tenha pellets suficientes para com o aumento da temperatura atrav s de uma resist ncia que chega em m dia a atingir os 500 C e uma baixa velocidade do ventilador se iniciar a combust o Ap s os gases atingirem a temperatura de igni o definida pelo utilizador a resist ncia desligada e o ventilador passa a funcionar a uma velocidade definida conforme a pot ncia que se pretende Ap s esta fase de arranque segue se a fase estacion ria onde se regula a abertura das entradas de ar e onde a bomba de circula o de gua ligada Por fim d se in cio alimenta o autom tica dos pellets e os ensaios de medi o das emiss es gasosas s o iniciados ap s os gases atingirem um n vel de estabilidade em geral cerca de 30 min a 40 minutos Os par metros a controlar pelo utilizador s o o tempo inicial de alimenta o a temperatura para iniciar o ciclo normal de alimenta o a temperatura para paragem da igni o a velocidade do ventilador na fase de arranque e na fase estacion ria e o tempo de funcionamento on e paragem off do alimentador Na Tabela 3 5 apresenta se os par metros usados para cada ensaio de combust o realizado para cada tipologia de pellets 68 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Procedimento Experimental Tabela 3 5 Par metros intr
155. sobreiro uma esp cie de rvore que se adapta ao clima Mediterr neo com ver es secos e invernos suaves raz o pela qual Portugal um dos maiores produtores de corti a do mundo recurso que importa aproveitar da melhor forma poss vel O grande impulso para a globaliza o da utiliza o deste material deveu se utiliza o de garrafas de vidro para o mercado do vinho e sua veda o com rolhas de corti a 38 2 2 1 PRODU O NACIONAL DE CORTI A Em Portugal cerca de 23 da rea florestal o correspondente a cerca de 737 mil hectares ocupada por montados de sobreiros Entre 1995 e 2010 a ocupa o do solo por esta esp cie teve um pequeno decl nio pouco expressivo registando um ligeiro crescimento entre 2005 e 2010 Figura 2 4 28 ha 750000 740000 730000 720000 1995 2005 2010 m rea total nacional de sobreiro ha 126828 731099 736775 Figura 2 4 Evolu o da rea total nacional de sobreiro em hectares entre 1995 e 2010 28 24 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira Revis o Bibliogr fica Estas altera es resultam de uma perda de rea de 28 mil hectares para matos e pastagens e o ganho de rea por arboriza o de terrenos agr colas de aproximadamente 18 mil hectares cujo balan o resulta na perda total de cerca de 10 mil hectares de rea de sobreiro desde 1995 at 2010 Portugal possui cerca d
156. stal dispon vel em Portugal bem como resultante do setor agricola Desta forma para al m de se promover o aproveitamento dos res duos e reduzir os riscos de inc ndio nas florestas tamb m se valoriza o setor rural atrav s da cria o de novos neg cios locais e consequentemente da gera o de novos postos de trabalho j que a biomassa est dispon vel em praticamente todas as zonas do pais No entanto existem alguns problemas log sticos e operacionais que condicionam o investimento neste setor nomeadamente ao n vel da recolha transporte e armazenamento consequ ncia da reduzida densidade aparente da elevada dispers o entre os res duos e das dimens es heterog neas que apresenta Raz es estas que por vezes levam os produtores deste tipo de res duo florestal ou agr cola a abandona lo no terreno ou mesmo a queim lo a c u aberto Um outro fator limitativo prende se com a sustentabilidade deste recurso a m dio e longo prazo que pode colocar em risco os elevados investimentos que estes projetos apresentam 10 Outra grande vantagem da utiliza o desta fonte de energia como combust vel prende se com a possibilidade de aproveitamento de res duos o que leva a uma gest o mais eficiente de acordo com a hierarquia das opera es de gest o de res duo Paralelamente o recurso a este tipo de energia assim como a outras formas de energia renov vel faz com que o pa s reduza a sua depend ncia energ tica importando me
157. suas vantagens a energia renov vel cada vez mais procurada e promovida sendo que em 2010 o governo criou um programa de incentivo ao consumo deste tipo de energia denominado de PNAER 2020 plano nacional de a o para as energias renov veis Este plano fixa um aumento da quota de energia renov vel no consumo de energia final de modo a atingir uma meta de 31 em 2020 sendo que em 2010 esta apresentava uma percentagem de 24 1 O programa tamb m prev um aumento da contribui o desta tipologia de energias no setor dos transportes para os 10 e um consumo final de energia el trica perto dos 60 Na Figura 1 1 pode se visualizar a evolu o do contributo das energias renov veis desde de 2005 at 2020 no total de energia final consumida assim como nos setores de eletricidade FER E aquecimento e arrefecimento FER A amp A e transportes FER T 2 FER ARA FER E FER T FER Global 200s maos mois 2020 Figura 1 1 Metas Portuguesas para 2020 e sua evolucao 2 Embora as principais fontes de FER Fontes de Energia Renovavel usadas sejam a hidrica e a e lica principalmente no setor de produ o de eletricidade E a biomassa tamb m apresenta uma posi o significativa na hierarquia do consumo principalmente no setor aquecimento e arrefecimento A amp A No sector dos transportes T embora em menor escala tamb m se prev um aumento do consumo de biomassa atrav s da utiliza o
158. t o queimador e permutador de calor Esta caldeia apresenta um consumo m dio cont nuo de cerca de 6 6 kg h O queimador constitu do por uma grelha fixa inclinada onde se encontra acoplada uma resist ncia respons vel pela auto igni o dos pellets alimentados atrav s de uma entrada superior A c mara de combust o encontra se acima do queimador n o havendo uma separa o f sica Acima desta encontram se os tubos de fumo do permutador de calor 66 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Procedimento Experimental Para uma combust o com oxig nio a camara possui v rias entradas de ar prim rio na grelha e secund rio que se situam acima da grelha Tamb m na zona da resist ncia existe uma entrada de ar aquecido pela mesma que facilita a igni o do combust vel Acoplado caldeira existe um sistema de alimenta o autom tico ligado a um reservat rio de pellets independente da caldeira associada a uma balan a cujo objetivo o de controlar a quantidade de pellets que a caldeira consume O alimentador que apresenta uma inclina o de 45 composto por um parafuso sem fim envolto de uma tubagem de a o sendo acionado por um motor el trico Figura 3 9 A B C Existe igualmente um sistema de an lise e medi o de gases composto por um analisador para o gas de NO e outro para os gases CO CO e O Figura 3 9 E F Como outras cald
159. t index php route product category amp path e 63_65 em Mar o de 2013 Pre o consultado em e Online ou nas i Biofogo certificado 3 69 instlacies http biofogo net index php route product category amp path 63_65 em Outubro de 2013 Preco consultado em LojaClimatiza 3 75 Online http www lojaclimatiza com index php route product cate gory amp path 102 em Marco de 2013 3 3 Oninesu eae Pre o consultado em http www casa do CasaLavrador 3 4 novem i 3 lavrador com products saco pellets 15kg a partir de 2 90EUR instala es bro saco em Mar o de 2013 108 Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira Anexos Anexo B Lista de empresas nacionais produtoras de pellets Empresa Enermontijo Pellets Power 2 Glowood CMC Biomassa Martos amp Ca Enerpellets Palser Bioenergia e Paletes Lda Nova Lenha Centroliva Pinewells Lda Pellets Power Raro Vimasol Pellets Junglepower Tecpellets Biomad Castro e Filhos Thermowall XPZ Fourpellets Stellep Melpellets Pelletsfirst Localidade Lisboa Alc cer do Sal Cercal do Alentejo Alcoba a Leiria Pedr g o Grande Sert Oleiros Vila Velha de R d o Arganil Mort gua Porto Celorico de Basto Lousada P voa do Varzim Guimar es Guimar es Braga Esposende Barcelos Chaves Melga o Alcoba a Capacidade ton ano 50 000 100 000 gt 100 000 50 000 100 000 5 000 10 000 10 000 50 000 gt 100 000 50
160. tir de serrim de pinho Nos ltimos anos uma grande parte das empresas que geravam quantidades significativas de res duo de madeira adotaram sistemas de produ o de pellets como forma de valorizar o subproduto gerado que muitas vezes sentiam dificuldades em gerir Atualmente para al m de muitos pellets terem como origem o serrim proveniente de v rios tipos de madeira e biomassa florestal e agricola estuda se cada vez mais a possibilidade de incorpora o nos pellets de novos tipos de residuos com elevado poder calor fico tais Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 31 Revis o Bibliogr fica como pol meros t xteis p de tinta cart o entre outros materiais passiveis de combust o o que permite dar solu o destino a uma fra o significativa dos residuos gerados 62 2 3 1 PROCESSO DE FABRICO Os pellets passam por v rias etapas de produ o tanto a montante como a jusante da sua extrus o pela matriz como exemplificado no esquema da Figura 2 8 63 64 Rece o da mat ria prima y Moagem Verde y Secagem y Moagem Fina y Recircula o Peletizac o ad y y Armazenamento Embalamento Figura 2 8 Esquema do processo de fabrico dos Pellets Ap s a rece o da mat ria prima nas instala es as etapas que se seguem incluem a moagem do material de forma reduzir a granulometria do mesmo e a secagem p
161. tivamente 86 87 Tabela 4 4 Valores das emiss es gasosas emitidas durante os ensaios Ensaio 1 SP Ensaio 2 GC Ensaio 3 70S 30G Ensaio 4 30S 70G Valor limite Minimo Maximo co Concentra o mg Nm3 Caudal kg h NOx Concentra o mg Nm3 Caudal kg h cov Concentra o mg Nm3 Caudal kg h Pts Concentra o mg Nm3 Caudal kg h 02 Concentra o mg Nm Caudal kg h 154 0 04 159 0 04 lt 1 lt 0 0002 0 001 16 lt 0 004 127 0 015 149 0 017 lt 29 lt 0 003 0 0005 134 0 012 lt 24 lt 0 002 19 0 0028 25 0 004 lt 23 lt 0 003 500 5 100 650 200 150 500 A cor verde representa os valores abaixo do limite minino e o vermelho os valores acima do limite m ximo indicado nas portarias Produ o de Pellets para valoriza o de residuos provenientes da ind stria corticeira 79 Resultados Obtidos Os dados de concentra o expostos referem se aos valores corrigidos para um teor de 11 de O de acordo com a equa o 3 15 Todos os caudais limiares m ssicos medidos encontram se abaixo do valor limite estipulado na legisla o o que pode derivar da baixa pot ncia qual a caldeira funcionou e principalmente devido s v rias quedas de velocidades provocadas pela irregular instala o da tubagem dos gases de escape da combust o at
162. ts para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 77 Resultados Obtidos Tabela 4 3 Resultado dos restantes elementos qu micos dos pellets Par metro Uni SP GC 70S 30G 30S 70G As mg kg 0 52 lt 0 5 lt 0 5 lt 0 5 Cd mg kg lt 0 4 lt 0 4 lt 0 4 lt 0 4 Cr mg kg 3 32 1 45 1 66 1 12 Cu mg kg 2 9 7 7 4 1 5 6 Pb mg kg lt 1 1 lt 1 1 2 Hg mg kg lt 0 2 lt 0 2 lt 0 2 lt 0 2 Ni mg kg 1 2 lt 1 lt 1 lt 1 Zn mg kg 13 7 7 7 9 7 Sb mg kg lt 0 5 lt 0 5 lt 0 5 lt 0 5 Co mg kg 0 23 lt 0 2 lt 0 2 lt 0 2 Mn mg kg 90 9 107 92 8 96 3 Ti mg kg lt 0 5 lt 0 5 lt 0 5 lt 0 5 V mg kg 0 2 0 21 0 22 0 22 AI mg kg 263 133 157 93 Fe mg kg 442 182 348 180 K mg kg 629 3850 1620 2970 Na mg kg 80 212 120 177 Si mg kg 149 86 125 97 Mg mg kg 318 364 325 348 Ca mg kg 746 8170 2930 6280 Mo mg kg lt 0 4 lt 0 4 lt 0 4 lt 0 2 Ba mg kg 5 33 24 9 5 17 6 Se mg kg lt 2 lt 2 lt 2 lt 2 78 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira Resultados Obtidos 4 2 EMISS ES GASOSAS Como j referido foram efetuados quatro ensaios um para cada tipologia de pellets Na Tabela 4 4 est o disponibilizados os dados relativos s emiss es gasosas obtidos em cada ensaio durante a combust o dos pellets referidos anteriormente assim como os valores limites de concentra o e caudal limiar expressos para os mesmos poluentes nas portarias n 677 09 e n 80 2006 respe
163. u se alimentar a c mara com um periodo de alimenta o id ntico ao do ensaio 1 SP Esta situa o gerou problemas ao n vel da combust o levando a uma diminui o acentuada da chama uma vez que este residuo necessita de mais tempo para a sua queima completa em compara o aos pellets de serrim Deste modo foi necess rio alterar o periodo de alimenta o ao longo do ensaio de modo a se conseguir um maior tempo em modo off Adicionalmente o dominio deste par metro tamb m teve influ ncia no controlo das emiss es gasosas registadas no analisador de gases acoplado caldeira Inicialmente os teores dos poluentes principalmente o do mon xido de carbono encontravam se muito elevados e com dificuldade em estabilizar Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira 69 Procedimento Experimental Nos ensaios 3 e 4 com os pellets 70S 30G e 30S 70G respetivamente diminuiu se o tempo inicial de alimenta o face ao pellets SP de modo a se obter uma menor massa inicial de pellets na grelha e assim facilitar a igni o do combust vel Por outro lado como estes pellets t m um processo de combust o mais lenta tamb m foi necess rio diminuir o tempo de alimenta o em modo ligado ON para que os pellets queimassem tal como verificado nos pellets GC Em todos os ensaios de combust o de pellets com incorpora o de granulado de corti a ensaio 2 3 e 4 verificou se que as ci
164. umidade Assim sendo possivel elevar o valor deste par metro atrav s do controlo de ambos os par metros Em consequ ncia os pellets com maior percentagem de durabilidade mec nica s o aqueles que apresentam menor teor de finos como o caso dos pellets GC Em rela o ao teor de finos todas as tipologias de pellets apresentam um valor inferior a 1 Na Tabela 4 2 encontram se apresentados os valores obtidos para o teor dos elementos em maior abund ncia nos pellets bem como os elementos n o met licos Tabela 4 2 Resultado da an lise elementar e elementos n o met licos dos pelltes produzidos Par metro Uni SP GC 70S 30G 30S 70G C Carbono 49 5 53 8 50 9 50 8 N Azoto lt 0 01 0 35 0 11 0 31 H Hidrog nio 6 67 6 62 6 76 6 36 S Enxofre 0 012 0 034 0 02 0 015 Cloro Total mg kg 28 5 491 196 395 P mg kg 94 3 334 164 268 76 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da industria corticeira Resultados Obtidos O carbono o elemento em maior abundancia fator este que entra em concord ncia quando no Capitulo 2 se referiu que a biomassa era essencialmente constitu da por tomos de carbono Paralelamente o carbono assim como o azoto e enxofre est o presentes em maior quantidade nos pellets que na sua constitui o possuem granulado de corti a embora a percentagem dos dois ltimos no geral seja relativamente baixa o que pode indicar um baixo n vel de emiss es
165. umo total desta mat ria No entanto em 2012 segundo a ANPEB prev se que foram produzidos aproximadamente 690 000 toneladas de pellets representando um aumento de 8 face a 2011 Atualmente a ANPEB prev que o consumo de biomassa florestal neste setor ronda as 1 400 000 toneladas por ano 2 2 A CORTI A A corti a um material natural usado pela humanidade desde a antiguidade usualmente utilizado como material flutuante e vedante Este material corresponde ao revestimento exterior casca de uma rvore denominada de sobreiro Quercus suber L e extra do dos seus troncos e ramos Figura 2 3 38 Figura 2 3 Sobreiro a montado de sobreiros descorti ados b casca do sobreiro corti a 39 O sobreiro a nica rvore capaz de regenerar a sua casca ap s cada colheita caracter stica que faz da corti a um material biol gico ecol gico e renov vel dif cil de ser substitu do por um material sint tico 40 Cada sobreiro pode produzir corti a durante cerca de 150 anos sempre com um intervalo de descorticamento de 9 a 12 anos o que permite uma m dia de 15 a 16 descorticamentos durante a sua vida 41 Este s pode ser descorti ado pela primeira vez ao fim de cerca de 20 a 35 anos de idade quando o seu tronco atinge cerca de 70 cm de di metro a cerca de 1 3 m de altura do solo 42 43 Um s sobreiro pode produzir entre 30 a 200 kg por ciclo de produ o sendo que a produtividade m dia de aproximada
166. xemplo pode se indicar o biog s essencialmente constitu do por metano 60 a 70 e di xido de carbono 30 a 40 gerado pela decomposi o do material org nico atrav s da a o dos microrganismos na aus ncia de oxig nio Em geral este processo realizado em digestores ou seja Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da ind stria corticeira T Introdu o camaras de fermenta o fechadas e vedadas O biog s pode ser utilizado para produ o de calor e ou eletricidade Biocombust veis s lidos Os biocombust veis s lidos englobam todos os produtos e res duos provenientes da agricultura e silvicultura bem como a fra o biodegrad vel dos res duos industriais e urbanos S o exemplo de subprodutos a lenha a estilha os pellets e os briquetes Figura 1 4 Figura 1 4 Biocombust veis s lidos a Lenha toros 17 b estilha 18 c pellets 19 d briquetes 20 e Lenha toros esta a forma tradicional de prepara o da madeira e consiste no corte dos troncos geralmente em 4 partes com comprimentos de 250 330 500 ou 1000 mm para uma conformidade com as caldeiras comercializadas Em geral um toro de madeira apresenta teores de humidade abaixo dos 20 se estiverem cerca de 2 anos armazenado ao ar livre caso contr rio pode conter at 50 de humidade 12 e Estilha consiste na biomassa triturada com comprimentos entre 10 e 100 mm e largura at 4 cm
167. za o dos pellets foi realizado pelo menos um ensaio para cada par metro a determinar Apenas a determina o de um elemento qu mico o enxofre das an lises qu micas das cinzas e do comportamento de fusibilidade das mesmas foi realizada em institui es externas ao CVR 3 3 1 TEOR DE HUMIDADE A determina o do teor de humidade realiza se atrav s do m todo de gravimetria que consiste na pesagem de amostras e utiliza uma massa ou uma varia o de massa como sinal anal tico Os equipamentos usados para a realiza o do ensaio s o uma balan a anal tica e uma estufa Para a realiza o dos testes seguiram se as seguintes tarefas 1 Prepara o dos gobel s limpeza e secagem Pesagem dos gobel s vazios na balan a Coloca o das amostras no gobel cerca de 4 da altura do gobel Pesagem do gobel mais as amostras com humidade Coloca o dos gobel s com as amostras na estufa a 105 C durante cerca de 24h Extra o dos gobel s com as amostras secas da estufa e posterior arrefecimento Pesagem dos gobel s mais as amostras secas sem humidade Oo TD oO RB On Determina o do teor de humidade equa o 3 4 O teor de humidade dado pala rela o entre a massa de gua evaporada e a massa da amostra original de acordo com a equa o 5 H mz m14 m3 my x 100 3 4 m2 M 1 56 Produ o de Pellets para valoriza o de res duos provenientes da industria corticeira P

tese_Carla Barros_2013

Contents

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents