carvão vegetal renovável: o diferencial da siderurgia brasileira

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carvão vegetal renovável: o diferencial da siderurgia brasileira
CARVÃO VEGETAL RENOVÁVEL: O
DIFERENCIAL DA SIDERURGIA BRASILEIRA
(SILVICULTURA & INTEGRAÇÃO FLORESTA-INDÚSTRIA)
Eng. Ftal. M.Sc. Roosevelt Almado
11/04/2011
31/10/2014
Rio de Janeiro- RJ
1
1. CONTEXTUALIZAÇÃO DO SETOR DE CARVÃO VEGETAL
2. SILVICUTURA/PRODUÇÃO DE CARVÃO VEGETAL
2
MINAS GERAIS
10 JANEIRO 1955
5
SETOR DE BASE FLORESTAL - MG
• Geração de mais de 400.000 empregos diretos e indiretos;
• Setor de metalurgia (siderurgia integrada, ferro-gusa e ferro ligas
responsável por mais de 80.000 empregos);
• Em dez anos, de 2003 a 2013 a tonelada de carvão subiu de US$86,00
para US$ 299,00, vindo a tonelada a cair com a crise em 2009 para US$
178,00 estando atualmente a US$ 236,00.
• Foram cultivados em Minas Gerais, no ano de 2010, segundo a Associação
Mineira de Silvicultura, mais de 40.000 hectares de Eucalyptus, sendo que
75 % deste total foi declarada para a produção de ferro gusa;
FONTE: AMS – ASSOCIAÇÃO MINEIRA DE SILVICUTURA
EVOLUÇÃO DO CONSUMO DE CARVÃO VEGETAL EM
MINAS GERAIS E NO BRASIL
45.000
40.000
35.000
X 1.000mdc
30.000
25.000
20.000
15.000
10.000
5.000
0
MG
Fonte: AMS/ASICA/IEF/SINDIFER/ABRAFE/Empresas
BRASIL
EVOLUÇÃO DO CONSUMO DE CARVÃO VEGETAL POR
DIVERSOS SEGMENTOS
30.000,00
25.000,00
X 1.000mdc
20.000,00
15.000,00
10.000,00
5.000,00
0,00
INTEGRADAS
FERRO GUSA
FERRO LIGAS
OUTROS
Fonte: AMS/IEF/SINDIFER/ABRAFE/IDAF-ES
(¹) Outros - Cimento, metais primários, tubos de ferro nodular, doméstico, forjas artesanais e outros.
ORIGEM DO CARVÃO VEGETAL EM MG
35.000,00
30.000,00
25.000,00
20.000,00
15.000,00
10.000,00
5.000,00
ORIGEM NATIVA
ORIGEM PLANTADO
Fontes: IEF (MG) - ASICA - ABRAFE - AMS - SINDIFER - IDAF - ES Empresas
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
1987
1986
1985
1984
1983
1982
1981
1980
1979
1978
1977
1976
0,00
PLANTIOS ANUAIS DE FLORESTAS ENERGÉTICAS EM MINAS
GERAIS
140.000
120.000
100.000
80.000
60.000
40.000
20.000
0
2001
2002
2003
2004
2005
INTEGRADAS
2006
2007
FERRO GUSA
Fonte: ASSOCIAÇÃO MINEIRA DE SILVICULTURA – AMS/2013
2008
FERRO LIGAS
2009
ENERGIA
2010
2011
2012
2013
COMPARAÇÃO ENTRE OS PREÇOS MÉDIOS ANUAIS CARVÃO E GUSA
(US$/t)
TENDÊNCIAS E CONSIDERAÇÕES





Relação intrínseca Carvão x Gusa: produção e evolução de preços;
Teremos pouca madeira para carvão caso a produção de gusa no
mercado independente retorne aos níveis de 2004/2008;
Aumento do consumo de madeira para outros segmentos: Cerâmicas,
Olarias, Secagem de grãos, Madeira tratada e outros;
Redução da expansão de plantios florestais nos últimos anos;
Produtividade atual diminuindo devido aos impactos de 5 anos de baixa
precipitação pluviométrica;
1. CONTEXTUALIZAÇÃO DO SETOR DE CARVÃO VEGETAL
2. SILVICUTURA/PRODUÇÃO DE CARVÃO VEGETAL
13
SILVICULTURA
MADEIRA PARA
PRODUÇÃO
DE CARVÃO E
BIOMASSA
SILVICULTURA
AMBIÊNCIA
E
PROTEÇÃO
FLORESTAL
MELHORAMENTO
GENÉTICO
COLHEITA
FLORESTAL
PRODUÇÃO DE
CARVÃO
E BIOMASSA
FLORESTA
&
INDÚSTRIA
COLHEITA
Corte
Arraste
Desdobra
Carga
Transporte
15
PRODUÇÃO DE CARVÃO
Transporte madeira
Fornos – madeira no pátio
Carga
16
PRODUÇÃO DE CARVÃO
Fornos
Estocagem
Transporte do Carvão
Usina
17
SIDERURGIA A CARVÃO VEGETAL
Características da madeira a serem melhoradas:
- Densidade básica: quanto maior melhor;
- Retidão de tronco: quanto maior melhor;
- Conicidade do tronco: quanto menor melhor;
- Desrama natural: quanto maior melhor;
- Porcentagem de casca: quanto menor melhor;
- Produção volumétrica: quanto maior melhor.
- Celulose e hemicelulose: quanto menor melhor;
- Lignina: quanto maior melhor;
- Secagem no campo (diâmetro < 14cm);
- Relação Cerne x Alburno
SIDERURGIA A CARVÃO VEGETAL
Características qualitativas do carvão vegetal a serem melhoradas:
• Rendimento gravimétrico;
• Densidade (>250kg/m3);
• Resistência mecânica;
• Teor de carbono;
• Granulometria: Carvão Bruto (0 a 150mm) com tamanho médio
(NBR7402) > 28mm após descarga na Siderurgia.
ADAPTAÇÃO A MUDANÇAS CLIMÁTICAS
• VENTOS
• SECAS
• GEADAS
20
INSETOS NOCIVOS
21
PSILÍDEO
Urograndis
Grancam
22
VESPA DE GALHA
Leptocybe invasa
PERCEVEJO BRONZEADO
Thaumastocoris peregrinus
23
DOENÇAS EMERGENTES
•
•
•
•
•
Murcha de Ceratocystis (Ceratocystis fimbriata)
Murcha bacteriana (Ralstonia solanacearum)
Seca de ponteiros (Erwinia psidii)
Mancha foliar bacteriana (Xanthomonas axonopodis)
Mancha de Teratosphaeria (Teratosphaeria spp ou Mycosphaerella)
ESPAÇAMENTO
Evolução dos custos do plantio de 1 ha de florestas em função do espaçamento
Evolução dos custos do plantio de 1 ha de floresta de eucalipto
Espaçamento
6 x 1,5
6x1
Produção (st)
Ano
R$
Perda entre
cortes
Produção (st)
R$
10%
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Total
1.961,69
689,49
189,48
86,87
62,78
61,76
102,67
847,79
426,01
68,38
66,84
62,93
102,67
847,79
426,01
68,38
66,84
62,93
102,67
6.303,99
3 x 2,5
Perda entre
cortes
Produção (st)
R$
10%
238
238
215
691
2.314,20
689,49
189,48
86,87
62,78
61,76
102,67
1.000,13
426,01
68,38
66,84
62,93
102,67
1.000,13
426,01
68,38
66,84
62,93
102,67
6.961,19
3x3
Perda entre
cortes
Produção (st)
R$
10%
293
263
237
793
2.217,96
569,50
189,48
86,87
62,78
61,76
102,67
958,54
351,88
68,38
66,84
62,93
102,67
958,54
351,88
68,38
66,84
62,93
102,67
6.513,49
10%
260
234
211
705
IMA (st/ha)
38
44
39
Exaustão (R$/st)
9,12
8,78
9,24
Perda entre
cortes
2.076,96
569,50
189,48
86,87
62,78
61,76
102,67
897,60
351,88
68,38
66,84
62,93
102,67
897,60
351,88
68,38
66,84
62,93
102,67
6.250,62
238
215
193
646
36
25
9,68
ESPAÇAMENTO
Os espaçamentos que apresentaram maior viabilidade foram aqueles com menor área por planta.
A seguir a ordem decrescente de viabilidade dos espaçamentos.
Espaçamento
6x1
3 x 2,5
6 x 1,5
3x3
TIR
16,97%
16,02%
15,99%
15,31%
VPL
R$ 402,52
R$ 191,82
R$ 180,04
R$ 60,93
Autores:
Augusto Valencia Rodrigues
Roosevelt de Paula Almado
Wanderley Luiz Paranaiba Cunha
26
TECNOLOGIA DA MADEIRA
•
•
•
•
Qualidade da madeira (densidade, umidade, resistência);
Avaliação das características para a qualidade do produto final;
Determinação rápida;
Métodos não destrutivos (comprovar toda a potencialidade do material).
27
PERCENTUAL DE REGENERAÇÃO 2ª ROTAÇÃO
COLHEITA
FLORESTAL
MATERIAL GENÉTICO: CAF0050
• Impactos da colheita mecanizada;
COLHEITA MECANIZADA
TALHÃO
ÁREA
FALHA 1ª
ROT. (%)
73
128
134
76
87
85
105
127
141
231
395
234
487
104
125
31,0
41,0
22,0
44,0
32,2
42,0
38,6
20,5
50,0
47,2
48,0
46,4
31,0
26,4
41,7
562,1
1,3
3
0,8
1,1
2,8
1,7
2,8
2,4
2,4
1,8
1,6
2,6
1,5
3,7
2,2
2,11
COLHEITA COM MOTOSSERRA
FALHA
ROT. 2ª
(%)
2,9
3
3,4
4,4
5,9
7,2
7,8
9,4
9,8
7,2
14,5
5,8
6,4
21,6
26,7
9,15
TALHÃO
ÁREA
FALHA 1ª
ROT. (%)
441
444
449
24,4
36,5
40,6
1,75
0,33
0,69
101,5
0,8153596
• Desenvolvimento de sistemas e equipamentos;
• Segurança nas atividades florestais;
• FOCO CLIENTE: Bitola, madeira seca e limpa.
28
FALHA
ROT. 2ª
(%)
0,37
0,42
0,77
0,55
PRODUÇÃO DE CARVÃO VEGETAL
• Controle do Processo de Carbonização
• Otimização dos processos produtivos (carga/carbonização/resfriamento)
Os fornos convencionais de alvenaria têm limite de temperatura de carbonização. À
temperatura de 400°C estes fornos operaram sem excesso de manutenção e aumentam sua
29
vida útil. Porém o controle da temperatura nestes fornos é difícil.
EVOLUÇÃO DA CAPACIDADE DE PRODUÇÃO
250
200
Tonelada/mês
200
150
100
72
36
50
14
13
0
Forno Circular
RAC 40
RAC 110
RAC 220
RAC 700
30
REDUÇÃO DO CUSTO DE PRODUÇÃO
120
100
94
100
75
80
%
54
48
60
40
20
Forno
Circular
RAC 40
RAC 110
RAC 220
RAC 700
31
CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS DA PRODUÇÃO DEVEM
PROPICIAR:
% de carbono fixo entre 70 e 75%
Temperatura de carbonização entre 350º e 400º C. Nestas temperaturas o
carvão possui o melhor rendimento gravimétrico, a melhor resistência e a
menor reatividade.
Permitir o controle da temperatura de carbonização entre 350°C e 400° C;
Possuir o menor custo de manutenção nesta faixa de temperatura
(manutenção do equipamento!)
QUEIMADOR DE FUMAÇAS
Redução de 90% nas emissões de CO e 87% de CH4
Desafios:
Sincronismo dos fornos
Resistência dos materiais construtivos
33
Exaustor
Sistemas tubulares
Evolução
Redução da umidade em 40%(30/18)
e melhoria do RG em 9% (33/36% b.s);
34
SUSTENTABILIDADE
•
Redução da emissão de gases
•
Redução no consumo de madeira
•
Aumento da produtividade do forno
•
Melhor controle dos processos
•
Redução do custo do biorredutor previsto
em 6%
CO-GERAÇÃO
FRIABILIDADE, DENSIDADE, CARBONO FIXO..foco no
cliente..criar dependência Flor -Ind.
• Ex: UPE Buritis – Possibilidade de Geração de 2MW (GT-358)
• Funcionamento da Unidade e abastecimento parcial da comunidade
35
COGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
LAY OUT INSTALADO
COGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
PROTÓTIPO
37
BALANÇO DE CO2 E O2 NA PRODUÇÃO DE GUSA
fronteiras
CO2
O2
Un. Kg / ton gusa
684
1589
1883
306
160
134
CO2
Emissão
Mina de Coque
Coqueria
1274
284
Logística
O2
Remoção
Alto Forno
_________________________________________________
1508
3697
1789
934
674
144
723
228
1111
CO2
Remoção
Plantações Florestais
38
Fonte: Projeto Plantar
Carbonização
Logística
Alto Forno
164
O2
Emissão
BALANÇO DE CO2 E O2 NA PRODUÇÃO DE GUSA
1.9
1.1
39
1.3
1 t de gusa produzida com coque emite para a atmosfera 1.9 t
de CO2, e remove 1,3 t of O2
0.16
1 t de gusa produzida com carvão vegetal remove 1,1 t de CO2,
da atmosfera e emite 0,164 t de O2
OBRIGADO!!!!!
[email protected]
CARVÃO VEGETAL RENOVÁVEL: O
DIFERENCIAL DA SIDERURGIA BRASILEIRA
11/04/2011
31/10/2014
Rio de Janeiro- RJ
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