iTECNOLOGIA E ECONOMIADO BRIQUETE DE MADEIRALUIZ VICENTE BOCORNY GENTILTESE DE DOUTORADO EM ENGENHARIA FLORESTALDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA FLORESTALFACULDADE DE TECNOLOGIAUNIVERSIDADE DE BRASLIAiiUNIVERSIDADE DE BRASLIAFACULDADE DE TECNOLOGIADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA FLORESTALTECNOLOGIA E ECONOMIADO BRIQUETE DE MADEIRALUIZ VICENTE BOCORNY GENTILORIENTADOR: Prof. Dr. AILTON TEIXEIRA DO VALECO-ORIENTADOR: Prof. Dr. HUMBERTO ANGELOTESE DE DOUTORADO EM ENGENHARIA FLORESTALPUBLICAO: EFL D 009/2008BRASLIA/DF: JULHO 2008iiiUNIVERSIDADE DE BRASLIAFACULDADE DE TECNOLOGIADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA FLORESTALTECNOLOGIA E ECONOMIADO BRIQUETE DE MADEIRALUIZ VICENTE BOCORNY GENTILTESE SUBMETIDA AO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAFLORESTAL DA FACULDADE DE TECNOLOGIA DA UNIVERSIDADEDE BRASLIA COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSRIOS PARAAOBTENODOGRAUDEDOUTOREMCINCIAS FLORESTAIS.APROVADA POR:.............................................................Ailton Teixeira do Vale, Dsc. (UnB) (Orientador)CPF: 33296308687; RG: M.1224662; e-mail: ailton.vale@gmail.com..............................................................Flvio Borges Botelho Filho, (Dsc) (UnB) (Examinador Interno)CPF: 643033908-44 ; RG: 6730115 SSP-SP; e-mail: botelho@unb.br.......................................................................Carlos Alberto Gurgel Veras, PhD. (UnB) (Examinador Interno)CPF: 63642280706; RG: IFP-RJ 07568273/2; e-mail: gurgel@unb.br...........................................................................Dirceu Medeiros de Morais, Dsc. (UFRR) (Examinador Externo)CPF: 292290814-34; RG: 95003018080 SSP-CE; e-mail: dirceu@engcivil.ufrr.br...........................................................................Alexandre Florian da Costa, Dsc. (UnB) (Examinador Interno)CPF: 303515020-68 ; RG: 10005464 SSP DF; e-mail: lucate@unb.br...........................................................................lvaro Nogueira de Souza, Dsc. (UnB) (Suplente)CPF: 873606166-20 ; RG: M.5753144; e-mail: ansouza@unb.brBRASLIA/DF. JULHO DE 2008.ivFICHA CATALOGRFICAGENTIL, LUIZ VICENTE BOCORNYTecnologia e Economia do Briquete de Madeiraxix, 195 p., 210 x 297 mm (EFL/FT/UnB), Doutor, Tese de Doutorado-Universidade deBraslia. Faculdade de Tecnologia.Departamento de Engenharia Florestal1.Briquete de madeira 2.Energia3.Economia 4.CustosI.EFL/FT/UnB II.Ttulo(srie)REFERNCIAGENTIL, L.V.B. (2008). Tecnologia e Economia do Briquete de Madeira. Tese deDoutoradoemEngenhariaFlorestal, PublicaoEFLTD- 009/2008. DepartamentodeEngenharia Florestal. Universidade de Braslia. Braslia. DF, 195 p.CESSO DE DIREITOSAUTOR: Luiz Vicente Bocorny GentilTITULO: Tecnologia e Economia do Briquete de MadeiraGRAU: Doutor ANO: 2008concedida, UniversidadedeBraslia, permissoparareproduzir cpias destaTesesomente para propsitos acadmicos e cientficos. Por ter a reserva dos direitos depublicao, parte alguma deste texto pode ser reproduzida sem autorizao por escrito doautor.----------------------------------------------------------Luiz Vicente Bocorny GentilSHCES. Quadra 401. Bloco A. Apartamento 30270.650-411. Braslia-DF BrasilvEsta Tese de Doutorado dedicada An Sanat KumaraviRESUMOTECNOLOGIA E ECONOMIA DO BRIQUETE DE MADEIRAAutor: Luiz Vicente Bocorny GentilOrientador: Prof. Dr. Ailton Teixeira do ValeCo-orientador: Prof. Dr. Humberto AngeloPrograma de Ps-Graduao em Cincias FlorestaisBraslia, julho de 2008Este trabalho trata do perfil industrial e do mercado do briquete de madeira e da briquetagemsob duas reas do conhecimento: a tecnologia do adensamento ligno-celulsico e aeconomia. O objetivo geral foi investigar as caractersticas tcnicas e contbeis-gerenciais dobriquete e do processo industrial para os fluxos de massa e de energia. Alm disso, teve-secomoobjetivosecundriodeterminar ocomportamentodeste biocombustvel slidonomercado brasileiro, por meio de pesquisa qualitativa realizada com os atores envolvidos nosanos de 2006 a 2007. O trabalho foi desenvolvido em uma indstria tomada como referncia,ondeserealizouolevantamentodaestruturaindustrial eaquantificaodosenergticosenvolvidos no processo. Concomitantemente, foi realizado levantamento contbil-gerencialpara cada etapa do processo de fabricao do briquete com especificao dos custos desde amatria-primadisponvel atoprodutoacabadoeentregueaoconsumidor, utilizandoosmtodos:ABCActivity-BasedCostingeSWOTAnalysis. Comgranulometriavariandode0,84mm a 3,35mm e teor de umidade de 43,8% em base mida; 2215 kg/hora de serragemde Pinus sp entram no secador iniciando o processo de produo de briquetes; saindo 1739kg/hora de serragema 11%de umidade embase mida que seguempara osilo. Asbriquetadeiras trabalham independentes, recebendo 1926 kg/hora de serragem provenientesdo silo, que so compactadas a uma tenso 14,1 a 24,7 MPa produzindo 1926 kg/hora debriquetes com 85 mm e 95mm de dimetro e 300mm de comprimento, 12,9% de umidade,10,03GJ/m3de densidade energtica e uma boa resistncia compresso e produo definos. O consumo de energia foi de 435 kWh/t de briquetes produzidos,sendo o setor desecagem o maior consumidor de energia (78,62%). O custo de produo foi de R$ 265/t debriquete, tendoofretedamatria-primaedeentregadobriqueteamaior participao(31,7%);e posto-clienteR$305,00/t;contraR$160/tdelenhaposto-cliente.Noentanto,quando se considera o preo direto da energia contida no combustvel, o briquete R$ 21/GJe lenha, R$ 15,1/GJ. Na anlise de mercado, as vantagens apresentadas para o briquete foramviia maior densidade energtica e a produo de altas temperaturas de forma rpida e, comodesvantagens,ocustoelevadodofrete de entrega e a necessidade de armazenamentoemlocal coberto. Foram observados, tambm, vrios usos em diversos segmentos do mercado;no entanto, a lenha tem sido utilizada nestes segmentos, sendo hoje, seu maior rival, pois oconsumidor compra preo e, no, energia e, neste caso, a lenha leva vantagem. O briquete umproduto tcnico e economicamente vivel sendo os seguintes os fatores da suapreferncia: o aumento da demanda por energia; o aumento dos preos do petrleo, por serum combustvel fssil e portanto, finito; a crescente conscincia ecolgica, o que dificultarcada vez mais a oferta da lenha nativa; reduo do preo pela futura escala de produo. Emfuno disto o quadro que se apresenta para o futuro do briquete favorvel e certamenteter oseuconsumoregistradonoBalanoEnergticoNacional, consolidando,assimpelainformao oficial, a sua maior participao no mercado.Palavras-chave: briquete de madeira; tecnologia; economia; SWOTAnalysis;ABCActivity-Based CostingviiiABSTRACTTECHNOLOGY AND ECONOMY OF THE WOOD BRIQUETTEAuthor: Luiz Vicente Bocorny GentilSupervisor: Prof. Dr. Ailton Teixeira do ValeCo-Supervisor: Prof. Dr. Humberto AngeloPhD Programme in ForestryBraslia, July 2008Thisworkisconcernwiththeindustrial profileandthewoodbriquettemarket anditsbriquetting under two areas of knowledge, as ligni-cellulosic densification technology andeconomy. The general objective is to investigate the technical and accountingcharacteristics managerial for briquette and industrial process of mass flows and energy.As a secondary aim determining the behavior of this solid biofuel in the Brazilian market,accomplishedthrougha qualitativeresearchbyactors involvedinthis bioenergyandbiomassthemeintheyearsof2006and2007. Theworkwasdevelopedinabriquetteindustrytakenas reference, where it tookplace a risingindustrial structure andthequantification of energy involved in the process. At the same time, this rising wasaccounting and managerial for each stage of briquette production process withspecification of costs from the raw material available until the finished product and CIFconditionusingthemethods: ABCActivity-BasedCostingandSWOTAnalysis. Withagranulometric varying of 0,84mm to 3,35mm and moisture content of 43,8% in wet basis;2215kg/ hour of sawdust of Pinus spenters inthedryer beginningtheprocess ofproduction of briquettes; leaving 1739 kg / hour of sawdust to 11% of moisture content inwet basisthat proceedstothesilo. Thebriquettemachineworksindependent receiving1926 kg / hour of sawdust coming of the silo, they are compacted to a tension of 14,1 to24,7 MPa producing 1926 kg / hour of briquettes with 85mm and 95mm of diameter and300 mm of length, 12,9% of moisture content, 10,03GJ /m3of energy density and a goodresistance to the compression and the production of fines. Consumption of energy is of theorder of 435 kWh / t of produced briquettes, being the drying section the largest consumerof energy (78,62%). The production cost is R$ 265/t of briquette, being the freight of rawmaterial and the delivery of briquette the largest participation (31,7%); and customer placeR$ 305,00 /t; against R$ 160/t of firewood customer place. However, when it is consideredixthe direct price of the energy contained in the fuel, the briquette is worth R$ 21/GJ and thefirewoodR$15,1/GJ. Inthe marketanalysisthe advantagespresentedforthe briquettewere the largest energy density and the production of high temperatures in a fast way andas disadvantages the high cost of the delivery freight and the storage need in covered place.It was also observed several uses in several segments of the market, however the firewoodhas been used in these segments, being today, its largest rival, because the consumer buyspriceandnoenergyandinthiscase, thefirewoodtakesadvantage. Thebriquetteisaproduct technical andeconomicallyfeasibleand, consideringas influencefactors: theincrease of demand for energy; the increase of prices for oil, for being a fossil fuel and,therefore,finite;the growing ecologicalconsciousness,whatwillhinderthe offerofthenative firewood more and more; the increase in the possibilities of use for Eucalyptus spwood, decreasingits offer toenergy; thepicturethat comes for thebriquetteis veryfavorable and certainly to short-medium period it will have its consumption registered inthe Brazilian Energy Balance, consolidating its participation.Keywords: wood briquette; technology; economics; SWOT Analysis; ABCActivity-Based CostingxSUMRIOABSTRACTINTRODUO GERAL 1CAPTULO 1 41 ESTADO DA ARTE DA BRIQUETAGEM 41.1 CONSIDERAES INICIAIS 41.2 BIOMASSA E BIOENERGIA 61.3 O BRIQUETE DE MADEIRA 91.3.1 Propriedades energticas e de massa 101.3.2 O processo industrial 121.4 ECONOMIA DO BRIQUETE 151.5 MEIO AMBIENTE E SOCIEDADE 201.6 REFERNCIAS 23CAPTULO 2 292 TECNOLOGIA EM UMA INDSTRIA DE BRIQUETE 292.1 INTRODUO 292.2 REVISO DA LITERATURA 302.2.1 Caracterizao da matria-prima e do briquete 302.2.2 O processo industrial e energia 302.2.3 Fluxo de massa 312.2.4 Caracterizao do desempenho 332.3 MATERIAL E MTODOS 342.3.1Coleta dos dados 342.3.2 Caracterizao da matria-prima e do briquete 342.3.2.1 Teor de umidade da serragem 342.3.2.2 Densidade aparente 342.3.2.3 Poder calorfico 352.3.2.4 Teor de cinza 352.3.2.5 Granulometria 362.3.3 Caracterizao dos fluxos 362.3.3.1 Fluxo de massa 362.3.3.2 Fluxo de energia 36xia energia eltrica 36b energia humana 37c energia qumica 37d energia trmica 372.3.4 Resistncia do briquete 382.3.4.1 Teste de resistncia ao arremesso 382.3.4.2 Teste de resistncia mecnica esttica 392.3.5 Carga e tenso de compactao na briquetagem 402.3.6 Relao da energia de produo e energia da matria-prima 412.3.7 Anlise estatstica 412.4 RESULTADOS E DISCUSSO 422.4.1 Estrutura industrial 422.4.1.1 Descrio preliminar da fbrica 422.4.1.2 Briquete 442.4.1.3 Produo 442.4.1.4 Motores eltricos 442.4.1.5 Funcionrios e veculos 442.4.1.6 Etapas do processo industrial e da fbrica 45a pr processo 45b cominuio 46c peneiramento 46d secagem 46e exausto e depsito da serragem 47f briquetagem 48g armazenamento 49h expedio e entrega 492.4.2 Caracterizao da matria-prima e do briquete 502.4.2.1 Teor de umidade 502.4.2.2 Densidade 512.4.2.3 Poder calorfico 522.4.2.4 Teor de cinzas 532.4.2.5 Granulometria 532.4.3 Caracterizao dos fluxos 542.4.3.1 Caracterizao do fluxo de massa 54xiia peneiramento 56b exausto 56c briquetamento 56d anlise geral do fluxo de massa 572.4.3.2 Caracterizao do fluxo de energia 57a fluxo geral na empresa 57b energia eltrica 59c energiatrmica 61d energiaqumica 62e energiahumana 63f densidade energtica 632.4.3.3 Relao de energia consumida na produo e da energia contida no briquete 642.4.4 Resistncia do briquete 642.4.4.1 Teste de arremesso 642.4.4.2 Resistncia mecnica esttica 672.4.4.3 Tenso e carga de impacto para a fabricao do briquete 672.4.5 Caracterizao de variveis combinadas 682.5 CONCLUSES 702.5.1 Matria-prima e briquetes 702.5.2 Fluxo de massa 712.5.3 Fluxo de energia 712.5.4 Resistncia, carga e tenso do briquete 712.5.5 Variveis combinadas nos ensaios do briquete 722.6 REFERNCIAS 72CAPTULO 3 763 ANLISE ECONMICA DO BRIQUETE 763.1 CUSTO DE PRODUO DO BRIQUETE 763.1.1 Introduo 763.1.2 Reviso da literatura 763.1.2.1 Consideraes iniciais 763.1.2.2 Investimentos em uma indstria de briquete 783.1.2.3 Determinao dos custos e dos preos 793.1.3 Material e mtodos 82xiii3.1.3.1 Estudos preliminares 823.1.3.2 Determinao dos custos 833.1.3.3 Determinao do lucro 843.1.4 Resultados e discusso 843.1.4.1 Anlise dos custos gerenciais e de produo 853.1.4.2 Determinao do lucro 913.1.4.3 Alternativas de soluo para os custos gerenciais e de produo 92a custos do transporte da matria-prima e do produto acabado 92b localizao das indstrias de briquetagem 93c manuteno de mquinas e equipamentos industriais 94d embalagem do produto acabado 943.1.5 Concluses 953.1.6 Referncias 963.2 PESQUISA QUALITATIVA DO MERCADO DE BRIQUETE 973.2.1 Introduo 973.2.2 Reviso da literatura 993.2.2.1 Consideraes iniciais 993.2.2.2 O mercado do briquete e do pelete 1003.2.2.3 Anlises estratgicas de mercado 1013.2.3 Material e mtodos 1033.2.3.1 Consideraes iniciais 1033.2.3.2 Pesquisa de mercado pelo Mtodo de Perguntas Abertas 1033.2.3.3 Pesquisa de mercado pelo Mtodo de SWOT Analysis Modo de Valorao 1053.2.3.4 Pesquisa de mercado pelo Mtodo de SWOT Analysis Modo de Anlise deCorrespondncia 1063.2.4 Resultados e discusso 1073.2.4.1 Pesquisa de mercado com Perguntas Abertas 1073.2.4.2 Resultados da pesquisa da oferta e demanda com planilha Swot Analysis 1113.2.4.2.A Modo de Valorao 1123.2.4.2.B Modo de Anlise de Correspondncia 1143.2.4.3 Discusso interativa dos resultados entre Perguntas Abertas e SWOT Analysis 1193.2.5 Concluses 1243.2.5.1 Pesquisa de mercado qualitativa com Perguntas Abertas para caracterizar, deforma preliminar, como se comporta o mercado do briquete 124xiv3.2.5.2 Investigao dos Pontos Fortes e Fracos da oferta, assim como dasOportunidades e Ameaas da demanda 1253.2.5.3 Sugestes para o crescimento da demanda do briquete no Brasil 1263.2.6 Referncias 126CAPTULO 4 1294 DISCUSSO INTERATIVA E CONSIDERAES GERAIS 1294.1 TECNOLOGIA DO BRIQUETE E DA BRIQUETAGEM 1304.1.1 Gerao de calor 1324.1.2 Operacional 1324.2 CUSTO DE PRODUO E PREO DE VENDA DO PRODUTO 1324.3 AS QUESTES DE INFORMAO E DE LEIS ASSOCIADAS AOBRIQUETE 1394.4 A QUESTO ENERGTICA 1404.5 SUGESTES PARA OUTRAS TESES DE DOUTORADO 1454.6 REFERNCIAS 146CAPTULO 5 1495 IMPLICAES DESTE ESTUDO E CONCLUSES GERAIS 1495.1 IMPLICAES DESTE ESTUDO 1495.2 CONCLUSES GERAIS 1515.2.1 Temas tecnolgicos 1515.2.2 Temas de mercado e de economia 1525.2.3 Outros temas 152REFERNCIAS GERAIS 153xvLISTA DE TABELASTabela 1.1 a Estimativa preliminar do mercado brasileiro de briquetes de madeira 18Tabela 1.1 b Estimativa preliminar do mercado brasileiro de briquetes de madeira 19Tabela 2.1 Demanda de energia para a fabricao de briquete ou pelete 32Tabela 2.2 Anlises estatsticas dos ensaios de massa e energia 42Tabela 2.3 Relao da potncia instalada dos motores eltricos 45Tabela 2.4 Teor de umidade das biomassas 50Tabela 2.5 Densidade das biomassas 52Tabela 2.6 Poder Calorfico Superior, Inferior e til (kcal/kg) 52Tabela 2.7 Teor de cinzas da serragem e do briquete 53Tabela 2.8 Distribuio porcentual dos extratos do peneiramento 54Tabela 2.9 Perda de massa na fabricao de briquete 55Tabela 2.10 Dados gerais do fluxo de massa para serragem e briquetes 57Tabela 2.11 Demanda de energia para a produo de uma tonelada de briquete-kWh/t 59Tabela 2.12 Demanda de energia mensal dos motores eltricos kWh/ms 59Tabela 2.13 Relao da potncia instalada e demanda dos motores 60Tabela 2.14 Dados para clculos termodinmicos 61Tabela 2.15 Demanda mensal de energia qumica em kWh 62Tabela 2.16 Demanda de energia humana na produo kWh/ms 63Tabela 2.17 Densidade energtica do briquete slido e a granel TU-12,9% bu 63Tabela 2.18 Briquetes inteiros (%) no Teste de Arremesso em sacos 65Tabela 2.19 Resultados da compresso lateral do briquete 67Tabela 2.20 Tenso e carga de impacto de briquetagem 68Tabela 2.21 Resultados dos ensaios de 16 combinaes de massa e energia 69Tabela 2.22 Combinaes significativas de seis ensaios 69Tabela 2.23 Relao das combinaes com rho igual ou superior a 0,8 69Tabela 2.24 Combinao da umidade da serragem e da potncia eltrica 70Tabela 3.1 Estrutura porcentual dos preos de pelete na Europa 77Tabela 3.2 Custo da produo de peletes na Sucia 78Tabela 3.3 Material original de gastos e custos diretos e indiretos da indstria piloto 85Tabela 3.4 Distribuio dos custos da indstria piloto 85Tabela 3.5 Distribuio dos custos por atividade da indstria piloto 86Tabela 3.6 Determinao dos custos gerais de uma indstria de briquetagemR$/t 87Tabela 3.7 Custos de produo de briquete deste trabalho comparado com briquetesda ndia 90Tabela 3.8 Determinao das taxas de rateio das atividades % 91Tabela 3.9 SWOT Analysis apresentada por Celiktas; Kocar (2006) 102Tabela 3.10 SWOT Analysis apresentada por Alakangas (2002) 102Tabela 3.11 Relao das Perguntas Abertas usadas no questionrio 104Tabela 3.12 Modelo de questionrio usado na pesquisa de oferta e demanda 106Tabela 3.13 Relao das famlias de temas de Perguntas Abertas 108Tabela 3.14 Pontuao das perguntas no ranking das respostas 111Tabela 3.15 Sntese das duas respostas mais relevantes de cada quadrante daSWOT Analysis com Perguntas Abertas pelo Modo de Valoraoe mostradas nas Figuras 3.2 a 3.5 114Tabela 3.16 Valor P de significncia do Teste Exato de Fisher para os dadosda pesquisa SWOT Analysis 115Tabela 3.17 Associao entre perguntas e importncia dos Pontos Fortes da oferta 115Tabela 3.18 Associao entre perguntas e importncia dos Pontos Fracos da oferta 116xviTabela 3.19 Associao entre perguntas e importncia das Oportunidades da demanda 117Tabela 3.20 Associao entre perguntas e importncia das Ameaas da demanda 119Tabela 3.21 Comparao do Modo Valorao, Modo Anlise de Correspondncia eInterao 120Tabela 3.22 Comparao dos resultados entre Perguntas Abertas (Tabela 3.13)e SWOT Analysis.( Tabela 3.15) 121Tabela 4.1 Caractersticas tcnicas encontradas para o briquete de madeira 129Tabela 4.2 Norma sueca SS 18 71 20 para especificao de peletesde madeira (Hahn, 2004) 130Tabela 4.3 Norma sueca SS 18 71 21 para especificao de briquetes de madeira(Hirsmark, 2002) 130Tabela 4.4 Temperaturas no sistema de secagem da serragem 132Tabela 4.5 Sntese de custos e preos do briquete de madeira obtidos neste trabalho 133Tabela 4.6 Preos dos peletes e briquetes na Europa 2004/2005= /t 135Tabela 4.7 Custo de produo do briquete pelo uso de melhor matria-prima 137Tabela 4.8 Base de Dados do Balano Energtico Nacional (1970/2006), em tepx103142Tabela APNDICE C1 Dados para a determinao do preo direto de energiado briquete e da lenha de eucalipto 168Tabela APNDICE F1 Investimentos em mquinas e equipamentos 176Tabela APNDICE H1 Classificao e numerao das variveis 184Tabela APNDICE H2 Modelo e exemplo para quatro repeties da estatstca deSpearman 185Tabela APNDICE H3 Rho de Spearman 185xviiLISTA DE FIGURASFigura 1.1 Imagens do fluxo industrial e comercial da fabricao do briquete 13Figura 1.2 Fluxo de 1850 a 2100 da demanda em % de combustveisfsseis, biomassa e outras energias 23Figura 2.1 Fluxo de massa em uma indstria de briquete de madeira 33Figura 2.2 Fluxo do processo produtivo e do uso da energia 43Figura 2.3 Vista lateral do sistema de abastecimento da briquetadeira 48Figura 2.4 Vista lateral da briquetadeira 49Figura 2.5 Croqui da briquetadeira de pisto 49Figura 2.6 Fluxo de massa de briquete em 46 meses de produo contnua na fbrica55Figura 2.7 Participao dos tipos de energias usadas no processo industrial 58Figura 2.8 Participao de energia por etapa de fabricao 58Figura 2.9 Potncia eltrica instalada e demandada dos motores (kW) 61Figura 2.10 a (granel) Comparao de pedaos inteiros de briquete emduas modalidades de embalagem 66Figura 2.10 b (amarrado) Comparao de pedaos inteiros de briquete em duasmodalidades de embalagem 66Figura 3.1 Comportamento do briquete no mercado conforme a Tabela 3.13 110Figura 3.2 Pontos fortes da oferta Pontos 113Figura 3.3 Pontos fracos da oferta Pontos 113Figura 3.4 Oportunidade da demanda Pontos 113Figura 3.5 Ameaas da demanda Pontos 113Figura 3.6 Pontos fortes da oferta 116Figura 3.7 Pontos fracos da oferta 117Figura 3.8 Oportunidades da demanda 118Figura 3.9 Ameaas da demanda 119Figura 4.1 Evoluo dos preos mundiais do barril do petrleo em 90 anos 141Figura 4.2 Evoluo do petrleo, biomassa (lenha+cana) e energia hidrulica 142Figura 4.3 Evoluo do petrleo, lenha e cana-de-acar 143Figura 4.4 Evoluo da biomassa (lenha+cana-de-acar), energia primriae energia secundria 143Figura 4.5 Evoluo da produo do leo combustvel e do lcool 144Figura APNDICE A1 Lanamento da biomassa na fornalha 165Figura APNDICE D1 Preo da energia da lenha de eucalipto (R$/GJ) em funo dopreo da tonelada da lenha (R$/t) e para diferentes teores deumidade 170Figura APNDICE D2 Preo da energia do briquete (R$/GJ) emfuno do preo datonelada do briquete (R$/t) e para diferentes teores de umidade 170Figura APNDICE D3 Poder Calorfico til da biomassa em GJ/t em funodo teor de umidade (TU), base mida, % 171Figura APNDICE E1 Diagrama da temperatura em funo da entropia 174Figura APNDICE E2 Diagrama termodinmico para o ciclo de Rankine 1 174Figura APNDICE E3 Diagrama termodinmico para o ciclo de Rankine 2 175Figura APNDICE G1 Arquivo de fotos da Tese 177Figura APNDICE J1 Diagrama do fluxo dos estudos seguidos nesta Tese 190xviiiLISTA DE SMBOLOS, ABREVIAES E NOMENCLATURAatm- Atmosferabig bag- Grandes sacos de lona para transporte rpido e a granel de insumos slidosBTU- British Termal Unitbu- Base midaCF- Cost, FreightCIF- Cost, Insurance, FreightCV- Cavalo VaporCV- Coeficiente de VariaoEx Works- Expresso de comrcio internacional onde a mercadoria vendida estdisponvel na porta da fbricaFOB- Free On Boardh- Horaha- HectareIPCC- Intergovernmental Panel on Climate ChangeJ- JouleMDO- Mo-de-obraMJ- Mega JouleMP- Matria-primaMPa- Mega PascalMS- Matria Seca- DimetroPCI- Poder Calorfico InferiorPCS- Poder Calorfico SuperiorPCU- Poder Calorfico tilPJ- Peta Jouleppm- Partes por milhoRPS- Rotaes por segundoSI- Sistema Internacional de Unidadessn- Sine nomine (Referncia onde no existe nenhuma fonte escrita)tep- Tonelada equivalente de petrleotf- Tonelada foratorta- Resduos de produtos agrcolas para alimentao animal ou processo industrialTTL- Totalturn key job- Expresso comercial-industrial para venda de instalaes prontas para uso- Rendimento industrial- tenso; fora pela superficie- EuroxixAPNDICESA Determinao da carga de impacto da tora de eucalipto e do saco de briquetelanados na fornalha 165B Estimativa mssica, energtica e econmica dos descartes madeireirosindustriais no Brasil em 2005 166C Determinao do preo da energia 167D Preo da energia do briquete de madeira e da lenha de eucalipto, em funodo preo da biomassa e para diversos teores de umidade 169E Determinao dos custos do vapor e do consumo de combustvel em umacaldeira e estimativa dos custos indiretos de uma agroindstria 172F Investimentos em mquinas, equipamentos e servios para uma fbricaTurn Key Job de briquetes de trs ton por hora 176G Arquivo de fotos da Tese 177H Anlises estatsticas 184I Registros climticos e do meio ambiente 188J Diagrama do fluxo dos estudos seguidos nesta Tese 190K Perfil de Mtodos, Estatsticas e Procedimentos 191L Relato de uma viagem de estudos 1941INTRODUO GERALEsta Tese investiga umbiocombustvel slido denominado briquete produzido comdescartes madeireiros entre eles serragem, em que duas relevantes vertentes so estudadas,como seja, tecnologia e economia.A razo da adoo deste tema se deve necessidade de aprofundamento do conhecimentoda biomassa na matriz energtica nacional e tendo em vista que existe uma grande, rica epouco aproveitada matria-prima que so os descartes madeireiros das serrarias, indstriamoveleira e construo civil.Com o aumento do preo do barril de petrleo de: US$ 9 em 1970 para US$ 80 em 1981;para US$ 75 em 2006; para US$ 100 em fevereiro de 2008; e para US$ 130 em maio de2008 (International Energy Annual 2003, 2005; Light Sweet Crude Oil, 2008; O preo dopetrleo, 2008), houve a entrada no mercado de energias alternativas, entre elas asbiomassas em geral com possibilidade de substituio parcial do petrleo a curto e a mdioprazo e pelo briquete de madeira em particular. Neste contexto, o setor florestal brasileirotem grande importncia econmica e social sendo responsvel em 2006 por 3,1% do PIBequivalente a US$24,3 bilhes, 1,4%da arrecadaono valor de US$4,3bilhes,exportando 6,3% da pauta no valor de US$ 7,3 bilhes e gerando 8,9% dos empregos noBrasil (ABIMCI, 2006, 2007).Estima-sequeoBrasiltenhaproduzidoem2005, 14milhesdetoneladasdedescartesmadeireiros, com 30% de umidade em base mida, ou seja, um potencial energtico de 173PJ ou4132x106tepnovalor deUS$95,2milhes (videAPNDICEB). Os quaispoderiamser usados na fabricaode briquetes, gerandocalor emfornos, fornalhas,caldeiras emplantasdeeletricidade, industriais, assimcomoemempresasdeservioscomopanificadoras, restaurantes, pizzarias, hospitais e aquecimentodomstico. Almdisto, atenderia parte da demanda do mercado interno e externo gerando emprego, renda efavorecendo o meio ambiente.2Por ser umtemapoucoconhecidonomundoeparainvestig-loemprofundidade, foinecessrioousode diferentes campos da cincia, assimcomoa adoode diversasferramentas de investigao. Isto levou a um ecletismo cientfico e permitindo conclusesadequadas aos objetivos.O Captulo 1 apresenta uma viso panormica do Estado da arte da briquetagem, contendooperfil das vertentes investigadas mais importantes neste trabalhocomoseja energia,biomassa, economia,mercado,meio ambiente esociedade.Assim comoelementosgeraisdo briquete de madeira, da fabricao e seu mercado.OCaptulo2intituladoTecnologiaemumaindstriade briquete trata de umestudoobservacional, experimental e exploratrio, em que feita uma investigao dos fluxos deenergia, de massa e industrializao ao longo de nove etapas do processo de fabricao debriquete, caracterizando, avaliando, definindo e criando novas informaes ou mtodos paraa compreenso do briquete e da briquetagem.O Captulo 3 intitulado Anlise econmica do briquete trata da investigao econmica dobriquete e da briquetagem de madeira no Brasil usando-se trs instrumentos de investigaocientficaparamelhor desvendar estetemapoucoconhecidoeparaoqual noexistemestatsticasoficiaisoudeentidadesclassistas. Damesmaforma, asexistentesnoestodisponveis por serem de propriedade privada de empresas e indstrias do briquete. Nestecaptulo sero estudados: O mercado do briquete; O custo de produo do briquete tratando da anlise contbil-gerencial do custeio deuma empresa piloto; Uma pesquisa qualitativa do mercado de briquete atravs do mtodo SWOTAnalysisparainvestigar einterpretar oscenriosetendnciasdossegmentosdemercado brasileiro; Determinao do preo da energia (APNDICE D).O Captulo 4 denominado Discusso interativa e consideraes gerais a consolidaoe interao dos diferentes estudos feitos de tecnologia ou economia do briquete e abordadosnos captulos anteriores. So discutidos e focados segmentos de custos, marco legal, meioambiente, competitividade do Brasil, assimcomo questes culturais do consumidor3brasileiro de briquete. E coma finalidade de discutir e extrair-se ummximo deinformaes deste estudo para entrega ao mercado vido por esse tipo de contribuio.Por se tratar de um tema qualitativo, diversificado e complexo, o fluxo dos estudos seguidosao longo da execuo deste trabalho, mostrado na Figura do APNDICE J.OCaptulo5umcomplementosintticoparaofuturodenominadoImplicaesdesteestudo e Concluses GeraisOproblema bsico do Brasil neste setor que no existem, de forma suficiente,informaes, estatsticas, tecnologias e economias da biomassa, dos descartes madeireiros enem do briquete de madeira.AhiptesedaTesequeaenergiadobriquetedemadeiranoBrasil podesubstituirparcialmenteas energias fsseis damatrizenergticanacional, entreelas opetrleo, ocarvo mineral e o gs natural.O objetivo geral da Tese investigar a tecnologia e a economia do briquete de madeira noBrasil.Os objetivos especficos so:1 Investigar as caractersticas tecnolgicas da matria-prima, do briquete de madeira e doprocesso industrial da briquetagem;2 Investigar o comportamento do mercado e da economia do briquete de madeira, assimcomo investigar o custeio gerencial do processo industrial de briquetagem; e3 Estudar temas associados ao briquete como sejamanalisar aspectos energticosconjunturais, metodologias de investigao cientfica, aspectos culturais, ambientais, legaise operacionais do briquete de madeira no Brasil.4CAPTULO 11 ESTADO DA ARTE DA BRIQUETAGEM1.1 CONSIDERAES INICIAISEnergia, economia e sustentabilidade so trs fatores fundamentais para a sobrevivncia dahumanidade. Neste sentido, Vinterback(2004) afirma que a implementaoemlargaescaladepeletesdemadeiracomocombustvelbiomssicorepresentaumamudananosistema energtico e ter positivas conseqncias econmicas e ambientais. Neste cenriodemudanasdesdearevoluoindustrial daInglaterraapartir dasegundametadedosculo XVIII, a energia humana foi substituda pela motriz a partir da combusto da lenhae do carvo mineral e produo de vapor. Isto gerou enorme impacto sobre a estrutura dasociedade, aliadoaumanotvel evoluotecnolgicaeconseqenteelevaodopoderaquisitivo, chegando com92%da energia usada no mundo ocidental, derivada doscombustveis fsseis como petrleo, carvo mineral e gs natural (Garrison; Noreen, 2001;Goldemberg, 1998; International Energy Annual, 2005; 2007).Conforme o UNITED STATES DEPARTMENT OF ENERGY (2006), a demanda de energiano mundo vai crescer 71%, entre 2003e 2030a uma taxa mdia anualde 2% e onde opetrleo e oscombustveis fsseis continuam asuprir e dominaro mercado. Em 2003 ademanda mundial de todos os tipos de energia foi de 421 x 1015BTU, em 2015 dever serde 563 x 1015BTU e em 2030, 722 x 1015BTU. Segundo o mesmo rgo, os pases ouregiesforadaOECD(OrganizationforEconomicCooperationandDevelopment)vocrescer mais que os pases desenvolvidos a uma taxa mdia de 3,7% a.a., entre eles China,ndia, AmricadoSuleCentral, fricaeOrienteMdio. Aestratificaoem2002dasdemandas por tipo de energia no mundo foram: petrleo (34,9%), carvo mineral (23,5%),gs (21,2%), biomassa (10,9%), nuclear (6,8%), hidrulica (2,2%) e outros (0,5%) (BEN,2007).O aquecimento global causado pelo efeito estufa e produzido pelo excesso de carbono naatmosferadevidoqueimadoscombustveisfsseis, gerounosltimos40anos, umapreocupao por alternativas energticas que atendessem demanda humana sem causar apoluio e as mudanas climticas planetrias como as que esto ocorrendo (Gore, 2006).O Relatrio da ONU produzido pelo Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC,2007) apresenta umquadro preocupante do aumento da temperatura e efeito estufa5provocado pelo excesso de carbono da atmosfera gerando aumento das taxas demortalidade em pases pobres. Neste contexto climtico e geopoltico, essencial lembrarque a Amaznia latino-americana responde por 20% da produo de oxignio da Terra.Em 2050, um bilho de asiticos enfrentar escassez de gua, desaparecimento de geleirasedospicosnevados, chuvasmaisescassas, aumentode4,5%demortescausadaspeloclima e elevao do nvel do mar. As previses para 2080 so mais preocupantes quandoentre1,1e3,2bilhesdehabitantesdaTerraestaroameaadospelafaltadegua. Aseriedade deste documento est amparado no fato de ser aprovado pelas Naes Unidas,elaboradopor 600autoresdefamamundial, envolvendo40pases, com620revisoresespecializadosdosgovernoserepresentadopor113governosnasuaelaborao(IPCC,2007; Schiermeier, 2007).H um consenso de que o meio ambiente est sendo poludo pelo ar, solo e guas de formacrescente em todo o planeta, tendo surgido da uma conscincia global para a reduo dapoluioepelasobrevivnciadahumanidade(IPCC, 2007). Estaconscinciaambientalgerou a necessidade da reduo do efeito estufa, a diminuio do consumo doscombustveis fsseis e o uso mais intenso da bioenergia, como fez a Sucia ao decretar ofim do uso do petrleo para o ano de 2020 (Persson, 2006).As alternativas energticas cresceram com mais nfase a partir da segunda guerra mundialem1941nospeloaumentodemogrfico,comopelodesenvolvimentotecnolgiconomundo ocidental demandante em mais energia. Assim, aumentaram os estudos da energiadabiomassa, eltrica, elica, hidrulica, solar, atmicaedohidrognioentreoutras. Damesma forma, h uma tendncia mundial para a descarbonizao da economia e para a co-geraoeltrica combiomassa onde ela farta, de boa qualidade e de baixopreo(Patusco, 2003, 2006; Lopes, 2000; Goldemberg, 1998).A instabilidade poltica do cenrio mundial com as grandes reservas do petrleo sediadasnos pases rabes, tm trazido preocupao estratgica para a manuteno dodesenvolvimentodomundoocidental. Istolevouasepensarseriamenteemalternativasenergticas. Uma guerra no oriente mdio poderia levar ao colapso o mundo ocidental pelafaltadepetrleooupeloseuelevadopreo. EstrategistasmundiaistmcomocertoqueUS$ 50 por barril seria um valor mximo que a demanda poderia suportar para manter o6desenvolvimento mundial em um padro mnimo de crescimento (Persson, 2006). Como obarril dopetrleoatingiua marca histrica de US$130emmaiode 2008, existe apossibilidade da troca parcial da matriz energtica do petrleo pelas energias alternativasentre elas, a biomassa (Light sweet crude oil, 2008).Como fruto destes cenrios, a biomassa tem sido cogitada como uma das alternativas aoscombustveisfsseispelassuascaractersticasambientais, renovvel acadaplantio, debaixo preo, farta e com um potencial de produo no limite das terras cultivveis que oplaneta oferece (Rossilo-Calle, 2004; Tabars, 2000; Goldemberg, 1998). Entre os tipos debiomassa maispromissorese que temmaioresnveisde energia e baixopreo,estoosligno-celulsicos, oriundos de rvores nativas ou plantadas.A Terra tem 186,73 milhes de ha com florestas plantadas sendo que o Brasil a stimarea com 2,7% ou 5,2 milhes de ha basicamente Eucaliptus spp e Pinus sp. A China tem(23,5%), ndia(17%), Rssia(9%), EstadosUnidos(8,5%), Japo(5,6%) eIndonsia(5,1%) (ABRAF, 2006). As toras oriundas destes reflorestamentos entre outros usos,podem ser processadas em serrarias, gerando uma significativa quantidade de descartes.Para toras de rvores plantadas ou nativas, considera-seque 50%da madeira serrada nodesdobro primrio so descartes ligno-celulsicos compostos por costaneiras, pontas,retalhos, casca, p-de-serra e serragem, os quais so um descarte indesejvel pelas serrariase indstrias moveleiras. No desdobro secundrio da indstria moveleira chega-se a 70% eda indstria de transformaoda madeira comolpis, pode ser 90%a produo dedescartes em relao tora original. Estes descartes de alto poder energtico normalmenteso transformados em carvo, queimados, ficam nos ptios das serrarias, so lanados nosrios ou podem servir como fonte de energia pela queima direta ou no (Alves, 2000).1.2 BIOMASSA E BIOENERGIABiomassassoprodutosvivosoumortoseseusdescartesdeorigemanimal ouvegetal(Goldemberg, 1998). So considerados biomassa para fins energticos: culturas e descartesdas lavouras, restos florestais, esterco de animais domsticos, esgotos urbanos, descartesligno-celulsicos, lixo domstico, formaes como turfa, descartes do consumo humano,descartes de graxaria de matadouros, descartes madeireiros das indstrias ou descarte do7consumo industrial como caixas, embalagens ou material de construo que sejacombustvel (Tripathi, 1998; Goldemberg, 1998).A principal aplicao mundial da madeira o uso energtico, tanto plantada como nativa.Dentrodesteuniversodeprodutosbiomssicos, osdescartesflorestais, madeireirosouagrcolas possuemboas condies de combusto pelas suas caractersticas qumicas,conforme a anlise elementar que mostra valores mdios de: 50,8% de carbono, 6,4% dehidrognioe41,8%deoxignioparamadeirasno-resinosas. Paraasresinosastem-se:52,9%de carbono,6,3%de hidrognioe 39,7%de oxignio.Aanlisemacromolecularmostra os seguintes valores mdios: teor de celulose de 40% a 45%, hemicelulose de 25%a 30%, lignina de 25% a 35%, extrativos de 2% a 4% e cinzas com teores menores de 0,5%(Brito; Cintra, 2004; Suarez; Luengo, 2003).Abiomassavegetalresultadodafotossnteseformandocarboidrato, portantoprodutoscomcarbonoehidrognio. Numprocessoinverso, acombustoadissociaodestecarboidrato, formando gua, dixido de carbono e energia. Assim, a combusto devolve natureza, o carbono retirado pela fotossntese. Neste caso, desde que a queima da biomassaseja associada ao plantio de novas rvores, o balano de carbono se fecha, ou seja, todo ele liberado para a natureza pela combusto e seqestrado pelas rvores para a realizao dafotossntese.Estima-se que no Brasil so retirados todos anos de suas florestas nativas 24,5 milhes dem3de toras de madeira gerando 10,4 milhes de m3em tbuas, laminados e compensados,sendo o segundo maior produtor depois da Indonsia com 30 milhes de m3. O Estado doPar destaca-se com 45% do total de madeira serrada equivalente a 6,2 milhes de rvorese 51% de todas as serrarias do Brasil (IMAZON 2004). Alm disto, o Brasil tem uma reaplantadade5,2milhesdehacomPinusspeEucalyptussp, destinadosaindstriadepapel e celulose, madeira serrada e energia.Calcula-se que a produode descartes dodesdobroprimriode toras seja de 50%,variando em funo da espcie cortada, dimetro, eficincia da serraria, geometria da tora,tamanho e formato da madeira serrada entre outros fatores. O descarte no processamentomadeireiro de toras em serrarias divide-se em: costaneiras 33,9%, aparas 50,4%, serragem8ep-de-serra15,7%(Pinheiro; Rendeiro; Pinho, 2004; Couto, 2004; Tonini; Antonio,2004; Gomide, 1974; Dutra; Nascimento, 2006; Rodrigues, 2003; Ferreira et al, 2004).O preo mdio FOB destes descartes posto na serraria estimado em US$ 6/t e com baixadensidadeagranel de80kg/m3a200kg/m3. Noentanto, trabalhandocombriqueteetransportadoamaioresdistncias, opreoCIFcolocadonumclientefinalchegaaUS$140/t (Pereira, 2006).Considera-sepoder calorficodamadeira, aquantidadedecalor desprendidaduranteacombusto de uma unidade de massa, podendo ser Poder Calorfico Superior (PCS)quandoconsideraocalor de vaporizaoda gua ocorridodurante esteprocesso, ouinferior (PCI) quando este vapor descontado. O Poder Calorfico til (PCU) aquele emque deve ser descontado o calor de vaporizao da umidade e, desta forma, quanto maissecaestiver amadeiramaior seraquantidadedecalor disponvel paraouso(Crisp,1999).A quantidade de calor de um quilograma de material madeireiro pode variar em mdia de3.500a5.000kcal/kgou4,07kWh/kga 5,8kWh/kg, ou14,4MJ/kga20,9MJ/kg(Quirino, 2002;Valeetal, 2007;Goldemberg, 1998). Quirinoetal(2004)encontrarampara258espciesdemadeirasbrasileirasumPoderCalorficoSuperiormdiode4710kcal/kg ou 19,72 MJ/kg.Nosltimos37anos, houvemodificaesnamatrizenergticabrasileirapoisconformeBEN(2007), em1970 foramconsumidos 16,4%de petrleo, 71,4%de biomassaconstitudos por 64,2% de lenha e 7,2% de produtos da cana-de-acar. Em 2006, 30,21%da energia primria do Brasil era constituda de biomassa, sendo 15,42% representada pelacana-de-acare14,79%, pelalenhaqueerautilizadadeformadireta(combusto)emfoges, fornalhas e caldeiras e, de forma indireta, em carvo, principalmente para guserias(BEN, 2007).Cada pas explora as suas potencialidades energticas biomssicas de forma diferente. AFinlndia, pasfrioemido, temgrandesreservaseindustrializaodeturfa, aqual transformada e briquetada para a produo de energia. No caso da ndia, que tem o maiorrebanho bovino do mundo que no abatido por ser um animal sagrado, tem no esterco9seco, uma fonte de energia, o qual tambm briquetado para uso em foges domsticos.(Hosier, 1987; US Energy and World Energy Statistics, 2005; Pereira, 2006; Crisp, 1999;Tripathi, 1998; Hirsmark, 2002; Alakangas, 2002).1.3 O BRIQUETE DE MADEIRAEm1848foi concedidaumapatenteparaWilliamEasbynosEstadosUnidosparaummtodo de converso de carvo mido emtorres slidos, atravs da presso. Ajustificativa de Easby feita h 160 anos para a patente era de que um artigo de pequenovalor, quase desprezvel, pode ser convertido em um artigo valioso como combustvel paranavios a vapor, forjas, culinria e outras finalidades economizando o que agora era perdido(O processo de briquetagem, 2005).Em Paris, 14 anos apsa patente de Easby, surgiu a palavra briquette como sendo umamistura de turfa, gua e argila plstica. Nas dcadas seguintes, o carvo mineral recebeunosadensamentodos componentes comotemperaturaparaformar umcombustvelslido. Os briquetes que tinham aglomerantes eram denominados prats, feitos de carvobetuminosomisturadocomalcatro. Destapocaparac, atecnologiadobriquetedemadeiraavanoulentamentetransformando-seemumbiocombustvel slidocomapeloambiental (Brown coal as fuel, 2005).SegundoBezzon(1994), acompactaodedescartes demadeiraproduzcombustveisslidos de excelente qualidade. Em alguns casos apresentam densidade, poder calorfico eresistncia mecnica superiores lenha, alm de possurem baixa umidade.Por outrolado, obriquetede madeira uma pea slidadeserragemoumaravalhacomprimidacomumacargamdiade6tf a8tf, tensode90kg/cm2a145kg/cm2,gerando uma temperatura de 170C a 270C na cmara de briquetagempara adecomposioparcial dalignina(efeitotermoplstico)(Rowell, 1987), teordeumidadebase mida de 5% a 15% sendo o timo 8%, com ou sem aglutinante, com uma densidadeentre 1,0 t/m3a 1,5 t/m3, apresentado em peas cilndricas ou hexagonais de cerca de 70mm a 100 mm de dimetro e comprimento de 10 cm a 40 cm.umprodutousadocomocombustvel emfornalhas, fornosecaldeirasdasindstriastanto para gerao de calor como potncia. Obriquete por ter rpida resposta de10temperaturaeuniformidadedecombusto, usadoempanificadoras, pizzarias, olarias,cermicas, churrascarias ou residncias para aquecimento domiciliar (Rowell, 1987;Morais, 2007; Bezzon, 1994; Li; Liu, 2000; Paulrud, 2004; Svenningson, 1987; Tabars,2000; Demirbas, 1999; Alakangas, 2002; Hirsmark, 2002; Zakrisson, 2002).De forma segmentada e conforme Utilizao (2008), os mercados que demandam briqueteno Brasil so: abatedouros, cermicas, cerealistas, cervejarias, destilarias, distribuidores debriquete, fecularias, hospitais, hotis/motis, indstria de balas, indstria de leo de soja,indstria de papel, indstria de refrigerantes, laticnios, lavanderias, metalrgicas,panificadoras, pizzarias, recauchutadoras, residncias e tinturarias.Existem poucas diferenas entre briquete de madeira e pelete de madeira, exceto dimensoe processo de fabricao. Segundo Dias (2002) o comprimento do briquete de at cincovezesoseudimetro, enquantoqueodimetrodopeletevariade4mma10mm. Ocomprimento do briquete varia de 40 mm a 120 mm. Ainda segundo este autor, o pelete mais produzido e usado em pases mais desenvolvidos onde existe automao e o briquetepara pases em desenvolvimento. Bezzon (1994) apresenta o briquete como pea cilndricacom dimetro de 4 cm a 10 cm e comprimento de 10 cm a 40 cm. J o pelete teria dimetrode 0,5 cm a 1,8 cm, comprimento at 4 cm e densidade entre 1000 kg/m3a 1300 kg/m3.Grover; Mishra (1996) distinguem pelete como aquele adensado com menos de 30 mm dedimetro e o briquete, maior que este valor. Em geral, o processo de produo do pelete por extruso contnua numa matriz de furos e o briquete com pisto mecnico de pulso. Opelete mais usado na Europa para aquecimento domstico e no Brasil mais para uso emfornalhas, fornos e lareiras (Pereira, 2006; Zakrisson, 2002).Referindo-seaosprodutosadensadosenergticos, Varelaet al (1999) mostramquedopontodevistaeconmicoequantoreduodosimpactosambientaisrelacionados produo, transporte e usode combustveis fsseis, mais vantajosa a utilizaodedescartes ligno-celulsicos em forma de briquete.1.3.1 Propriedades energticas e de massaEstudando vrios tipos de biomassa, Bezzon (1994) encontrou para briquetes de serragem,valores mdios de 20,2 MJ/kg, densidade aparente de 1120 kg/m3a 1080 kg/m3e pressesde adensamentode 20MPa.Este autorainda registra que atemperatura da biomasaem11adensamento varia, como no caso de serragem, de 20,0 MJ/kg para 20,4 MJ/kg, medidaque a temperatura se eleva de 200C para 250C.Por ter uma umidade entre 5% e 15%, comparado lenha domstica ou plantada na faixade25%, obriquetetemumPoderCalorficotilmaior, sendoassimmaiscompetitivoprincipalmente na poca de chuva, quando a lenha est molhada (Quirino, 2002).Embora possa variar, a densidade a granel do briquete de 700 kg/m3, a lenha domstica380 kg/m3e a plantada de eucalipto 400 kg/m3. Como o comrcio feito por preo portonelada e o frete pago por metro cbico, quanto maior for a densidade a granel menor sero valor do frete.Desta forma, a caracterstica de concentrao energtica, assim como adensidade a granel so fatores que favorecem a demanda de briquete, principalmente nasdistncias maiores de 100 km da fbrica (Pereira, 2006).O Poder Calorfico Superior do briquete varia conforme o tipo de matria-prima ou outrosmateriaisusadosnabriquetagem. AsserragensemaravalhasmaisusadasnoEstadodeGois so de conferas como Pinus sp com PCS na faixa de 5200 kcal/kg e as madeirasfolhosas como maaranduba (Manilkara sp), na faixa de 4600 kcal/kg de PCS. Considera-se uma mdia do PCS da madeiras de 4710 kcal/kg (Suarez; Luengo, 2003; Crisp, 1999;Rowell, 1987; Quirino, 2002).Um dos fatores que contribui para a desuniformidade do briquete a cor do produto, poispode variardoamareloclarocomodoPinusspat aomarromescuroda maaranduba.Outro fator que torna o briquete de madeira vulnervel, a sua condio higroscpica queprovoca a rpida descompresso da massa slida em serragem, solta e original. Em funodisto, os briquetes precisam estar armazenados em reas cobertas e livres da umidade ouchuva, inclusive ensacados em 15 kg, 50 kg ou em big bags (Pereira, 2006).Aresistncia mecnica do briquete de madeira fundamental, pois sendo produtocomercializado internacionalmente por via rodoviria ou martima e em longas distncias,sofre muita movimentao, manejo e transbordos da fbrica ao consumidor. Assim, estosurgindonaEuropanormasderesistnciamecnicaaotamboramentoecompressolateral do briquete (Rocha, 2006; Alakangas, 2002; Hirsmark, 2002; Vinterback, 2000).121.3.2 O processo industrialDe uma forma geral e conforme mostrado na Figura 1.1, o processo industrial do briquetede madeira consiste na cominuio dos descartes madeireiros; uso ou produo deserragem; peneiramento; exausto para resfriamento da matria prima; secagemdaserragem; briquetagem e resfriamento do briquete. Conforme o pas e seu clima, tipo dematria-prima disponvel, tecnologia ou qualificao da mo-de-obra, tipo de mquinas deadensamento e demandas do mercado, os processos industriais diferem, atendendo economiaeculturadecadapas(Triphati, 1998;Quirino, 1991). Oprocessoponta-a-ponta caracterizadopela entrada da serrageme sada dobriquete pronto, esfriado,embalado pronto para entrega ao cliente.NoBrasil, abriquetadeiraamquinamaisimportantedoprocessoindustrial poiselatransforma a serragem em briquete pela ao de elevada presso. Isto gera aquecimento eplastificao da lignina,tornando a massa solta da serragem numa pea slida cilndricacom dimenso aproximada de 10 mm de dimetro por 300 mm de comprimento. SegundoSvenningson (1987) a briquetagem feita por pisto mecnico melhor que a briquetagempor extruso ou por parafuso.Nos pases produtores de briquete e pelete como Sucia e Finlndia, a produo pode serde grandeportequandofor 10mil toneladas ms ounoBrasil por ser uma recenteatividade, de1000toneladasms(Alakangas, 2002; Hirsmark, 2002; Zakrisson, 2002;Pereira, 2006).13Figura 1.1- Imagens do fluxo industrial e comercial do briquete.14Figura 1.1- Imagens do fluxo industrial e comercial do briquete (cont).151.4ECONOMIA DO BRIQUETEA economia considerada como a cincia da ao humana proposital para a obteno decertos fins emummundocondicionadopela escassez, ouainda comoa cincia queconsiste em estudos de fluxos e os meios de alocao de recursos para atingir determinadosfins,qualquerque sejaanatureza deste fim(Mankiw,1999;Pindyck;Ruberfield,2006;Varian, 2006). Parainvestigaroperfildobriqueteedabriquetagemsobpontodevistaeconmico, estaTese abordoua Contabilidade Gerencial e aPesquisaQualitativa deMercado associada ao SWOT Analysis.Neste contexto mercadolgico, o briquete de madeira umantigo produto, sendoproduzidodesde1924pelasIndstriasFordMotor Company, nacidadedeKingsford,Michigan, nos Estados Unidos, quandoas carroarias dos automveis eramfeitas demadeira(ThehistoryofthecityofKingsford, 2005). Esteresduoerarecicladoparaaproduo de briquete e vendido em sacos, como se faz atualmente, nos supermercados daEuropa. Oregistro da primeira briquetadeira brasileira da marca Hansa de pistomecnicoapulso, nadcadade1940eimportadadaAlemanhaparaumaindstriadoEstadode Santa Catarina (Grover;Mishra,1996).Aprimeira briquetadeira fabricada noBrasil de 1985 e fabricada pela empresa Biomax Indstria de Mquinas Ltda, da cidadede So Leopoldo-RS.Nos pases frios da Europa com at 30C negativos como Sucia, o pelete e o briquete somais usado para aquecimento domstico (Vinterback, 2006).As empresas de servios alimentares vm usando o briquete cada vez mais intensamentepela sua qualidade ambiental comreduzida produo de fumaa, fcil manuseio eestocagem ou cheiro para os alimentos ou ambientes onde demandado. Em funo disto,a Grande So Paulo com cerca de 15 milhes de habitantes o maior mercado do briqueteonde existem3500 pizzarias, 5600 padarias comuma demanda estimada de 36.400toneladas mensais (Couto, 2004).A maior parte da demanda do briquete no Brasil feita pelas indstriase agroindstriaspara uso em fornalhas para calor e caldeiras para vapor. Algumas serrarias principalmentedos Estados do Par e do Mato Grosso que acumulam elevados volumes de serragem, esto16briquetando este material para uso prprio em fornalhas ou caldeiras, fazendo carvo ouainda vendendo este material ( Briquete, 2005; Biomassa e briquetes, 2007).Sob o ponto de vista do comprador de briquete e em particular do caldeireiro que operafornalhas e caldeiras para gerao de vapor e co-gerao as qualidades, alm do menorpreo relativo do produto, so; a uniformidade de temperatura e presso de vapor, a rpidaelevao da temperatura atendendoaosvrios setores da indstria de forma adequada,areduo de mo-de-obra para descarga, transporte interno e abastecimento do briquete naboca da fornalha, menor quebra das grelhas das caldeiras pelo menor impacto que causaem relao lenha, assim como menor espao industrial para estoque do produto (Veiga,2005; Jones, 1980; Pereira, 2006; Biomassa e briquetes, 2007; Briquetes, 2005).Heinimo; Alakangas (2006) afirmamqueocomrcioanual internacional finlands debiocombustveis vale 72 PJ, e de onde 58 PJ so madeireiros e com um mercado crescenteparaosprximosanos. Damesmaforma, ovalordestecomrciovale 90milhesdevendadiretae 190milhesdevendaindireta. Estesautoresaindacitamque30%daenergia eltrica na Finlndia so gerados por termeltricas biomassa, entre elas turfa emadeira.Os pases nrdicos principalmente Sucia e Finlndia que no tm hidroeltricas so osquerenemmaior knowhowdeproduoecomrcioempeletesebriquetestantodemadeiracomodecarvoentre outrosbiocombustveisslidoscomoturfa.Nestespasesem funo do frio intenso, com menor radiao solar e lentido de gerao da biomassa emrelaoaoBrasil, existememfuncionamentoplantasdeco-geraoeltricamovidasacombustveisslidosbiomssicoscomobriqueteepelete(Bridgwater, 2007; Hirsmark,2002; European pellet centre, 2007; Vapo, 2006).A Europa demanda porano cerca de cinco milhes de toneladas de pelete e de briquetenumvalor estimadodeUS$700milhes, sejapara geraode energiaindustrial ouaquecimentodomstico(Vinterback, 2006). Nestecenrioeuropeu, aSuciaproduzeconsomecercade1,4milhes detoneladas equivalentea28%dademandaeuropia,seguidodeoutrospasesprodutorescomoDinamarcacom0,35milheseustriacom0,45 milhes de toneladas por ano. J nos Estados Unidos, a produo de cerca de 0,6817milhesdetoneladasoriundade60usinasdebriquetagemeatendendobasicamenteaomercado domstico (Russell, 2006).No Brasil, a comercializao do briquete segundo Couto et al (2004) a partir de um estudofeito no Esprito Santo, tem desafios a vencer como o alto preo do frete da matria-prima,matria-primaheterognea, aconcorrnciacomalenhaeocarvo, elevadosimpostos,ausncia de promoo do produto e necessidade de capital de giro. Em relao ao mercadoexterno, os desafios so: grandes pedidos comerciais feitos s pequenas usinas debriquetagem, a burocracia do governo e ao elevado custo para o capital de giro.O briquete cotado mundialmente com preos variveis entre US$ 60/t e US$ 400/t emfunodaqualidadedoproduto, taxadecmbio, competitividade, distnciavendedor-cliente,distncia da matria-prima,barreirasalfandegriase escala (BriquetesnoBrasil,2005; Biomassa e briquetes, 2007; European pellet centre, 2007). O mercado europeu estse estruturando comercialmente para o livre comrcio de peletes e briquetes. Egger (2005)apresenta um levantamento dos preos de mercado na Europa, sendo que os mais baixosso da Repblica Tcheca e Polnia no valor de 110/t a 117/t e os mais altos so daDinamarca e Sucia 190/t a 210/t, entregue no cliente por caminho em lotes mnimosde 3 t a 5 t. J na Espanha, os preos FOB (Free On Board) fbrica so de 54/t a 84/t eos preos CIF de 180/t a 300/t (Tabars, 2000).O fato do briquete ser considerado um produto ambiental, associado existncia de umapreocupaomundial comoefeitoestufaesuasconseqnciasnoclima, propiciaumaascensode energias limpas emrelaos energias fsseis. Almdisto, opreodopetrleo chegou ao preo histrico de US$ 110/barril em maro 2008 e US$ 130/barril emmaiode2008, abrindomercadoparabiomassasebriquetedemadeiracomoalternativaenergtica (Persson, 2006; Gore, 2006; Light sweet crude oil, 2008; O preo do petrleo,2008).A normalizao para briquetes ainda incipiente, por isto, cada pas usa as prprias comoSucia (Swedish Pellet Standard SS 18 71 20 e Swedish Briquette Standard SS 18 71 21),Finlndia, ustria(ONORMM1735)eAlemanha(DIN51731/DINplus). OMercadoComumEuropeucriouoComit Europeude Normatizao(CEN/TS)esperando-se que18em 2008 estas normas estejam disponveis. Entre esses estudos, uma norma preliminar aCEN/TC 355 que trata de biocombustveis slidos (Alakangas, 2002, 2006).A Finlndia produtor e exportador de peletes e de briquetes de madeira, tendo crescido de75 mil toneladas em 2001 para 192 mil toneladas em 2005 com preos constantes na faixade US$ 141/t ( 115/t). A Sucia, o primeiro produtor mundial, tem preos de US$ 163/t aUS$174/t parapedidosacimade4toneladasposto-clienteincluindo25%deimpostoscomerciais. Estespreosvariamconformeatacadoousacosvendidosnosupermercadoparafinsdomsticos(Europeanpellet centre, 2007). Nomercadobrasileirodebriqueteposto-cliente at 150 km distante da fbrica, o preo est na faixa de R$ 280/t (US$ 127/t)a R$ 360/t (US$ 163/t) (Pereira, 2006; Biomassa e briquetes, 2007).Conformeestudospreliminaresrealizadosparaestetrabalhoem2005, 2006e2007, obriquete de madeira no Brasil um produto emergente, pouco demandado e conhecido emum mercado no-organizado, sem informaes oficiais ou classistas e disperso em um pasde dimenses continentais (Pereira, 2006). As Tabelas 1.1a e 1.1b apresentam informaesda histria e do mercado do briquete e da briquetagem no Brasil.Tabela 1.1a Estimativa preliminar do mercado brasileiro de briquetes de madeiraItem EspecificaoPrimeira briquetadeira de pisto a presso a pulso,vendida como mquina economicamente vivel.Em Berlin-Alemanha, ano de 1930,fabricada por Fred HaussmannPrimeira briquetadeira fabricada no Brasil 1985Nmero de briquetadeiras em pleno funcionamento noBrasil.350Nmero de usinas em funcionamento no Brasil. 60Matrias-primas mais usadas para briquetar Serragem, palha de arroz, casca de algodoe bagao de cana.Uso dos briquetes no Brasil. 40% uso nas prprias empresas e 60% paracomercializao.Unidades da Federao mais importantes emindstrias de briquetagem, por ordem de importncia.PR, SC, SP, MG, PA.Razo da pequena exportao de briquetes O preo deve ser no mximo R$ 170 (US$77,3)/t, Ex Works (posto porta da fbrica).Produo mensal e anual de briquetes no Brasil. 51,7 mil toneladas/ms e620 mil toneladas/anoProduo mensal por Estados, em mil toneladas SP(10,5), MA(2,0), PA(1,5), CE(2,0),MG (2,0), MT (12,0), GO (0,7), PR (10,0),SC (10,0), RS (1,0)Produo de peletes no Brasil. 10 peletizadoras sendo 9 de fabricaonacional e umaimportada. Consumidoresde peletes so Japo e Europa.Produo de 36 mil t/ms de briquetes feitos comdescartes agrcolas no-madeireiros. Produo mensaldos descartes em mil toneladas/msBagao de cana= (15,0); casca de algodo=(5,0); farelode algodo=(5,0); casca dearroz= (10,0); casca de caf= (1,0)Preos mdios do Briquete, em R$ por tonelada. SoPaulo350a 400GO-280/300;MTeRO-120;PA-180;SC-250/280.19Fonte: Comunicao pessoal do Dr. Ewald Schmidt, Diretor Presidente da Biomax Indstriade Mquinas Ltda, sediada emSo Leopoldo-RS, prestada em22/10/2007 e complementadaem 26/12/2007 www.biomax.com.br e biomax@sinos.net.Tabela 1.1b Estimativa preliminar do mercado brasileiro de briquetes de madeiraItem EspecificaoNmero de briquetadeiras em funcionamento no Brasil 340Nmero de usinas existentes no Brasil, muito oupouco operativas.103entremicros, pequenasegrandesemoperao de 500 kg/h a 1500 kg/h.Matrias-primas mais usadas para briquetar. 70% madeira e 30% casca de algodo, caf,palha de arroz, p-de-fumo e bagao decana-de-acar.Uso dos briquetes no Brasil. 80% para venda e 20% consumo prprio.Unidades da Federao mais importantes emindstrias de briquetagem, por ordem de importncia.So Paulo, Paran, Mato Grosso, Par,Santa Catarina. Outros (RS, AP, AL, GO).Razo da no-exportao de briquetes. 1 Importadores compram em mdia lotesde 10 mil ton. Empresas brasileiras no tmesta capacidade de produo.2 Exigncia do Certificado de Origem.3Dlar americanocombaixovalor nataxa de cmbio.Nmero de novas usinas de briquete vendidas por ano. 10 usinas em 2006 e 8 at outubro de 2007.Grandes empresas de briquetagem no Brasil. 1 Bricarbrs-PR.2 Alto da Glria-MT.3 Eucabrs-ES.Preos mdios do Briquete, em R$(US$) por tonelada. Grande SoPaulo 350a 400(159,1/181,8).Mato Grosso-Sinop 190 (86,4).Santa Catarina 280 a 300 (127,3 /136,4).Destaque do Testemunho do Dr. Guideon. Existemusinasitinerantesquesefixamacada 10 anos emumlugar onde tenhaserragemabundante, de boa qualidade emenos mida. Depois migram.Tecnologia dos secadores. 1 Muito baixa, em que muitos somodificaes de secadores de produtosagrcolas, que, por sua vez, no tm elevadatecnologia.2Clientes noestodispostos apagarmais por um secador melhor, pois ocombustvel resduo de madeiraencontrado no prprio lugar.Distncia mxima de entrega de briquete comercial. 600km, entreSinop-MTeRondonpolis-MT.Fonte: Comunicao pessoal do Dr. Guideon Lippel, Scio-Diretor das Indstrias Lippel Ltda,sediada em Agrolndia-SC e prestada em 09/11/2007.guideon@lippel.com.br e www.lippel.com.br.Pereira (2006) informa que a lenha plantada ou a lenha catada so os maiores concorrentesdobriquetenas fornalhasdeindstriasouagroindstrias, ondeovapor setornamaisnecessrio. Outros concorrentes menos importantes existem como o GLP, energia eltrica,carvo e leo combustvel, dependendo do preo, das distncias e das leis ambientais a queesto sujeitos.Opreodobriquete e da matria-prima que pode ser serragemoumaravalha, estorelacionados. AmaravalhaproduzumbriquetedequalidadesuperiorepodecustarR$2024/m3ou R$ 120/t e o briquete vendido posto-cliente no atacado a R$ 270/t. Estamaravalha que vale 44,4% do preo do bom briquete j vem limpa da indstria moveleirausuria dePinussp,tembaixocustode produo,umidade entre 7%a 13%e dispensaequipamentos como: cominuidor, peneira, secador e ciclone.1.5 MEIO AMBIENTE E SOCIEDADESegundoTonello(2006), 9%dapopulaoeconomicamenteativadoBrasiltrabalhanosetor florestal, e Silva (2001) afirma que o setor florestalgera 1,6milhes de empregosdiretos e 5,6 milhes de empregos indiretos, alm de contribuir em forma sinrgica com asreas de tecnologia, pesquisa e educao.No existem dados precisos da importncia social e ambiental do briquete de madeira paraasociedade, masdescartesincmodosepoluentesdeserrariaseindstriasmadeireirasesto sendo transformados em produto ecolgico e de elevado valor como o briquete.Aentrada do briquete no mercado indiretamente reduz o desmatamento de florestasnativas, e associado ao fato de que, segundo a ABRAF (2006) 85% das florestas plantadosrespondem por todos os produtos de origem florestal reduzem a presso antrpica, gerandoresduos que podem ser utilizados na produo de briquetes.Umafbricadebriquetepodeter21,5empregosparacadamiltoneladasmensaiseumsalrio direto mdio de US$ 584 (Pereira, 2006). As cadeias produtivas relacionadas combriquete envolvemcomrcio atacadista, comrcio varejista, fbricas de mquinas eequipamentos, empresas de servios como transporte, manuteno e consultoria, gerandoassimrenda e empregos indiretos. Segundo OMinistrio do Meio Ambiente e naclassificao do Programa Nacional de Florestas (PNF), existem oito cadeias produtivas,sendo: 1) lenha, energia e carvo, 2) madeira e rvores, 3) papel e celulose, 4) chapas ecompensados, 5) alimentos, 6) leos eresinas, 7) frmacos, 8) cosmticos, todos elesgerando emprego, renda de forma direta e indireta (ABRAF, 2006).Na sociedade europia em geral e na brasileira em particular, existe boa vontade para umcomportamento ambientalmente sadio. Muitas pessoas esto migrando das capitaispoludas e com elevados teores de substncias txicas no ar, na gua e no solo, para locais21de melhor qualidade. Esta conscincia ambiental existe e est ligada s mudanas do climana Terra (IPCC, 2007 e Gore, 2006).Umacomprovaodestefatoambientalsoosteoresmximospossveisdesubstnciasqumicas poluentes encontradas nos briquetes e peletes de madeira nas normas europias.AnormaalemDIN51731/DINplus, registrateoresmximosdeenxofre, nitrognio,arsnico, cdmio, cromo, cobre, mercrio, chumbo e zinco. A norma sueca SS 18 71 20 eSS18 71 21, assimcomo a norma austraca ONORMM7135, apresentamlimitesmximos de nitrognio e cloretos (European pellet centre, 2007).Assim, o que no passado era uma suspeita, hoje uma certeza de que o clima da Terra estmudando, comumainstabilidadeechancededesastreglobalcadavezmaior. Emanuel(2005) afirma que o CO2 dos combustveis fsseis aquece o planeta, a gua superficial dosoceanos gerandofuraces esuas conseqncias naproduodealimentos. OfuracoKatrinapor exemploalcanouvelocidadesde280km/hecausouUS$100bilhesdeprejuzo.Segundo o Balano Energtico Nacional (BEN, 2008), o Brasil ocupa umlugarprivilegiadocomoemissordeCO2 naatmosfera, comaproduode1,8t/habitante. Omundo produz 4,22, os Estados Unidos 19,61 e o Japo 9,5 t/habitante.De outro lado, a preocupao com a sobrevivncia da humanidade uma realidade hoje, oque outrora fora uma especulao ambiental. Assim, o IPCC (Intergovernmental Panel onClimateChange-UnitedNations) umdocumentoanualestabelecidoem1998porduasorganizaes da UN (United Nations), (IPCC, 2007), como sejam a World MeteorologicalOrganization (WMO) e a United Nations Environment Programme (UNEP) para avaliar orisco das mudanas climticas provocada pelo homem e publicar relatrios especiais emformadetpicosparaaUNFCCC(UnitedNationsFrameworkConventiononClimateChange). Este documento que foi ganhador do Premio Nobel da Paz em 2007, contm umasntesedostrabalhoscientficosa respeitodotema e sugestespara oslderesmundiaiscom informaes e estimativas objetivas a respeito de: 1) mudanas climticas provocadaspelo homem, 2) impactos nas mudanas climticas provocadas pelo homem, 3) alternativaspara ajuste e reduo destas mudanas climticas (vide APNDICE I).22As concluses mais importantes do WG1 (Working Group 1) foram publicadas em marode 2007 e so as seguintes:1 O aquecimento global uma realidade.2 Mais de 50% do aumento da temperatura mdia global desde a metade do sculo 20esto prximos do aumento das concentraes dos gases estufa causado pelo homem.3 As concentraes de dixido de carbono, metano e xidos do nitrognio na atmosferaglobal tm aumentado como conseqncia da atividade humana desde 1750 e agora na eraindustrial, mais que nos ltimos 650 mil anos de registros geolgicos.4Odixidodecarbonogeradopelohomemnopassadoedofuturocontinuar acontribuir com o aquecimento global e a elevao do nvel dos oceanos.5 As temperaturas mundiais podem aumentar entre 1,1C e 6,4C durante o sculo 21.6Aprobabilidadedequeoaquecimentoglobal sejaprovocadopor causasnaturais,portanto no-antrpicas, de menos de 5%.Estas afirmativas do IPCC (2007) devem ser aproveitadas neste estudo porque ratificam opressuposto assumido do briquete de madeira tendo uma combusto fechada no ciclo decarbono e no provoca mudanas climticas em termos de elevao dos nveis do dixidodecarbono. IstosugerequeoslderesqueplanejamaspolticaspblicasdeenergiadoBrasil edomundodevemoferecer, sociedade, estmuloemformadeinvestimentosindustriais e comerciais para o desenvolvimento de energias renovveis e que favoream amelhor qualidade de vida. Isso marca-se no caso vertente, do briquete de madeira.AFigura 1.2 mostra uma evoluo estimativa de 250 anos da energia usada pelahumanidade(Nakicenovic; Grubler; McDonald, 1998), quando-em1850-existiamdoistipos de energia, sendo 12% de carvo e 88% de lenha. A projeo para 2100 mostra oitotipos de energia, sendo carvo 2% e lenha 2%.23Figura 1.2 Fluxo de 1850 a 2100 da demanda em % de combustveis fsseis, biomassa eoutras energias. Fonte: Nakicenovic; Grubler; Mc Donald, 1998.Ou seja, seis novos tipos de energia entraro no cenrio civilizatrio, entre elas a modernabiomassa e dentro desta, os descartes ligno-celulsicos e o briquete de madeira. O destaquedesta projeo para 2100 que a energia solar seria a dominante.1.6 REFERNCIASABIMCI. Disponvel em: . 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Cerca de 70%dasindstriasde briquetagemtrabalhamindependentes,compramdescartesde terceiros,industrializam este material e vendem briquetes para o mercado industrial ou de servioscomoagroindstrias, padarias, pizzariaserestaurantes. (Pereira, 2006; Grover; Mishra,1996; Biomassa e briquetes, 2007; O processo de briquetagem, 2005).O tipo de briquetadeira mais usado no Brasil a prensa extrusora de pisto mecnico emusinasconcentradasnaregiosulenorte. Dastecnologiasdeadensamentodestaca-seacompactaodedescartesa pulsode pistomecnicoporcompressoea extrusocomrosca sem fim, tambm a altas presses (Nogueira et al, 2000; Tripathi, 1998; Biomassa ebriquetes, 2007; O processo de briquetagem, 2005).Tripathi (1998), Alakangas (2002) e Hirsmark (2002) mostram que a industrializao debriquetes em geral segue as etapas de secagem da matria-prima, cominuio,peneiramento, adensamento e esfriamento do briquete. Por se tratar de indstria de energiaalternativa em franca expanso e considerando que so raros os trabalhos cientficos paraesta demanda tecnolgica, este trabalho foi desenvolvido com os seguintes objetivos:1Investigarascaractersticasmecnicas, qumicas, fsicaseenergticasdamatriaprima e do briquete de madeira,2 Caracterizar os fluxos de massa em uma indstria de briquetagem,3 Caracterizar os fluxos de energia em uma indstria de briquetagem,4 Investigar o comportamento das variveis combinadas mais importantes, duas a duas,de tecnologia nos ensaios de briquete.302.2 REVISO DA LITERATURA2.2.1 Caracterizao da matria-prima e do briqueteNa fabricao de briquete, as matrias-primas utilizadas podem ser: serragem, maravalha,casca de arroz, palha de milho, sabugo, bagao de cana-de-acar, casca de algodo, cafentre outros, obtendo-se briquetes com qualidade superior (Quirino, 1991). O dimetro dobriquete quando de madeira para queima em caldeiras, fornos e lareiras de 70 mm a 100mm e com comprimento de 250 mm a 400 mm. Outras dimenses com dimetros de 28mma 65 mmso usadas emestufa, fogo de alimentao automtica, grelha echurrasqueira. Abiomassa adensada a presses de 100 MPa oumais denominadabriquete quando tiver um dimetro maior que 30 mm. Produtos densificados como este dedimensesmenoressodenominadaspeletes(Alakangas, 2006; Grover; Mishra, 1996;Biomassa e briquetes, 2007; Quirino, 2002, 1991; Pereira, 2006).Embora variveis, os briquetes feitos no Brasil tem uma densidade aparente de 1,0 t/m3a 1,4t/m3, um Poder Calorfico Superior de 4300 kcal/kg a 4800 kcal/kg, uma umidade entre 8% a10%,densidadeagranelde 600kg/m3a 700kg/m3,teoresde volteisde81%, cinzasde1,2% e carbono fixo de 18,8%. No Brasil, a serragem tem uma densidade a granel entre 100kg/m3a 300 kg/m3, umidade de 15% a 55% base mida e cores que variam do amarelo clarooriginria do Pinus sp seco at o marrom escuro da maaranduba mida. Na Sucia, o peletetem em mdia 4153 kcal/kg (4,83 kWh/t) (Obernberger; Thek, 2004; Alakangas, 2002, 2006;Silva, 2001; Hirsmark, 2002; Grover; Mishra, 1996; Pereira, 2006; BriquetesnoBrasil,2005; Biomassa e briquetes, 2007; O processo de briquetagem, 2005).Parareduziroscustosdeproduoesuavizar abriquetagem, podemserincludasoutrasmatrias-primas, como casca de algodo e bagao de cana-de-acar emporcentagensvariveis de10%a25%. Estes produtos, conformeoteor deslica, podemfavorecer abriquetagem, gerando menor atrito na briquetadeira dando-lhe maior vida til (Pereira, 2006).2.2.2 O processo industrial e energiaA densificao pela briquetagem consiste na compactao a elevadas presses, provocandoaumento da temperatura da serragem at acima de 250 C. A lignina da madeira sendo umpolmero termoplstico comea a escoar a partir de 170C atuando como aglomerante daspartculasdamadeira(Rowell, 1987). Paulrud(2004), afirmaqueemconseqnciadaselevadaspressesdoprocesso,a lignina entraemprocessodeescoamentoentre 80Ce31200C, dependendo do tipo de material ligno-celulsico. Depois de resfriado, promove acolagem entre as partculas adensadas. Segundo Shiraishi (2003), a lignina de madeira secatemopontotrmicodeamolecimentoouplastificaoem260C. SegundoBartkowiak(2004), a lignina degrada-se entre 250C e 500C. A lignina solidificada na superfcie fazque o briquete resista umidade, justificando ano-utilizao de produtos aglomerantescomocola, resina, ceraouamido. Abriquetagemreduzcustodetransporte, aumentaacapacidade de armazenamento e melhora as propriedades de combusto. Da mesma forma,aconversodebiomateriaisemadensamentoinfluenciadapelas propriedades fsicascomo teor de umidade, granulometria, densidade a granel e parmetros operacionais comotamanho da peletizadora/briquetadeira, temperatura e demanda de energia. (Paulrud, 2004;Mani et al 2003, 2006; Grover; Mishra, 1996; Briquetes no Brasil, 2005; Pereira, 2006).Amquina que produz o briquete umequipamento mecnico denominado prensabriquetadeira de pisto, geralmente movido a motor eltrico, pesando de seis a deztoneladas, constituda de um pisto de ao horizontal pulsante de movimentos alternativose ligado excentricamente a um virabrequim. Este fica acoplado a um volante duplo comdimetro que pode ter 1 metro e massa de duas toneladas. Tem uma bica superior por ondeentra a serragem seca, uma cmara intermediria para onde a serragem conduzida por ummoto redutor de eixo vertical em hlice, uma cmara de briquetagem onde a serragem comprimida a elevadas presses e uma guia de resfriamento horizontal externa (Briquetesno Brasil, 2005).Ototal deenergiaparaoadensamentodabiomassanoprocessoindustrial dependedaumidade e granulometria da matria-prima, vazo e densidade do briquete, tipo demquina, madeira a ser cominuda ou regime de escala (Tripathi, 1998).A Tabela 2.1 apresenta dados da demanda de energia na produo de briquetes e peletes,assim como sua condio operacional:2.2.3 Fluxo de massaConforme mostra a Figura 2.1, o fluxo industrial inicia com a cominuio dos retalhos ata expedio.32Tabela 2.1 Demanda de energia para a fabricao de briquete ou pelete.Autor e data Pas Valor deenergia-kWh / tCondio industrial eoperacionalAlakangas, 2002 Finlndia 45-65 Pelete de Pinus spBhattacharya,2001Tailndia 179 Briquete palha de arroz- roscasem fimThek, 2002 Sucia /ustria138 / 154 Pelete de Pinus spZakrisson, 2002 Sucia /ustria610 / 1.175 Pelete de Pinus sp_Infoener Brasil 20-60Notrajetoentrea serragemnoptioda serrariae obriquete jentreguena fornalhadoconsumidor, existe o fluxo do produto em suacadeia. Ele pode ser caracterizado em 11etapas: A-transporteda serragemparaopeneiramento, B-transportedos retalhos paracominuio, C-transporte da serragem cominuda para o peneiramento, D-peneiramento daserragem, E-passagem da serragem da peneira para o secador, F- movimento da serragemdentro do secador rotativo, entrando com umidade entre 20% e 55% e saindo com umidadeentre8%a15%, G-secagemeseparaodas partculas por meiode umciclone, H-descarregamentodaserragemsecaepeneiradanodepsitosituadoentreaexaustoeabriquetadeira, I-passagemdaserragemdodepsitoparaomoegada briquetadeira, J-transportepararesfriamentodobriquetequenteatamesadeembalagem, K-transportedos briquetes a serem armazenados na sala de expedio (Paulrud, 2004; Hamelinck, 2003;Alakangas, 2002; Tripathi, 1998; Quirino, 2002; Pereira, 2006).A matria-prima pode chegar indstria de forma mida, heterognea, solta, com baixadensidade, contaminada biologicamente ou com materiais estranhos como tinta e vernizesassim como apresentar granulometria no-adequada. Quando o fluxo termina, o briquete demadeira um produto adensado, limpo de materiais estranhos, com umidade na faixa de8% a 15%, com tamanho e dimenses especficas conforme a deciso do cliente. (Tripathi,1998; Pereira, 2006; Hirsmark, 2002; Alakangas, 2002).33Figura 2.1- Fluxo de massa em uma indstria de briquete de madeira2.2.4 Caracterizao do desempenhoCada fabricante temuma forma de aferir o desempenho da produo. Ela pode serprodutividade (t/ano, t/hora); densidade de energia (GJ/t de briquete); demanda de energiapara a fabricao do briquete (kWh/t), relao de vazo da biomassa de entrada e na sadado sistema, tanto seca como mida. Ou ainda, a demanda de energia em kW, kWh/t emcadaetapaindustrial (Silva, 2001; Demirbas, 1999; Bhattacharyaet al, 2001; Young;Khennas, 2004; Tripathi, 1998; Alakangas, 2002; Hirsmark, 2002; Zakrisson, 2002).As indstrias procuram um mximo de competitividade no mercado usando como base aprodutividade, a uniformidade do briquete, eficincia do uso da energia, visual paracomercializao do produto, poder calorfico ou facilidade de fluxo da matria-prima.Da mesma forma, as indstrias procuram um mnimo dos seguintes fatores: demanda deenergia, perda de matria-prima no processo, quebra e parada das mquinas eequipamentos, tempos perdidos, poluio dentro e fora da indstria, reclamao edevoluodoproduto(Marques,2001;Cotrim,1992;Pereira,2006;Goldemberg,1998;Vapo, 2006; Hamelinck, 2003).As unidades mais usadas paraos trabalhos cientficos soakcal, BTU, kWh/t eMJ,embora a unidade do Sistema Internacional-SI seja o Joule, o kilograma e o segundo. AsindstriasusammaisoGJ/t, kWheokWh/t pararegistrar ademandadeenergiaembriqueteepelete(Temmerman, 2004; Vinterback, 2000; Sistemas deUnidades, 2007;Alakangas, 2002; Hirsmark, 2002).Entre os desafios da fabricao de briquetes de madeira, tem-se: necessidade de produtosmais resistentes ao manuseio e transporte; produtos com baixos teores de cinza, enxofre,34nitrognio e gases; reduo da demanda de energia na fabricao, produto mais resistente umidadeeoaumentodadensidadeenergtica(Rocha, 2006; Albuquerque, 1995; Dias,2002; Lopes, 2000).2.3 MATERIAL E MTODOS2.3.1 Coleta dos dadosOsdadosforamcoletadosna indstria pilotode briquetagemdemadeira durante quatrosemanas entre 15 de novembro a 13 de dezembro de 2006. Na poca da coleta a indstriaestava produzindobriquete de serragemde Pinus caribaeavar. hondurensis de umafbrica de lpis, assim como um complemento de 15% de maaranduba (Manilkara sp) edescartes de uma agroindstria de algodo. A empresa administrada por cinco scios emseu quadro de 21 funcionrios e produz em mdia 650 toneladas de briquete por ms.2.3.2Caracterizao da matria-prima e do briquetePara verificar a disperso dos dados observados em relao mdia foram determinadoscoeficientesdevariaoparaaspropriedadesdeumidade, densidade, poder calorfico,cinza e granulometria, seja para a matria-prima como para o produto final.2.3.2.1 Teor de umidade da serragemA umidade da serragem foi determinada sob duas condies: quando recebida pela fbricaaindasaturadadeguaeapsosecador. Aumidadedobriquetefoi determinadaparaamostras coletadas aps a sua fabricao e na linha de produo. Determinou-se aumidade, considerando quatro tomadas de dados com cinco amostras em cada, num totalde 20 repeties, utilizando a equao 1.MUMS MUTU) ( 100 = [1]Onde:TU = teor de umidade %; MU = massa mida, g; MS = massa seca, g.2.3.2.2 Densidade aparenteNadeterminaodadensidadeaparente, 20amostras debriquetes emquatrotomadasdiferentesforamretiradasdamesadeembalagemdeterminando-seamassaevolume,utilizando a equao 2:35Vu Mu DA / = [2]Onde:DA = densidade aparenteMu = massa mida a umidade u, em kgVu = volume mido a umidade u, em m3A densidade a granel dada em kg/m3tanto da serragem mida ou seca e dos briquetes foifeita pela pesagem de uma quantidade colocada em um depsito plstico de 60 litros ou0,06 m3. Foram feitas cinco coletas em quatro ocasies em um total de 20 repeties.2.3.2.3 Poder calorficoCinco parcelas provenientes de quatro tomadas de dados totalizando 20 repeties foramutilizadas considerando serragem, briquete e lenha. As amostras foram cominudas em ummoinho de facas e em seguida peneiradas com abertura de malha 0,25 mm. As amostrasanidrasseguiramparaadeterminaodoPoder CalorficoSuperior, segundoaNormaABNT NBR 8633/84 e manual de operaes do calormetro PARR 1351, dado em kcal/kg,no Laboratrio de Biofsica do Instituto de Qumica da UnB. O Poder Calorfico Inferior(PCI) foi determinado pela equao 3:|.|

\| =1009600% 0 % 0HPCS PCI[3]Onde:H = Teor de hidrognio, que se for de 6%, ento:600 [(9 x 6)/100] = constante no valor de 324 kcal/kg ou 1,3568 MJ/kg.O Poder Calorfico til (PCU), foi determinado segundo a equao:PCU = PCI 0% [1-U] 600*U [4]Sendo U, umidade em decimal2.3.2.4 Teor de cinzaOteordecinzadosbriquetesedaserragemsecafoi determinadopeloMtodoAOAC94205 (AOAC, 1998), com resultados apresentados em % em relao biomassa anidra etomando-se o peneirado de abertura de malha 0,25 mm e 0,42 mm. Cada tomada semanalde dados teve cinco sub amostras, totalizando 20 repeties.362.3.2.5 GranulometriaAmostras de serragem foram classificadas em sete peneiras de 0,25 mm, 0,42 mm, 1 mm,1,18 mm, 2 mm, 2,36 mm e 3,35 mm, com um tempo de vibrao do peneirador de cincominutos. EsteensaiofoirealizadonoLaboratriodeProdutosFlorestaisdoIBAMAdeBraslia.2.3.3Caracterizao dos fluxos2.3.3.1 Fluxo de massaA determinao das vazes de serragem (kg/h)durante o processo fabril foi feita para aserragem mida na entrada do secador e j seca na sada do ciclone. Foram feitas quatrotomadasdedadoscomoitoparcelasemcadatomadaparaaserragemmidadentrodosecador em um total de 32 repeties. No caso da serragem seca na sada do secador, foramfeitas quatro tomadas com cinco parcelas em cada tomada, resultando em um total de 20repeties. Um saco plstico tarado era posicionado para a coleta da serragem tanto midacomoseca durante 20segundos. Para a determinaoda vazodos briquetes (kg/h)realizada na mesa de embalagem, foram feitas em quatro tomadas de dados, coleta de cincoamostras, totalizando 20 repeties. Usou-se um tempo mdio de dois minutos para cadatomada, perodo em que os briquetes eram ensacados e pesados.2.3.3.2Fluxo de energiaa Energia eltrica (EE): Mediu-se a potncia em cada um dos 29 motores eltricos daindstria usando o medidor digital marca Nanovip, conforme Cotrim (1992) e dada pelaequao 5:1000* 3 * * COS A VPe = [5]Onde:Pe= potncia em kW; V= tenso em volts; A= corrente em amperes; 3= fator de correopara motores trifsicos; cos = fator de potncia.Dos 29 motores eltricos da indstria, 24 esto diretamente na linha de produo e cincoso de apoio como o compressor de ar, esteira de carregamento dos caminhes, bomba degua, ventilador da caixa de gua e da administrao.37Nos ensaios de energia eltrica, os equipamentos de peneiramento, exausto ebriquetamento tinh