Predição e controle da umidade da madeira para otimização da cadeia produtiva de energia de eucalipto

Abstract

O aproveitamento da madeira na forma de cavacos para geração de energia requer uma cadeia produtiva mais eficiente nas diversas etapas que a compõe: colheita, baldeio, cavaqueamento, transporte, estocagem e sistemas de conversão. A umidade da madeira é fundamental no planejamento das operações florestais desta cadeia, pois condiciona o volume a ser cavaqueado, o número de caminhões necessários para transporte da matéria-prima, o tempo de estocagem no campo, entre outros, o que impacta economicamente a cadeia. No Brasil, seus efeitos ainda não foram mensurados por completo e algumas dúvidas ainda persistem, como a escolha na configuração das operações florestais menos onerosas e a umidade final entregue na indústria. Considerando este gargalo na produção florestal brasileira, o trabalho teve como objetivo principal investigar a umidade da madeira e quantificação de seu efeito nos custos da cadeia de produção de cavacos de madeira de Eucalyptus para geração de energia. Para alcançar esse objetivo, foi analisado o comportamento da umidade nas pilhas estocadas em diferentes formas (toras e cavacos) e estações do ano (época seca e chuvosa). O efeito da umidade no volume de madeira colhido nas três cadeias de operações florestais propostas e os seus respectivos custos operacionais foram determinados para abastecimento de uma termelétrica de referência. Os resultados encontrados inviabilizam o armazenamento da madeira na forma de cavacos ao ar livre (umidade final de 53,5% base úmida), exceto quando estocada com cobertura (umidade final de 34,3% base úmida). Em contrapartida, considerando o mesmo período de tempo, as toras atingiram uma umidade média de 35,5%. Houve um aumento no teor de cinzas da biomassa estocada no campo e no conteúdo energético para todas as classes de diâmetro avaliadas. Os modelos de predição de umidade em toras indicaram que a umidade relativa do ar e o tempo de estocagem (dias) foram as variáveis que mais explicaram a secagem da madeira. A cadeia de operações com a estocagem e transporte da madeira em toras, e a atividade de cavaqueamento na unidade de conversão foi a menos onerosa. A umidade da madeira nos cenários estudados ocasionou uma diferença de até 33% no custo unitário da energia gerada na termelétrica.

The use of the wood in the form of chips for energy generation requires a more efficient production supply chain in the several steps that compose it: harvesting, forwarding, storage, chipping, transport and conversion systems. The moisture content of the wood is fundamental to plan the forestry operations of the production supply chain. Since the former affects the harvesting season and the volume to be chipped, the number of trucks needed to transport the raw material and the time of storage in the field, the chain is economically affected as well. In Brazil, the moisture wood content effects have not been fully evaluated yet. The lack is because the use of wood for energy requires the transformation into woodchips and therefore some concerns rise up in the choice of the less expensive forest operation and the final wood moisture to be delivered to the industry. The main objective was to investigate the wood moisture content and quantifying its effect on the costs of Eucalyptus woodchip supply chains for power generation. The wood moisture content in piles stored in different forms (logs and chips) and seasons of the year (dry and rainy season) were analysed. The effect of moisture content on the volume of wood harvested in the three forestry supply chains proposed and their respective operating costs were determined to supply a biomass power plant. The preliminary results made it impossible to store the wood in the form of chips in outdoor conditions (final moisture content of 53.5%, wet basis), except when stored under cover (final moisture content of 34.3%, wet basis). On the other hand, after 160 days of storage in the autumn and winter, logwood piles reached an average moisture content of 31.1% (wet basis). There was an increase in the ash content of the biomass stored in the field as well in the net caloric value for all the diameter classes evaluated. The predicted moisture content models of wood logs indicated that the relative air humidity and the storage time (days) were the variables that most explained the drying of the wood. The operations with a storage and transport of the wood in logs, and the chipping in the industry was one less onerous. The moisture content of wood in the studied scenarios caused a difference of up to 33% in the unit cost of energy generated in the biomass power plant.