Ecoterra, no. 29, 2011

1

MOBILIZAREA DURABILĂ A RESURSELOR LOCALE DE BIOMASĂ DIN LEMN Mihaela BEGEA, Corina BERKESY

S.C. ICPE Bistriţa S.A.

Abstract: The long-lasting mobilisation of the local wood biomass resources. The Biomass Trade Center II project mainly aims at enhancing the production of and at using the wood biomass-derived energy by arranging motivation events addressed to the target groups identified, in order for these ones to invest in biomass businesses, by presenting them clear and integrated information oriented toward the market of the potential investors, namely farmers and forest owners. Besides the concept of the commercial and logistic centers, quality assurance and quality control (QA/QC) are decisive for providing a larger consumption of biomass-derived energy on the market. The strategic goals of the project are oriented toward: supporting the development of the common European biomass market and the strong development of the biotechnology-based industry, enhancing the use of the regenerative sources-derived energy, providing energy supply by mobilising the wood biomass from private forests, furthering the modern and long-lasting wood biomass production chains, researching and developing the regenerative energy technologies. The project results will reflect an overall image of the biomass production, the resources mobilisation, the furtherance of good practices, the creation of new logistic centres and the manner of applying the UE NC standards. Key words: wood biomass, regenerative sources, the biomass market, biomass production chains. Introducere

Combustibilii fosili sunt constituiţi din aceleaşi elemente chimice (hidrogen şi carbon) ca şi biomasa proaspătă. Cu toate acestea, aceştia nu sunt consideraţi surse de energie regenerabilă din cauza timpului îndelungat de care au nevoie pentru a se forma.

Există o largă varietate de surse de biomasă, printre care se numără copacii cu viteză mare de dezvoltare (plopul, salcia) şi diverse reziduuri cum sunt lemnul provenit din toaletarea copacilor şi din construcţii, paiele şi tulpinele cerealelor, deşeurile rezultate după prelucrarea lemnului, deşeurile de hârtie. Principala resursă de biomasă o reprezintă însă lemnul.

Energia asociată biomasei forestiere ar putea să fie foarte profitabilă noilor industrii, pentru că toată materia celulozică abandonată astăzi (crengi, scoarţă de copac, trunchiuri, buşteni) va fi transformată în produse energetice. Utilizarea biomasei forestiere în scopuri energetice duce la producerea de combustibili solizi sau lichizi care ar putea înlocui o bună parte din consumul actual de petrol, odată ce tehnologiile de conversie energetică se vor dovedi rentabile.

De asemenea, terenurile puţin fertile, improprii culturilor agricole, vor fi folosite pentru culturi forestiere intensive, cu perioade de tăiere o dată la 10 ani.

Din analiza distribuţiei vegetaţiei forestiere şi a suprafeţei fondului forestier al României, la nivelul anului 2011 acesta reprezintă 27% din suprafaţa ţării, distribuit relativ uniform pe cele trei forme de relief: munte (30%), deal (37%) şi câmpie (33%) cu păduri de şleau şi luncă 10%. (http://www.mediafaxtalks.ro/wood/download/resursele_de_lemn_si_potentialul_pietii_din_romania.pdf.).

Referitor la specii situaţia se prezintă în raport cu suprafaţa astfel (fig. 1): a) răşinoase 29,77% din care: molid 22,62%, brad 4,85%, pin 1,72%, alte varietăţi 0,58%; b) foioase 70,23% din care: fag 32,08%, stejar 17,66%, diverse tari (salcâm, frasin, carpen, paltin, mesteacăn etc.) 15,51%, diverse moi (în special plop euroamerican, salcie, tei etc.) 4,98%.

Biomasa constituie una din sursele regenerabile de energie cele mai promiţătoare atât din punct de vedere al potenţialului, cât şi din punct de vedere al posibilităţii de utilizare. România are un potenţial energetic ridicat de biomasă, evaluat la 7600 mii tep (tone echivalent petrol) pe an, ceea ce reprezintă 19% din resursele primare, din care numai pentru resurse forestiere 1175 tep din resturi de exploatări şi lemn foc şi 490 tep resturi din prelucrarea mecanică a lemnului (http://www.mediafaxtalks.ro).

Ecoterra, no. 29, 2011

2

Fig. 1. Situaţia speciilor în funcţie de suprafaţă (http://www.mediafaxtalks.ro/ wood/download/resursele_de_lemn_si_potentialul_pietii_din_romania.pdf.)

În ceea ce priveşte cantitatea de căldură rezultată din valorificarea energetică a biomasei,

54% este prin arderea biomasei forestiere. Încercările de valorificare a acestei resurse sunt timide în prezent, dacă ne referim doar la lemnul de foc folosit în gospodăriile ţărăneşti şi a deşeurilor şi rumeguşului parţial ca agent termic, necesar unor procese tehnologice din fabrici şi pentru încălzire. Totuşi sunt încurajatoare solicitările unor companii româneşti, dar şi străine, pentru valorificarea deşeurilor şi a rumeguşului rezultat la fabricile de prelucrare, sub formă de brichete şi, mai ales, pelete. Deocamdată în ţara noastră sunt numai două capacităţi de producere a peletelor, de câte 25000 tone anual fiecare. Obiectivul principal al proiectului

Proiectul Biomass Trade Centers II - în sprijinul mobilizării durabile a resurselor locale de biomasă din lemn, are ca obiectiv principal creşterea producţiei şi utilizarea energiei din biomasă din lemn prin organizarea de evenimente de motivare, care se vor adresa grupurilor ţintă identificate, pentru a investi în afaceri cu biomasă în 9 ţări din UE, prin prezentarea de informaţii clare, integrate şi orientate către piaţa potenţialilor investitori: fermieri şi proprietari de păduri, antreprenori din domeniul forestier, contractori de energie provenită din lemn şi alte părţi interesate, cu privire la oportunităţi de afaceri pentru a produce şi vinde produse energetice şi servicii pe piaţă. Proiectul dezvoltă în continuare ideea predecesorului său, proiectul Biomass Trade Centers. Experienţa acumulată în cadrul primului proiect evidenţiază faptul că, în afară de conceptul centrelor comerciale şi logistice, asigurarea calităţii (QA/QC) şi controlul acesteia sunt decisive pentru a asigura un consum mai mare de biomasă pe piaţă.

Având în vedere acest lucru se vizează, de asemenea, punerea în aplicare a standardelor de calitate a biomasei în afaceri cu biomasă, care vor încuraja consumul şi impulsionarea pieţei de biomasă şi crearea unei reţele de laboratoare de biomasă din lemn, care vor ajuta producătorii de biomasă şi utilizatorii pentru a verifica calitatea biomasei din lemn.

Tot în legătură cu obiectivul principal al proiectului este, de asemenea, evidenţierea lanţurilor în producţia de biomasă şi identificarea principalelor obstacole de-a lungul întregului lanţ de producţie.

Obiectivele strategice ale proiectului Sunt următoarele:

- susţinerea dezvoltării pieţei europene commune de biomasă şi dezvoltarea puternică a industriei bazate pe biotehnologie şi furnizarea de energie pe piaţă, prin acţiuni orientate pentru diferite grupuri ţintă de-a lungul lanţurilor de producţie de biomasă;

Ecoterra, no. 29, 2011

3

- să contribuie la creşterea de energie din surse regenerabile şi să asigure aprovizionarea mai sigură de energie prin mobilizarea de biomasă din lemn din pădurile private şi până la promovarea lanţurilor de producţie moderne şi durabile de biomasă din lemn;

- să contribuie la utilizarea durabilă a surselor regenerabile, cu promovarea criteriilor de durabilitate şi stimularea punerii concrete în aplicare pe piaţa de biomasă a specificaţiilor tehnice EN/CEN.

- să încurajeze cercetarea şi dezvoltarea în domeniul tehnologiilor de energie regenerabilă, prin colaborarea puternică a instituţiilor de cercetare şi dezvoltare, cu alte părţi interesate şi actori-cheie. Proiectul va ajuta la construirea unei reţele de organizaţii din întreaga UE, cu capacitatea de a dezvolta în continuare sectorul biomasei de lemn pe durata proiectului şi după finalizarea proiectului.

Grupurile ţintă

În cadrul proiectului, acestea sunt stabilite în vederea mobilizării potenţialului de biomasă lemnoasă, pentru a aduce biomasa de calitate pe piaţă şi pentru a echilibra cererea şi oferta. Proiectul se adresează în special celor care ar putea găsi o oportunitate proprie de afaceri în producţia de lemn de biomasă, de exemplu, mici proprietari de păduri şi cei deja implicaţi în producţia de biomasă, să exploreze în continuare oportunităţi de piaţă, de exemplu, trecerea de la simpla producere din biomasă la distribuţia organizată în cadrul centrelor comerciale sau posibilitatea de a găsi contracte în sectorul energetic.

În cadrul grupurilor tinţă menţionăm: firme şi antreprenori de păduri, membri ai asociaţiilor de proprietari de gatere, cooperative de fermieri, IMM-uri în zonele rurale, fermieri şi proprietari de păduri, comunităţi locale, factori de decizie politici la nivel regional şi naţional, planificatori de energie, operatori de biomasă vegetală, societăţi care comercializează biomasă, industria prelucrătoare de produse forestiere, publicul larg. Actori cheie

Principalii actori cheie în cadrul proiectului sunt asociaţiile de proprietari de păduri, serviciile forestiere cu sucursalele regionale, camerele de agricultură şi silvicultură cu sucursalele regionale, agenţiile pentru energie, operatorii de biomasă vegetală, coordonatorii regionali în domeniul bioenergiei, factorii de decizie din cadrul agenţiilor publice, organizaţiile de cercetare şi dezvoltare, organisme guvernamentale, asociaţiile de antreprenori de păduri, laboratoarele de biomasă de lemn. Structura proiectului

Structura proiectului urmează lanţul de producţie şi valoric de la “copaci sau electricitate vândută consumatorilor finali”.

Calendarul proiectului urmează această structură şi sugerează trecerea de la producţia de biomasă la forme mai complexe de implicare în domeniul biomasei (din perspectiva unei afaceri), cum ar fi crearea de centre logistice şi comerciale şi contracte de energie. În acest sens, fiecare grup-ţintă va fi abordat în funcţie de oportunitatea de afaceri cea mai potrivită specificului acestuia şi se va adresa celui mai mare impact care poate fi atins.

Un accent deosebit va fi acordat controlului calităţii şi criteriilor de durabilitate pe parcursul întregului lanţ de producţie, cu scopul de a obţine o creştere a consumului de produse din biomasă pe piaţă.

În cadrul activităţilor propuse se va avea în vedere promovarea de noi investiţii în producţia de biomasă din lemn unde, pe lângă situaţia existentă în ceea ce priveşte producţia de biomasă, va şi încerca să mobilizeze prin diferite acţiuni potenţialul biomasei neutilizate cu referire la grupurile ţintă şi la actorii cheie.

De asemenea, implementarea centrelor logistice şi de comercializare a biomasei (BL&TC) constituie un pas important în lanţul de producţie, oferind soluţii moderne şi eficiente pentru

Ecoterra, no. 29, 2011

4

stocarea, vânzarea şi furnizarea de biomasă lemnoasă pe pieţele locale (Stampfer şi Kanzian, 2006) (fig. 2).

Fig. 2. Depozitarea biomasei din lemn în centre logistice Pieţele locale de biomasă în multe ţări sunt fragmentate şi neorganizate. BL&TC sunt o

modalitate inovatoare pentru a dezvolta şi a organiza aprovizionarea cu biomasă la nivel local. BL&TC se doresc a fi centre regionale cu o logistică optimizată şi organizarea activităţii comerciale, în cazul în care diferiţi combustibili din biomasă de lemn (lemn de foc, aşchii, pelete, culturi energetice etc.) sunt comercializate la calitate şi preţuri garantate.

De asemenea, se are în vedere impulsionarea de investiţii noi în crearea de centre logistice şi comerciale de biomasă şi de a ajuta centrele deja existente la grupurile ţintă. Implementarea contractelor de energie din lemn este ultimul pas în utilizarea biomasei şi oferă o nouă oportunitate de venituri pentru diferite grupuri-ţintă identificate (fermieri, proprietari de păduri, potenţiali investitori, cooperative de fermieri, întreprinderi mici şi mijlocii în zonele rurale, organisme publice şi comunităţi locale). Având în vedere că există un bun potenţial de a vinde energie prin contractarea de energie pentru infrastructura publică şi industrie, unul din scopurile proiectului îl constituie încurajarea potenţialilor investitori de punere în aplicare a contractantelor de energie. În fig. 3 se prezintă sistematic categoriile de activităţi din cadrul proiectului Biomass Trade Centers II.

Fig. 3. Diagrama de lucru a proiectului Biomass Trade Centers II

Ecoterra, no. 29, 2011

5

Promovarea standardelor de calitate şi a criteriilor de durabilitate este acţiunea de bază a proiectului, care se adresează specificaţiilor tehnice UE/CEN, asigurării şi controlului calităţii şi explorării posibilităţilor de etichetare a combustibililor din lemn.

Asigurare şi controlul calităţii biomasei (QA/QC), precum şi depistarea originii biomasei din lemn vor juca un rol important pe piaţa energetică a biomasei (căldură şi energie electrică) în anii următori.

Standardelor de calitate şi criteriile de durabilitate trebuie să fie puse în aplicare în toate verigile din lanţul de producţie de biomasă, de la produsele din biomasă din lemn şi pînă la centrele comerciale. Un accent deosebit va fi acordat consolidării capacităţii laboratoarelor de biomasă lemnoasă.

Scopul principal al acestei acţiuni este de a pregăti un sistem care va contribui la garantarea calităţii biocombustibilului solid pe întregul lanţ de aprovizionare, de la origine la livrarea de biocombustibil solid şi să ofere încrederea adecvată. Aspecte tehnologice

Efectele scontate ale acestui proiect sunt mobilizarea biomasei din lemn din pădurile private, creşterea producţiei de energie din biomasă din lemn, punerea în aplicare a criteriilor de durabilitate în producţia de biomasă, punerea în aplicare a documentelor UE/CEN normative prin intermediul sistemului QA/QC şi construirea unei reţele de laboratoare specializate pe biomasă din lemn.

În România, la nivelul anului 2011, rezervele de biomasă lemnoasă destinate producţiei de energie puţin poluantă, din resurse regenerabile, sunt semnificative şi insuficient utilizate. Exepţie fac marile companii de prelucrare a lemnului (companii cu capital privat, european) care folosesc în cogenerare resturile de prelucrare pentru producţia de energie termică (***Contract, IEE/10/115/512.591387, 2011 - proiect Biomass Trade Centers II).

Valorificarea resurselor regenerabile de energie ar putea contribui la realizarea unor strategii în ceea ce priveşte sporirea securităţii de energie prin diversificarea resurselor energetice şi reducerea importurilor.

Accesibilizarea fondului forestier constituie prima treaptă în introducerea şi extinderea mecanizării exploatării lemnului, fiind pe de o parte, pentru deplasarea până la locul de recoltare a lemnului a mijloacelor mecanice de lucru, iar pe de altă parte, pentru a colecta şi a introduce în circuitul economic masă lemnoasă pusă în valoare şi prevăzută în posibilitatea amenajamentului (fig. 4).

Fig. 4. Utilaje folosite în cadrul activităţilor forestiere Biomasa lemnoasă include deşeurile forestiere, care nu mai pot fi folosite, copaci imperfecţi

din punct de vedere comercial, copaci uscaţi şi alţi copaci care nu pot fi comercializaţi şi trebuie tăiaţi pentru a curăţa pădurea.

De asemenea, unele specii de plante energetice fac parte din categoria biomasei lemnoase, de exemplu copacii care cresc foarte repede. Perioada de recoltare a unor astfel de plante variază între 3 şi 10 ani, în funcţie de specia copacului, iar perioada între două plantări poate fi chiar mai mare de 20 de ani. Salcia este un exemplu bun de plantă pentru o rotaţie scurtă a plantaţiei (RSP) care poate fi recoltată la fiecare 2-5 ani pe o perioadă de 20-25 de ani (plantă de lungă durată), (Tudora, 2009).

Ecoterra, no. 29, 2011

6

Furtunile cu vânturi puternice, căderile masive de zăpadă şi avalanşele, precum şi ploile torenţiale urmate de viituri puternice, care în ultimii ani sunt de o intensitate tot mai mare, sunt una din cauzele producerii de vătămări în cazul pădurilor (***Contract, IEE/10/115/512.591387, 2011 - proiect Biomass Trade Centers II). Comparând cu alte surse existente de biomasă lemnoasă din pădure, recuperarea reziduurilor nefolosite din operaţiunile de exploatare convenţionale are cel mai mare potenţial în a furniza biomasă pentru producţia de energie (Brad, 2010).

Aşchii de lemn

Importanţa operaţiunii de aşchiere a crescut în ultimii ani. Aceasta se datorează faptului că aşchierea face posibilă exploatarea şi valorizarea la maxim a biomasei lemnoase, altfel neutilizată.

Există două sisteme principale de lucru în operaţiunile de exploatare forestieră (fig. 5): - sistemul redus de exploatare - SRE: prelucrarea este realizată la locul doborârii din pădure, iar buştenii de comercializat sunt corhăniţi; - sistemul complet de exploatare - SCE: după doborâre, întregul arbore este corhănit, iar prelucrarea este realizată fie pe drumul forestier, fie la locul de descărcare, folosindu-se utilaje specifice (Wood Fuels Handbook, 2008).

a. b. c. d.

Fig. 5. Tocătoare pentru obţinerea aşchiilor de lemn (Wood Fuels Handbook, 2008 - a, b, http://www.google.ro/imgres?q=tocatoare+pentru+lemn - c, d)

Centre logistice pentru depozitarea butucilor şi aşchiilor de lemn Centrele logistice pentru depozitarea butucilor şi aşchiilor de lemn (BL&TC) sunt spaţii stabilite pe baza caracteristicilor forestiere şi productive ale zonei de furnizare şi pe baza localizării şi tipologiei cumpărătorilor. Acestea sunt dotate cu zone pentru depozitarea şi uscarea lemnului ca atare şi cu o zonă acoperită pentru depozitarea şi uscarea aşchiilor de lemn şi a buştenilor (fig. 2).

Acestea sunt infrastructuri fundamentale pentru producerea şi comercializarea profesionistă a combustibililor lemnoşi ca atare şi datorită cărora este posibilă furnizarea pe piaţă a unor produse care îndeplinesc specificaţiile tehnice.

Containere pentru depozitarea, uscarea şi transportul buştenilor Pe piaţă sunt disponibile diferite tipuri de containere pentru depozitarea, uscarea şi transportul buştenilor crăpaţi. Printre cele mai bune din punct de vedere economic, se numără containerele alcătuite dintr-un palet de lemn la bază pe care este aplicată o reţea pătrată de sârmă ce serveşte drept perete, partea superioară fiind acoperită de un al doilea palet izolat faţă de exterior (fig. 6).

Fig. 6. Containere pentru depozitarea buştenilor în centrele logistice

Ecoterra, no. 29, 2011

7

Aspecte calitative La nivel european, standardele pentru combustibilii solizi sunt gestionate de către Comitetul tehnic CEN/TC 335, înfiinţat în 2001. Există deja proiectele de standarde, unele dintre ele aprobate precum şi documentele pentru toate formele de combustibil solid în Europa, inclusiv aşchii de lemn, pelete şi brichete, buşteni, rumeguş şi baloturi de paie. Standardele elaborate descriu proprietăţile combustibilului şi conţinutul de umiditate, conţinutul de cenuşă, valoare calorică, distribuţia granulometrică, densitatea în vrac, rezistenţa mecanică de pelete şi brichete din lemn, carbon, hidrogen şi azot, sulf şi clor.

Caracteristicile calitative de bază pentru biomasă lemnoasă utilizată pentru încălzire în cazane moderne cu biomasă sunt dimensiunile, umiditatea şi cenuşa. Exemplificăm cu sistemul rapid de determinare a umidităţii buştenilor în centrele logistice cu ajutorul umidometrelor portabile cât şi a dimensiunilor aşchiilor de lemn. Umiditatea la buşteni Metoda gravimetrică (CEN/TS 14774) este singura metodă de referinţă recunoscută pentru stabilirea exactă a umidităţii din lemn; tehnologia de astăzi oferă o serie de instrumente portabile practice pentru o stabilire rapidă a acesteia din urmă. Asemenea instrumente se dovedesc deosebit de utile în aplicarea contractelor de furnizare în funcţie de greutate. Acurateţea rezultatelor depinde, bineînţeles, atât de reprezentativitatea probei, cât şi de atenţia cu care a fost efectuată măsurătoarea (fig. 7).

Fig. 7. Umidometru portabil pentru determinarea umidităţii lemnului în teren Stabilirea dimensiunilor aşchiilor de lemn Clasa de dimensiune este stabilită în laborator, utilizând site vibratoare speciale aranjate în serie, care îndeplinesc cerinţele impuse de Standardul CEN/TS 14961(***CEN/TS 14961 – 2005)(fig. 8 a.b). a. b.

Fig. 8. Dispozitiv pentru stabilirea dimensiunii aşchiilor de lemn (Wood Fuels Handbook, 2008-a., ***CEN/TS 14961 – 2005 -b)

Ecoterra, no. 29, 2011

8

Rezultatele de bază ale proiectului Sunt evidenţiate mai jos, în fig. 9.

Fig. 9. Principalele rezultate ale proiectului Concluzii

Cele mai importante rezultate estimate ale proiectului sunt următoarele: - mobilizarea de biomasă din lemn din pădurile private, cu acţiuni orientate spre piaţă;

- promovarea exemplelor de bună practică; - privire de ansamblu asupra criteriilor de durabilitate în producţia de biomasă lemnoasă;

- promovarea unui model pentru contractarea de energie printre proprietarii de păduri, producătorii de biomasă şi potenţialilor utilizatori; - promovarea şi punerea în aplicare a standardelor UE/CEN prin construirea unui sistem simplificat de control al calităţii şi de asigurare a calităţii şi punerea sa în aplicare; - implementara specificaţiilor tehnice UE/CEN în laboratoarele de biomasă din lemn, cu o propunere de stabilire a standardelor şi procedurilor de funcţionare pentru acel tip de laboratoare. Mulţumiri

Acest articol a fost realizat cu suportul financiar al proiectului Biomass Trade Center II “Development of biomass trade and logistics centres for sustainable mobilisation of local wood biomass resources” (Contract IEE/10/115/SI2.591387). Proiectul este cofinanţat de UE prin programul Intelligent Energy - Europe Programme.

Bibliografie 1. Brad M. L., 2010 - Cercetări privind valorificarea superioară a lemnului de mici dimensiuni, Rezumatul tezei de doctorat, Braşov 2. Stampfer K., Kanzian C., 2006 - Current state and development possibilities of wood chip supply chains in Austria. Croatian Journal of Forest Engineering 27(2):135-144 3. Tudora E., 2009 - Biomasa ca resursă regenerabilă, Simpozionul Impactul Aquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu, 26-28 august, Agigea 4. *** CN/TS 14961-1:2011 Solid biofuels - Fuel specifications and classes 5. *** CN/TS 14774-1:2009 Solid biofuels - Determination of moisture content - Oven dry Method - Part 1: Total moisture - Reference method 6. *** Contract IEE/07/054, 2008: Wood Fuels Handbook 7. *** Contract IEE/10/115/512.591387, 2011-proiect BiomassTradeCenters2 8. *** http://www.mediafaxtalks.ro/wood/download/resursele_de_lemn_si_potentialul_pietii_din_romania.pdf 9. *** http://www.google.ro/imgres?q=tocatoare+pentru+lemn) Date de contact Corina BERKESY: S.C. ICPE Bistriţa S.A., str. Parcului, nr. 7, Bistriţa, cod poştal 420035, e-mail: icpe@icpebn.ro