Centro da Biomassa

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Normalização e Certificação de Biocombustíveis Sólidos

Cláudia MendesLEBS.CBE - Laboratório Especializado em Biocombustíveis Sólidos

do

Centro da Biomassa para a Energia

VI Jornadas do Ambiente, Energias e Alterações Climáticas

CBE, 20 de Novembro de 2014

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ENORME DIVERSIDADE DE

BIOCOMBUSTÍVEIS SÓLIDOS

- Origens

- Características físico-químicas

- Aplicações para produção energética

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Lenha

Produzida a partir de Sobro, AzinhoOliveira, Pinho/ Eucalipto

Tradicionalmente utilizada em lareiras abertas e recuperadores de calor

Estilha

Produzida a partir de Podas de formação,Limpezas, Pinho, Eucalipto

Vocacionada para uma utilização em caldeiras com alimentação automática

Briquetes

Produzidos a partir da compactação do material lenhoso previamente triturado e seco

Vocacionados para uma utilização em salamandras, recuperadores de calor, fogões tradicionais

Peletes

Produzidos a partir da compactação do material lenhoso por um processo de extrusão, previamente triturado e seco

Vocacionada para uma utilização em salamandras e caldeiras com alimentação automática

Sub-Produtos agrícolas e agroindustriais

Obtidos, por ex., no processo industrial de descasque e processamento de frutos secos.Casca de amêndoa, casca de pinhão, caroço de azeitona, escamas de pinha, etc.

Vocacionada para uma utilização em caldeiras automáticas

Biomassa florestal

Obtido nas diversas operações florestais, incluibicadas, ramos, casca, matos, árvores inteiras, cepos, etc.Caracteriza-se por uma elevada heterogeneidade.

Vocacionada para grandes sistemas de queima como as centrais dedicadas e de cogeração a biomassa.

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Normas europeias para biocombustíveis sólidos

Sentiu-se a necessidade de

o Conhecer a origem da biomassa e a qualidade final dos biocombustíveis sólidos

o Definir parâmetros de qualidade

o Normalizar os biocombustíveis sólidos

Entre 2009 e 2012 foram emitidas normas europeias EN para biocombustíveis sólidos

o Terminologia – EN 14588 (1 norma)

o Especificações e classes do combustível – EN 14961 norma multi-partida (6 normas)

o Garantia de qualidade – EN 15234 norma multi-partida (6 normas)

o Amostragem e preparação de amostras - EN 14778 e EN 14780

o Propriedades físicas e mecânicas - 15 normas

o Propriedades químicas - 6 normas

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Normas ISO para biocombustíveis sólidos

Atualmente, a ISO/TC 238 está a preparar 60 novas normas para biocombustíveis sólidos, o que significa que as normas EN serão substituídas brevemente por normas ISO.

Normas ISO já publicadas:

ISO 16559:2014 - Solid biofuels -- Terminology, definitions and descriptions

ISO 17225-1:2014 - Solid biofuels -- Fuel specifications and classes -- Part 1: General requirements

ISO 17225-2:2014 - Solid biofuels -- Fuel specifications and classes -- Part 2: Graded wood pellets

ISO 17225-3:2014 - Solid biofuels -- Fuel specifications and classes -- Part 3: Graded wood briquettes

ISO 17225-4:2014 - Solid biofuels -- Fuel specifications and classes -- Part 4: Graded wood chips

ISO 17225-5:2014 - Solid biofuels -- Fuel specifications and classes -- Part 5: Graded firewood

ISO 17225-6:2014 - Solid biofuels -- Fuel specifications and classes -- Part 6: Graded non-woody pellets

ISO 17225-7:2014 - Solid biofuels -- Fuel specifications and classes -- Part 7: Graded non-woody briquettes

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Terminologia, definições e descriçõesISO 16559:2014 Solid Biofuels – Terminology, definitions and descriptions

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Especificações e classesEN 17225-1:2014 Solid Biofuels – Fuel, Specifications and classes

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Consumo de biomassa para calor no setor doméstico

O uso de biomassa para o aquecimento e para AQS é uma soluçãolargamente implementada em Portugal.

A substituição das lareiras abertas a lenha por outros equipamentosde maior rendimento, como os recuperadores de calor e caldeiras apeletes, será uma evolução natural.

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Empresas portuguesas produtoras de peletes

Fonte: ANPEB

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Produção nacional de peletes

Fonte: ANPEB

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Utilização da produção nacional de peletes

Fonte: ANPEB

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Porquê a Certificação de Biocombustíveis Sólidos?

• Maus biocombustíveis sólidos (BS) desacreditam a tecnologia de queima

– BS sem a qualidade desejada afetam o rendimento dos equipamentos e podem causar danos graves ao funcionamento (quantidade de cinzas produzidas, deficiente alimentação de combustível, fusão de cinzas, …).

– Existem marcas de equipamentos que apenas oferecem garantia mediante a utilização de peletes certificados.

• A certificação é a única forma de garantir a qualidade

– A existência, no mercado, de BS de má qualidade desacreditam a utilização desta fonte de energia, além de poderem ser nocivos para o ambiente e para a saúde.

• A certificação valoriza o produto, constituindo um valor acrescentado para a industria

Fotos: Laboratório do CBE

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As análises efetuadas a um lote são apenas representativas para esse lote.

A certificação garante que as exigências são sempre cumpridas (365 dias/ano), para toda a

produção, devido ao sistema de garantia da qualidade.

A certificação cobre toda a cadeia, desde a matéria prima até ao consumidor final.

Os peletes são os primeiros biocombustíveis certificados com reconhecimento em todos os países da União Europeia.

Porquê a Certificação de biocombustíveis sólidos?

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Três níveis de qualidade para os peletes:

o A1, de qualidade excelente

o A2

o B

Existem 3 categorias de qualidade A1, A2 e B, que se vão diferenciar, nas matérias-primas utilizáveis e nos valores-limite permitidos para o teor de cinzas, poder calorífico, teor de azoto, teor de cloro e comportamento de fusão das cinzas.

Os requisitos deste sistema de certificação estão descritos num “Handbook”.

Sistema de Certificação de Peletes ENplus

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• O produtor seleciona um Organismo de Inspeção reconhecido pelo EPC e listado em www.pelletcouncil.eu

• O produtor seleciona um Organismo de Testes (Laboratório de Análises) reconhecido pelo EPC e listado em www.pelletcouncil.eu

• É realizada a auditoria à fábrica (auditores do Organismo de Inspeção)

• O relatório de auditoria é enviado para o Organismo de Certificação e para o produtor

• O produtor assina um contrato com a Ass. Nacional de Peletes (ou EPC) para a utilização do selo ENPlus

• É assinado um contrato de certificação para emissão do certificado

Como está organizado o ENPlus

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Produtores nacionais com certificação ENplus

Fonte: ANPEB

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Selo de qualidade para biocombustíveis sólidos

desenvolvido no âmbito de um projeto INTERREG IVB

SUDOE em que o CBE foi parceiro. Pretende o

reconhecimento da qualidade de biocombustíveis

tipicamente utilizados nos países do Sudoeste

Europeu, em aplicações térmicas de pequena e

média dimensão.

Os requisitos para a implementação do Selo de

Qualidade BIOmasud estão definidos no Manual do

Selo de Qualidade, disponível no site do CBE.

Em Portugal e Espanha o BIOmasud conta já com

vários selos atribuídos a empresas.

Outros sistemas de certificação de biocombustíveis sólidos

Selo de Qualidade BIOmasud

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AmostragemEN 14778:2011 Solid biofuels - Sampling

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Preparação da amostraEN 14780:2011 Solid biofuels - Methods for sample preparation

Fotos: Laboratório do CBE

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Preparação da amostraEN 14780:2011 Solid biofuels - Methods for sample preparation

Fotos: Laboratório do CBE

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Teor de humidadeEN 14774:2009 Solid biofuels - Determination of moisture content

O teor de humidade influencia o poder calorífico docombustível.

Parte da energia libertada durante o processo decombustão é gasto na evaporação da água e,consequentemente, não fica disponível para qualquerutilização energética.

• Tem influência:

– Poder calorífico

– Densidade aparente

– Auto-ignição da biomassa

– Crescimento de fungos e emissões de esporos

(riscos para a saúde)

– Comportamento da combustão

Fotos: Laboratório do CBE

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Teor de cinzasEN 14775:2009 Solid biofuels - Determination of ash content

Entre os biocombustíveis sólidos, a madeira sem casca é o que apresenta omenor teor de cinzas.

A casca e as folhas apresentam normalmente teores de cinzas mais elevados.

As espécies nórdicas têm normalmente menores teores de cinzas do que asespécies do sul.

As impurezas, como areia, terra, etc, estão incluídos no teor de cinzas.

• Tem influência:

- Operações de eliminação de cinzas

- Design da Caldeira

- Emissões de partículas

- Poder calorífico

Fotos: Laboratório do CBE

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Densidade aparenteEN 15103:2009 Solid biofuels - Determination of bulk density

•Tem influência:

- Transporte

- Armazenamento

- Comportamento da combustão

Fotos: Laboratório do CBE

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Poder caloríficoEN 14918:2009 Solid biofuels - Determination of calorific value

O Poder Calorífico (PC) dum combustível, corresponde à energia libertada por unidade de massa docombustível, no processo de combustão.

O PCI bs de diferentes espécies de madeira varia dentro de um intervalo muito estreito.

As coníferas apresentam normalmente um PCI bs superior às outras espécies devido ao maior teor de lignina.

O poder calorífico varia com o teor de cinzas da amostra.

O PCI dos combustíveis lenhosos é normalmente superior ao das plantas herbáceas.

Fotos: Laboratório do CBE

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GranulometriaEN 15149:2010 Solid biofuels - Determination of particle size distribution

Fotos: Laboratório do CBE

•Tem Influência:

- Fluxos contínuos de alimentação do material

- Armazenamento do material (espaços vazios ou pontes)

- Densidade Aparente

- Resistência ao fluxo de ar nas operações de secagem

- Comportamento da combustão

- Formação de poeiras

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Durabilidade mecânica (e Teor de finos)EN 15210:2009 Solid biofuels - Determination of mechanical durability of pellets and briquettes

Medida da resistência dos peletes/briquetes na ocorrência de choques

e/ou abrasão em consequência de processos de manuseamento e

transporte.

Fotos: Laboratório do CBE

Para garantir que os peletes/briquetes mantêm a sua qualidade, o

manuseamento e a armazenagem devem ser apropriados em

diferentes fases do fornecimento ou da cadeia de entrega.

•Tem influência:

- Entupimento ou danos no sistema de abastecimento ou transporte

- Comportamento das partículas na queima

- Formação de poeira durante o transporte e o armazenamento

- Impedimento de um fluxo contínuo de material

- Resistência ao fluxo de ar nas operações de secagem

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Dimensões de peletesEN 16127:2012 Solid biofuels – Determination of length and diameter of pellets

Fotos: Laboratório do CBE

Os peletes para utilização em aplicações domésticas não devem ter mais que 40 mm de comprimento

Os diâmetros mais comuns são: 6 mm e 8 mm

•Tem influência:

- Bloqueiam o fluxo de material

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Teor de carbono, hidrogénio e azotoEN 15104:2011 Solid Biofuels – Determination of total content of carbon, hydrogen and nitrogen

O teor de azoto nos biocombustíveis lenhosos érelativamente baixo, e é muito mais elevada na biomassaagrícola - o que tem impacto direto sobre a formação deóxidos de azoto (NOx), que, durante a combustão, selibertam na forma gasosa, não permanecendo nas cinzas.

• Tem influência:

- Poder calorífico

- emissões NOx

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Teor de enxofre e cloroEN 15289:2011 Solid Biofuels – Determination of total content of sulfur and chlorine

• Tem influência:

- Corrosão

- Poluição

Fotos: Laboratório do CBE

O teor de enxofre e cloro nos biocombustíveis sólidos lenhosos sem casca é muito

baixo.

O enxofre permanece maioritariamente nas cinzas (40-90%), e o restante liberta-se

na forma de emissões de SO2 .

O cloro participa na formação de compostos como HCl, dioxinas e furanos.

A maior parte do Cl permanece nas cinzas volantes(40-95%), o restante forma HCl,

que em processos de condensação, juntamente com outros compostos, provoca

efeitos corrosivos nas partes metálicas internas das caldeiras e chaminés.

Os biocombustíveis herbáceos normalmente apresentam teores de cloro mais

elevados do que os de origem lenhosa.

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Elementos minoritários e maioritáriosEN 15297:2011 Solid biofuels - Determination of minor elements - As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, V and Zn

EN 15290:2011 Solid biofuels - Determination of major elements - Al, Ca, Fe, Mg, P, K, Si, Na and Ti

Os componentes que mais afetam o meio ambiente (chumbo, cádmio e zinco) são aquelas que são mais voláteise, predominantemente, surgem em cinza fina.

• Tem influência:

- Poluição atmosférica

- Utilização subsequente das cinzas produzidas – impacto ambiental

- Fusibilidade das cinzas

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Fusibilidade das cinzasEN 15370-1:2006 Solid biofuels - Method for the determination of ash melting behaviour - Part 1: Characteristic

temperatures method

• Tem influência:

- Combustão

- Escórias

- Incrustações

Durante a combustão, com o aumento da temperatura, podem ocorrer algumas alterações físicas nas cinzas, até à fusão completa das partículas.

Este problema é relevante quando a temperatura de fusão das cinzas é muito baixo.

Normalmente as espécies lenhosas têm pontos de fusão elevados (1300 - 1400ºC).

A biomassa herbácea tem pontos de fusão das cinzas menores que a biomassa lenhosa, pelo que podem ocorrer escórias durante a combustão.

Alguns fatores externos podem promover a fusão das cinzas: presença de impurezas, sistemas de combustão não adequados, densidade aparente muito elevada, teor de humidade muito baixo.

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Possíveis causas de desvios nos níveis das propriedades dos biocombustíveis sólidos

( baseado na EN 14961-1)

Propriedade Possíveis causas

cinzas contaminação com terra/areia; elevada % de casca/agulhas/folhas; aditivos inorgânicos; tratamentos químicos

Poder calorífico Elevado teor de cinzas; colas; resinas; plásticos

N elevada % de casca/agulhas/folhas; colas; plásticos

S elevada % de casca; aditivos inorgânicos contendo S, tratamentos com químicos contendo S

Cl elevada % de casca; madeira exposta à proximidade do mar; químicos para preservação

Si Contaminação com terra/areia; elevado teor de casca/agulhas/folhas

Ti tintas

As químicos para preservação

Cr químicos para preservação; Contaminação com terra/areia

Cu químicos para preservação; Contaminação com terra/areia

Hg contaminação com terra/areia

Cd tintas; plásticos; fertilizantes

Ni contaminação pela maquinaria; óleos minerais

Pb contaminação ambiental (ex. tráfego); tintas; plásticos; fertilizantes

Zn contaminação ambiental (ex. tráfego); tintas; plásticos; químicos para preservação

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o A garantia de fornecimento de BS de qualidade é fundamental para o crescimento do mercado.

o Regras transparentes na qualidade dos BS e nas suas especificações são necessárias para conquistar a

confiança dos consumidores.

o As normas são a ferramenta apropriada para definir a qualidade dos biocombustíveis. As normas permitem que

o produtor e o consumidor concordem com a qualidade que necessitam caso a caso.

o A certificação dos biocombustíveis sólidos permite ao consumidor conhecer em detalhe as caraterísticas do

produto que está a adquirir, contribuído para o aumento da confiança nestes combustíveis.

o O LEBS.CBE tem a perceção que desde que o sistema de certificação ENplus começou a ser implementado, os

consumidores tornaram-se progressivamente mais exigentes e o aparecimento no mercado de peletes de má

qualidade/contaminados tem vindo a diminuir.

o O contributo do CBE no controlo de qualidade e sensibilização para a importância da utilização de

biocombustíveis sólidos adaptados às diferentes utilizações (calor doméstico, produção de eletricidade, etc.)

tem sido muito importante para o desenvolvimento da cadeia de valor da biomassa.

Conclusões

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Obrigada pela vossa atenção!

LEBS.CBE – Laboratório Especializado em Biocombustíveis Sólidos do Centro da Biomassa para a EnergiaTel: 239532436 – claudia.mendes@centrodabiomassa.pt - http//www.centrodabiomassa.pt