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Cifras para pensar: pellets de madera para usos energéticos
Carlos Maslatón - Alfredo Ladrón González - Angeles Miño
Publicado el 14/3/2008 17:00:00 (24674 Lecturas)

El Centro INTI-Maderas publica este informe sobre la importancia de La fabricación de pellets de madera como una de las alternativas, en la búsqueda de recursos energéticos que reemplacen al petróleo. Por sus características en cuanto a rendimientos, la industria forestal es generadora de una alta cantidad de residuos que provienen tanto del aserrado y remanufactura de la madera, como así también de las podas y raleos de los bosques. Optimizar los procesos productivos para reducir al mínimo el porcentaje de residuos y reconvertir los mismos en insumos y productos de uso valorable son dos objetivos permanentes de la industria y los centros tecnológicos de la madera.

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.Estructura productiva de la industria maderera / Carlos Maslatón - Alfredo Ladrón González


Por sus características en cuanto a rendimientos, la industria forestal es generadora de una alta cantidad de residuos que provienen tanto del aserrado y remanufactura de la madera, como así también de las podas y raleos de los bosques. Los residuos son generalmente utilizados como materia prima para la industria de la celulosa y la de tableros, para la generación de energía y para otros usos como cama de ganado, compost, etc.

Los complejos forestoindustriales más competitivos son aquellos que aprovechan integralmente todos sus recursos utilizándolos con diferentes fines, entre ellos, madera aserrada, tableros, celulosa, energía y usos no maderables. En el cuadro 1 puede verse un ejemplo de rendimiento del aserrado y fabricación de molduras en pino, que produce solamente en la primera transformación de la madera, un 41.8% de tabla seca y cepillada, hasta llegar a un rendimiento de producto final (molduras y tableros alistonados) de poco menos del 30% respecto del rollizo con corteza. Esto demuestra la gran cantidad de residuos que genera el proceso productivo, a pesar de que estos rendimientos son considerados eficientes y representativos de las mejores prácticas internacionales.

Esta característica ha sido aprovechada por los países desarrollados que cuentan con industria forestal y que han sido pioneros en la utilización de los residuos de los procesos productivos para generar a través de la combustión y la cogeneración, energía calórica y electricidad respectivamente para abastecimiento industrial y domiciliario. En este sentido, consiguen diversificar las fuentes de energía, reduciendo la intensidad de la demanda de combustibles fósiles y contribuyendo para alcanzar las metas asumidas por los países firmantes del Protocolo de Kioto de reducción de los gases de efecto invernadero (GEI).

Optimizar los procesos productivos para reducir al mínimo el porcentaje de residuos y reconvertir los mismos en insumos y productos de uso valorable son dos objetivos permanentes de la industria y los centros tecnológicos de la madera. El Centro INTI-Madera y Muebles no es la excepción: capacita personal y establece convenios con otros centros tecnológicos del país y del exterior que permitan potenciar nuestra capacidad de respuesta en esta temática. El convenio firmado con el CARTIF de España, las visitas recibidas de expertos europeos y brasileños para profundizar el tema, la participación de personal del Centro en seminarios internacionales, son algunos de los pasos dados.



Los residuos biomásicos de origen forestal se pueden utilizar para usos energéticos, produciendo una gama diversa de productos tales como biogás, carbón vegetal, leña, chips, pellets y briquetas. La búsqueda de recursos energéticos que reemplacen al petróleo es objeto de grandes inversiones en el mundo desarrollado. La fabricación de pellets de madera es una de las alternativas que está siendo promovida en Europa. Los buenos precios internacionales del producto invitan al empresario argentino a analizar su viabilidad técnica y económica y a demandar asistencia técnica para analizar sus proyectos.

La pelletización es un proceso de compactación de material lignocelulósico de determinadas condiciones (granulometría y humedad menor del 12%) para obtener cilindros de diámetro entre 7 y 22 mm y de longitud entre 2,2 cm a 7.0 cm. La compactación facilita la manipulación, disminuye los costos de transporte y aumenta su valor energético por unidad de volumen. Cabe destacar que si la manipulación y el transporte fueran problemas menores, sería conveniente utilizar directamente los residuos o leña triturada, evitando el costo de transformación.


Mercado de pellets en Europa

En Europa, los pellets se usan como insumo para las plantas térmicas de electricidad en cogeneración junto al carbón y para calefacción doméstica mediante estufas de doble combustión. Existen diversos estudios que demuestran la factibilidad técnica y ambiental de utilizar la biomasa de origen forestoindustrial como alternativa de los combustibles fósiles para generar energía eléctrica y calórica. A excepción de Italia, los principales productores de pellets de madera son los países que cuentan con recursos forestales (cuadro 2).



El consumo de pellets en Europa se está incrementando rápidamente. La producción aumenta año a año, con la instalación de nuevas plantas, cuya inversión en equipamiento es subsidiada por los gobiernos de la Comunidad Europea. Sin embargo, la producción no alcanza para abastecer su consumo. En países como Suecia, Dinamarca, Alemania o Italia, el consumo es mayor a su producción, es decir, existe demanda de importaciones de pellets.

Según se observa en el (cuadro 3), la proyección del consumo de pellets en Europa hasta el año 2010 se incrementará 2.5 veces, aumentando la participación de las importaciones del 12% de la producción en el año 2006 al 34% en el 2010.



En la comparación de energías alternativas para un grupo de países europeos, puede observarse que el costo de generación de energía en euros por MW/h es menor para pellets de madera, con la excepción del Reino Unido y Finlandia, donde el gas natural es más económico (cuadro 4).



La industria de pellets en Argentina

El desarrollo de esta industria en Argentina está en sus inicios. Se encuentran operando 2 ó 3 plantas y existen proyectos de nuevas instalaciones. Cabe destacar que no se trata de maximizar la generación de residuos provenientes del aserrado para transformarlos en pellets, por cuanto siempre es más rentable obtener, por ejemplo, un 5% más de tablas y remanufacturas y reducir de éste modo la cantidad de residuos (cuadro 5). Sin embargo, aún mejorando los rendimientos, se plantea el problema de qué hacer con los residuos sobrantes. En nuestro país, a diferencia de los países más competitivos, gran parte de los residuos generados por la actividad forestoindustrial no tienen uso económico. Existen numerosas regiones que concentran aserraderos Pymes con baja o media escala de producción, que generan residuos que no tienen actualmente una alternativa de uso económicamente viable y, por otro lado, están alejados de las grandes empresas demandantes de residuos (celulosa , tableros y otros).



El (cuadro 6) muestra el consumo de rollizos de maderas cultivadas en sus diferentes usos y una estimación realizada con datos oficiales, para Argentina, de los residuos del aserrado que no tienen uso comercial. La industria del aserrado que trabaja con maderas cultivadas genera alrededor de 2.8 millones de residuos anuales (60% de la materia prima ingresada) de los cuales se aprovecha sólo el 50% para uso en celulosa, tableros, etc., y el otro 50% se termina desperdiciando. Esto genera impactos negativos a nivel ambiental -quemas de residuos a cielo abierto, almacenamiento y descomposición-, y a nivel económico por la pérdida de ingresos extras que podrían generar la utilización de los residuos.

Es decir, se trata de una cantidad importante de materia prima (1.4 millones de toneladas) que podría destinarse a proyectos diversos, además esta estimación es de mínima, ya que si bien una parte de estos residuos es autoconsumida por las empresas para hacer funcionar las calderas de los secaderos o para la generación de energía eléctrica en centrales propias y para otros fines, por otro lado no fueron considerados en el cálculo, la producción informal (alrededor del 40%) ni los residuos secos de las numerosas carpinterías que existen en el país y que aportan otro tanto, ni los residuos del aserrado de maderas nativas, ni desperdicios de talas y raleos del bosque (1 millón de toneladas del bosque cultivado, (cuadro 7).



La revalorización económica de los desperdicios de madera, convertirían a éstos en subproductos valorizados por la mejora del medio ambiente, la rentabilidad y la competitividad de las empresas. A su vez, es preciso aclarar que una planta de fabricación de pellets de madera debe localizarse cerca de donde se genera la materia prima (residuos) para evitar los costos relacionados con la logística del abastecimiento, la distribución, el almacenamiento y la manipulación.

Comparación de precios de energía en el mercado local

A diferencia de lo que ocurre en Europa (cuadro 4), en Argentina los combustibles de origen fósil son mucho más baratos, sobre todo el gas natural. A igualdad de poder calorífero y comparando los precios internos para uso industrial sin IVA y sin subsidios, entre gas natural, GLP, fuel oil y pellets de madera (considerando como costo de oportunidad el precio de exportación a U$S 150 la tonelada), surgen diferencias importantes: el pellet de madera sólo es más económico que el GLP, y sobre todo resultaría conveniente su uso en las regiones donde no hay gas natural. En cambio, duplica el costo respecto al gas natural y es un 20% superior al fuel oil. Actualmente, el negocio local de los pellets pasa por la exportación.

Con incentivos para la inversión y una estructura diferente de precios relativos entre las energías alternativas, se podrá ampliar el espectro y utilizar los pellets en el mercado local como combustible para las estufas y para la generación de energía eléctrica de origen renovable y no contaminante, aportando a la reducción en el uso de los combustibles fósiles de los que actualmente Argentina depende en casi un 90%. Finalmente, la utilización de los residuos de madera fomentará el desarrollo de las economías regionales, especialmente en las cuencas forestoindustriales de menor grado de desarrollo relativo, aumentará el empleo y la rentabilidad de la cadena forestoindustrial y reducirá el impacto negativo sobre el medio ambiente al gestionar correctamente los residuos. Pero siempre se tratará de desarrollar y adaptar las producciones, los procesos y las tecnologías a las necesidades particularidades nacionales y regionales y hacer un uso racional y eficiente de nuestros recursos naturales, buscando el equilibrio entre la rentabilidad empresarial y la preservación del medio ambiente. Debemos ser cuidadosos al momento de evaluar los proyectos para que, dados los grandes volúmenes demandados en Europa y las inversiones consecuentes, éstos sean compatibles con nuestro propio desarrollo.

Tecnologías de producción

Realizamos a continuación una descripción de las diferentes etapas del proceso productivo junto con el equipamiento básico para la producción de pellets de madera. Ésta se basa en un informe de Gregorio Antolín, producido en el marco del convenio INTI-UE y en fuentes auxiliares.
Los pellets se pueden fabricar con una matriz anular o plana, a través de la cual se hace pasar el material por extrusión, adoptando la forma de los orificios.

La materia prima es sometida a condiciones de alta presión y temperatura lo que facilita la aglutinación de las fibras formando los pellets, gracias a la lignina natural que contiene la madera, en ocasiones se puede añadir agua o vapor para mejorar las condiciones del proceso. Sin embargo, a veces es necesario agregar durante el proceso productivo aglutinantes adicionales para lograr un mejor aglutinamiento y aumentar la resistencia del pellet para su posterior transporte. Estos aglutinantes deben ser de origen natural, no contaminantes durante la combustión. Generalmente se emplean distintos tipos de almidones, el porcentaje utilizado de los mismos debe ser menor al 2% según Normativa Europea.

Principales Normas europeas sobre pellet

Austria:

Tiene tres normativas de pellets en función de la calidad del producto, del transporte y del almacenamiento:
- ÖNORM M 7135: especificaciones de los pellets y briquetas de madera con o sin corteza.
- ÖNORM M 7136: Requerimientos de calidad de la logística y transporte de los pellets de madera.
- ÖNORM M 7137: Requerimiento de calidad del almacenamiento del consumidor final de pellets de madera.

Suecia:
SS 18 71 20 especifica tres clases de pellets en función del tamaño y de la cantidad de cenizas que generan.

Alemania:
DIN 51731, de pellets y briquetas y la DIN Plus que es especifica de pellets de gran calidad para calderas que sólo trabajan con pellets.

Italia:
CTI R04/05 establece los parámetros de calidad de los pellets de biomasa con fines energéticos. Establece 4 categorías en función del origen.


Etapas del proceso productivo y maquinaria

Trituradora y molino


Es importante triturar y moler la biomasa antes de introducirla en la peletizadora. Es necesario llegar a una granulometría adecuada, inferior al diámetro del pellets que se desea fabricar, para obtener un pellets con buenas características físicas. En el caso de utilizar biomasa de origen agroforestal, es recomendable la utilización de una trituradora móvil a fin de reducir in situ el tamaño de las partículas, facilitando de esta manera el transporte, almacenamiento y secado natural.

Campana de biomasa

Es el lugar donde se almacena la biomasa hasta el momento de procesarla, ésta no debe ser totalmente cerrada para que las corrientes de aire puedan ayudar al secado natural. Estos lugares temporales de almacenamiento se denominan CRAB (Centros de recogida y almacenamiento de biomasa).

Secado

Cuando la biomasa se encuentra con valores de humedad elevados será necesario su secado hasta valores de humedad entre un 12-15%.

Tolva de alimentación

Actúa como deposito pulmón para evitar posibles paradas de la planta peletizadora.

Rosca de alimentación

Generalmente se alimentará la peletizadora a través de un conducto desde la tolva. La rosca puede basarse en un tornillo sin fin o en un eje con palas de orientación variable, con el objetivo de modificar la velocidad de alimentación.

Pelletizado mediante prensa

Es donde se realiza el proceso de densificación de la biomasa en la planta. Se hace pasar la biomasa a través de una matriz agujereada con la ayuda de rodillos giratorios que ejercen una presión constante sobre la matriz. La materia prima atraviesa la matriz al mismo tiempo que se comprime, obteniéndose a la salida un diámetro característico a la matriz empleada. A la salida de la matriz, un dispositivo compuesto de cuchillas, corta los cilindros, aún blandos, a la medida de la longitud deseada.

Dispositivo de descarga de pellets

El producto se depositará de tal manera de evitar su quiebre.

Enfriamiento

Por enfriamiento de la lignina, ésta se endurece y los pellets adoptan la forma cilíndrica típica endurecida. El equipo enfriador se basa en una cámara vertical con ventiladores donde los pellets caen por la aplicación de un flujo transversal de aire suave para evitar que se produzcan fisuras. En esta etapa se consigue aumentar la dureza y resistencia del pellet, lo que permite evitar problemas en la manipulación de las etapas posteriores.

Tamizado y Clasificado

Se realiza un tamizado con sistema de vibrado para separar el polvo que pudo haber escapado del proceso de peletizado, el cual es devuelto como materia prima al proceso de producción.

Almacenamiento y empaque

Los pellets son transportados a un silo para almacenamiento, y finalmente pueden ser embolsados en bolsas de 15 a 20 kg o en Big Bags (desde 500kg a 1000kg.). Estas bolsas pueden transportarse en pallets.

Consideraciones económicas

Habíamos observado que a diferencia de lo que ocurre en Europa, en Argentina, los combustibles de origen fósil son mucho más baratos, sobre todo el gas natural. Teniendo en cuenta que se necesitan 2.2 toneladas de pellets para generar el mismo calor que 1 m3 de gas natural, el costo del pellet como combustible es mayor que el del gas natural, aún valorizando este al precio más caro que paga la Argentina, que es el precio de importación de Bolivia. En éste caso, el pellet cuesta el doble que el gas (valorizado a u$s150 que es su costo de oportunidad) y es un 20% superior al fuel oil. Sólo es más económico que el GLP. Gráfico 1



Escalas de producción

No existe una escala óptima de producción, sin embargo, determinados rubros del costo por tonelada de pellet (mano de obra, mantenimiento o energía) disminuyen con el aumento en la escala, pero no son los costos que más inciden en la estructura total. En cambio, el costo de transporte y los gastos de embarque no tienen relación con el tamaño de la planta, pero tienen un peso importante en la estructura de costos. Grafico 2

Hasta el momento, la escala mínima de producción era de 2000Kg/hora. Sin embargo, ya se han diseñado máquinas para escalas menores, por ejemplo para 500Kg/hora, con eficiencia similar que las máquinas más grandes, es decir, con costos de producción no mucho más altos. Esto es importante ya que hace factible la inversión, sobre todo en aquellos polos madereros donde existen pequeñas empresas, que a la vez pueden asociarse para juntar la materia prima en un proyecto común. Por otro lado, los costos de inversión dependerán del tipo de materia prima a utilizar (si se utilizará sólo aserrín y viruta, o si se necesitará chipear costaneros, si se utilizará secadero, etc).

En este sentido, una planta eficiente puede tener una capacidad de producción desde 500kg/hora en adelante. La inversión de una planta de éstas características (pequeña escala) que utilice solo aserrín y viruta, sin equipo independiente de secado ni chipeadora cuesta alrededor de u$s 130.000, más u$s 40.000 de obra civil. Se necesitará un espacio para la planta de alrededor de 200 m2, sin contar el espacio para almacenamiento en silos y playa de maniobras, a lo que habrá que adicionar el costo del terreno que dependerá de la región elegida del país.

Localización

Una planta de fabricación de pellets de madera debe localizarse cerca de donde se genera la materia prima (residuos). Se deben sortear problemas relacionados con la logística del abastecimiento, distribución, almacenamiento y manipulación, ya que los costos de transportar residuos sin procesar son altos para distancias muy alejadas (más de 100 km) debido a su baja densidad y bajo precio obtenido por tonelada (el aserrín ocupa 3.2 veces de volumen que los pellets), ya que la densidad aparente del pellet es de alrededor de 650kg/m3, superior a los 200kg/m3 del aserrín.

Precio FOB y costos

Los precios de exportación son fluctuantes en función de la oferta y la demanda internacional. El precio FOB fluctúa entre 100 y 180 dólares, dependiendo de la calidad del producto, el país de destino y el tipo de empaque, si es en big bags (500 a 1000 Kg) o small bags (15 a 20 Kg). Hay que considerar que la estructura arancelaria del pellet tiene el mismo tratamiento que si fuera un producto primario; como el rollizo ya que tiene una retención del 10% y un reintegro del 1.6%.

Los costos de producción pueden ser muy variables dependiendo de distintos factores, entre ellos los más cruciales son el costo de transporte o los gastos de embarque. En cuanto a la materia prima, dependerá de si se utilizan residuos autogenerados en el proceso del aserrado o si se compran en el mercado. Habrá que tener en cuenta la localización y la distancia tanto del lugar de aprovisionamiento de la materia prima como del transporte de los pellets hacia el puerto de exportación. Por ejemplo, recorrer 1000 Km tiene un costo aproximado de u$s 35 por tonelada de pellets producida.

De acuerdo a información relevada en empresas del sector, se puede observar la relevancia de los principales componentes del costo de producción estimados en relación al precio FOB. Este ejemplo es en forma estimativa para un proyecto integrado con aserradero y producción de pellet utilizando los residuos autogenerados, es decir, sin considerar el costo de la materia prima y su recolección, que habrá que descontar de la rentabilidad si establece un costo de oportunidad. Gráfico 2



Finalmente, hay que remarcar que no existe un mercado desarrollado de los insumos (aserrín, virutas, chips), lo que sí existe son precios de estos insumos que se utilizan como materia prima para las fábricas celulósicas y de tableros y que son fijados en cada polo donde se ubican dichas empresas. Hay que tener en cuenta que si se desarrollara un mercado de pellets en las diferentes regiones madereras, con la instalación de nuevas empresas, el precio de la materia prima tenderá a aumentar y fluctuará en función de la oferta y la demanda de cada región.

Con respecto a la estructura arancelaria, se debería considerar que al ser el pellet un subproducto del proceso productivo, debería tener el mismo tratamiento que por ejemplo la madera aserrada que tiene el 5% de retenciones y devolución de 3.4% por reintegros. De esta manera, aumentarán los incentivos para mejorar la ecuación económica del negocio forestoindustrial y reducir, al mismo tiempo, la contaminación provocada por los residuos que se desperdician o queman.
Reiteramos lo ya expresado en la primera nota. La producción de pellets como el uso de cualquier tipo de residuos, requiere como condición un eficiente proceso productivo que minimice la generación de los mismos. Asimismo, siempre que se trate de grandes producciones debe preferirse la utilización de materia prima proveniente de bosques implantados por sobre los nativos. De esta forma estamos asegurando sustentabilidad del proceso y evitando la tentación de influir negativamente en el medio ambiente.

*Carlos Maslatón, maslaton@inti.gov.ar;
Angeles Miño, mminio@inti.gov.ar y
Alfredo Ladrón González, aladrong@inti.gov.ar


Fuente: Saber Cómo N°59 y N°60 - INTI

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