Resultados

Avanços no Projeto Biomasa-AP em 2019

Tal como estava previsto, terminou a Atividade 1 do projeto, relativa à seleção e recolha das biomassas objeto de estudo na Eurorregião: restos da poda de videiras, kiwi e matagais. A análise dos principais produtores dos sectores da biomassa e a avaliação do potencial das biomassas selecionadas concluiu que na Eurorregião existe aproximadamente um 1 milhão de hectares de superfície com massas de matagais sem arvoredo, das quais a Galiza tem 53% e o Norte de Portugal os 47% restantes. Dentro das áreas com maior concentração de matagais, estão as províncias de Ourense e Lugo na Galiza, e Trás-os-Montes e Alto Douro no Norte de Portugal.

Além disso, em área idêntica dispõe-se de mais de 108 mil ha de vinha, dos quais 80% estão no Norte de Portugal, e uns 2.500 ha de kiwi, dos quais 72% se encontram no Norte de Portugal.

A biomassa que apresenta uma maior potencialidade, do ponto de vista quantitativo, é a procedente dos matagais. No entanto, foi realizada uma estimação mais realista do potencial energético, considerando vários aspetos:

1.- As superfícies de matagais foram classificadas em três gamas de inclinação média. 0-20%, 20-35% e >35%, considerando-se inviável a mecanização das áreas com mais de 35%, sendo estas áreas eliminadas do estudo.

2.- Aplicou-se um valor médio de carga de biomassa por ha, em função do tipo de massa de matagal (Tojo – Retamas – Urze), e a superfície foi corrigida em função da Fração de Densidade do Matagal.

3.- Aplicou-se um rendimento médio dos equipamentos de recolha de 70% em peso.

4.- Estimou-se, que do total da superfície mecanizável, 30% não será possível aproveitar por outros aspetos como possam ser pedegrosidad, tamanho lote, …

5.- Considerou-se um período de 8 anos, para realizar o aproveitamento das massas existentes.

Tendo em consideração estes aspetos, concluiu-se que existe um potencial de superfície mecanizável que ronda os 500 mil hectares equivalentes de matagal com uma cobertura de 100% de densidade. Desta forma as potenciais existências de matagal, contemplando as áreas mecanizáveis com inclinação, seria de cerca de 25 M toneladas verdes de biomassa.

Desta forma, estima-se que a possibilidade anual de aproveitamento de massas de matagais na região Galiza – Norte de Portugal, poderia chegar a alcançar 1,5 M de toneladas de biomassa em estado verde, que equivaleria energeticamente a mais de 341.000 TEP (tonelada equivalente de petróleo).

 

 

No caso da vinha, na eurorregião há um pouco mais de 108.000 ha de vinha, das quais 80% estão na região Norte de Portugal. De toda esta superfície, existem áreas onde é impossível realizar a mecanização da recolha das podas, sobre tudo por acessibilidade, tipo de cultura e largura das ruas. Por isso, estimou-se para cada uma das denominações de origem, tanto da Galiza como de Portugal, uns fatores de correção.

Desta forma, estima-se que poderia ser viável a mecanização em cerca das 55.000 ha. No entanto, ainda existem outros fatores que vão tornar inviável algumas situações como pode ser o tamanho do lote, a utilização de pré-podadoras ou a utilização de outros sistemas de tratamento dos resíduos. Com estas últimas condicionantes, estima-se que poderia ser viável a recolha de restos de poda em cerca de 38.000 ha.

Considerando que em média, um ha de vinha gera 3 t de restos de poda em estado verde, das quais poder-se-iam recolher umas 2 t verdes, teríamos um potencial de umas 75.000 t ano de biomassa verde procedente da poda das vinhas, que equivaleria energeticamente a uns 17.000 TEP (toneladas equivalentes de petróleo).

No caso do kiwi, na eurorregião existem uns 2.500 ha de plantação, dos quais 72% estão na região norte de Portugal e os restantes praticamente nas províncias de Pontevedra e A Coruña. Como habitualmente estas plantações estão preparadas para possibilitar a sua mecanização, e além disso costumam dispor na sua maior parte de um tamanho relativamente grande, considerou-se que praticamente é viável recolher as podas em todas as explorações. Limitações como a altura dos arames de fixação, devem ser tidas em conta na seleção do equipamento a utilizar para a recolha.

Considerando que em média, são gerados anualmente 4,65 t verdes de biomassa por ha, e que destes é possível recolher aproximadamente 77%, estima-se que o potencial de aproveitamento de biomassa da poda do kiwi na eurorregião é de umas 9.000 t em estado verde, o que equivale energeticamente a 1.300 TEP (toneladas equivalentes de petróleo).

Por outro lado, seguindo o trajeto marcado no projeto e após os testes das tecnologias de recolha de biomassa selecionadas, a equipa de Biomasa-AP dispõe já de interessantes resultados derivados dos referidos ensaios.

A recolha das podas do kiwi nos diferentes lotes ensaiados mostra produtividades que podem oscilar desde os 1.650 kg/ha até uns valores máximos de 7.000 kg/ha, o que supõe um valor médio que ronda os 4.650 kg/ha. No caso da recolha de biomassa não só é importante a quantidade de restos recolhidos como também a biomassa que a maquinaria não é capaz de recolher mas que se encontra igualmente disponível sobre o terreno. No caso do kiwi, obteve-se um valor médio de podas não recolhidas de 1050 kg/ha, o que significou uma eficiência na recolha que oscilou entre 74 e 80%. Estes dados traduziram-se numa capacidade de trabalho da maquinaria empregue de entre 0,88 e 1,80 ha/h em função das condições do lote de ensaio.

No caso da videira, os valores são ligeiramente menores, alcançando produtividades máximas de 5.150 kg/ha e mínimas de 1.973 kg/ha, representando uma produtividade média de 1.611 kg/ha menos. Em relação às podas não recolhidas, o valor foi muito semelhante ao obtido no caso do kiwi, alcançando-se um valor médio de 1.042 kg/ha. No entanto, a menor densidade do material depositado significou uma diminuição da eficiência de recolha até um valor médio de 65%. Neste caso, a capacidade de trabalho máxima conseguida foi de 1,05 ha/h a uma velocidade de trabalho de 3,8 km/h, tendo-se registado uma capacidade mínima de 0,57 ha/h a velocidades compreendidas entre os 2,2 e 2,7 km/h.

A variabilidade das condições disponíveis de cada um dos lotes ensaiados tais como a concentração das podas nas linhas ou nos extremos, a altura da ramada ou as características do solo (rugosidade, afloramentos, etc.) condicionaram de forma significativa a eficiência da maquinaria específica de recolha empregue.

O mesmo acontece com o matagal, onde a mistura de matagal de tojo com outras espécies, um declive médio de 25% com zonas de maior inclinação de até 30-35 % são fatores que contribuem para a variabilidade na produtividade, rendimento e densidade do material recolhido.

Já no âmbito da Atividade 2, direcionada para o design, preparação e otimização de biocombustíveis sólidos, o material recolhido foi pré-tratado com o objetivo de alcançar umas condições ideais para a sua posterior densificação. O primeiro passo para consegui-lo foi submeter o referido material a um processo de secagem. Esta operação foi realizada combinando secagem natural e forçada. Durante o processo observou-se que algumas das tipologias de biomassas estudadas permitiam a sua secagem natural em big-bag ventilados durante dias e até semanas, reduzindo o seu conteúdo em humidade de forma considerável.

No entanto, conseguiu-se observar que a humidade existente em tipologias como as podas deokiwi fazia com que estas começassem a compostar passados poucos dias após serem recolhidas.

Após o processo de secagem, o material foi submetido a trituração com a finalidade de reduzir o tamanho até umas dimensões adequadas para serem tratados nos equipamentos de densificação (fabrico de briquetes e pellets). Além disso, realizou-se uma separação granulométrica para obter um tamanho de partícula adequado. Esta separação granulométrica permite por sua vez a separação das frações com maiores conteúdos em cinzas.

Os inúmeros problemas que a equipa técnica encontrou na hora de pré-tratar uma das biomassas objeto de estudo, as podas de coníferas, fez com que esta biomassa residual fosse descartada como possível matéria-prima para a obtenção de um novo biocombustível sólido, não resultando viável o seu aproveitamento sob as condições de trabalho usadas no projeto.

No último semestre do ano as principais novidades do projeto estão relacionadas com as tecnologias de aproveitamento energético das tipologias de biomassas não valorizadas de elevado potencial selecionadas (Atividade 3).

Atualmente estão a ser realizados ensaios de valorização energética (combustão, gaseificação e micro-co-geração) com os primeiros biocombustíveis sólidos em forma de pellets e briquetes. Estes biocombustíveis foram elaborados sem seleção de frações, o que se estima que suporá uma maior rentabilidade do processo, já que deste modo é aproveitada grande parte da matéria-prima recolhida. Em biomassas como as podas do kiwi, foi detetada a necessidade de acrescentar um aditivo ligante para favorecer a compactação do material durante a densificação, evitando que este se desagregue facilmente e melhorando por sua vez o seu comportamento durante os ensaios. Os resultados obtidos até ao momento são altamente prometedores e praticamente equiparáveis àqueles que são obtidos com biomassas usadas habitualmente como biocombustíveis.

Por sua vez, técnicos especializados estão a trabalhar no design 3D em CAD, na definição do modelo numérico a utilizar e nos posteriores testes do modelo e simulação fluido-dinâmica dos citados processos com o fim de prever o comportamento dos novos biocombustíveis e extrapolar os dados obtidos à escala real.

Tendo em conta o papel fundamental que joga a biomassa para cumprir, não só com as prioridades marcadas pelas estratégias regionais de investigação e inovação da Galiza e Portugal, como também com os objetivos fixados pela União Europeia para os próximos anos em matéria de Energia, o projeto contempla a criação de uma Rede Transfronteiriça de biomassa que permita colocar em contato todos os agentes envolvidos na cadeia produtiva e partilhar todos os avanços que se consigam na área da biomassa.

Esta Rede que se aloja numa ferramenta online já desenvolvida e ativa, entrará em funcionamento a partir de janeiro de 2019. Além disso, a equipa de Biomasa-AP tem planificada a ministração de uns cursos formativos em formato presencial e online, tanto na Galiza como em Portugal, cujos conteúdos incluirão o desenvolvimento de três módulos-chave, ambiental, técnico e económico, que têm como finalidade última melhorar a capacitação tanto a agentes públicos como privados em termos de biomassa, incentivando a utilização da mesma em ambos os lados da fronteira.

Avanços no Projeto Biomasa-AP em 2018

Durante o primeiro semestre deste ano, o projeto Biomasa-AP fez avanços importantes no campo da seleção e recolha das 4 tipologias de biomassas não valorizadas mas de elevado potencial escolhidas no projeto (restos de poda, matagais, kiwi e videira). Estes resíduos de biomassa resultantes de atividades agroflorestais não só não são utilizados como ainda o agricultor é obrigado, em muitos casos, a proceder à sua queima para evitar a acumulação ou a proliferação de pragas.

Resultados Biamasa AP

Após a identificação dos principais produtores de biomassa de acordo com o setor (caves de diferentes denominações de origem, produtores de kiwi, etc.) e localização geográfica, foram selecionados um conjunto de lotes, situados tanto na Galiza como em Portugal, onde foi levada a cabo a recolha da biomassa, o ensaio das diferentes tecnologias selecionadas no projeto e a quantificação de cargas de combustíveis.

Esta operação permitiu não só recolher a biomassa necessária para levar a cabo a elaboração dos biocombustíveis sólidos (pellets e briquetes) como também a obtenção de dados necessários para analisar a viabilidade técnico-económica dos sistemas de recolha (quantificação de cargas, consumos, etc) e elaboração de estudos de impacto.

Além disso, após o estudo do estado da arte e a visita a diferentes feiras especializadas em maquinaria de recolha agrícola e florestal, realizou-se uma análise comparativa de diferentes tecnologias de recolha e foram identificadas as mais apropriadas para as regiões da Galiza e do Norte de Portugal, adquirindo e otimizando dois destes equipamentos (de baixo investimento e fácil manejo) ao mesmo tempo que eram implementadas melhorias num dos protótipos, o Retrabío (desenhado por um dos parceiros do projeto), especialmente projetado para a recolha de matagal. Enquanto os dois primeiros equipamentos vão acoplados a um trator, o Retrabío é um equipamento integral de recolha e tratamento de biomassa.

Avaliação do potencial

Outro dos pontos de interesse no projeto, cuja finalização em três meses tornar-se-á realidade, é a avaliação do potencial disponível de cada um dos resíduos de biomassa selecionados na Região de estudo. Para isso, foram utilizados sistemas de informação geográfica e inúmeras horas de trabalho que darão como resultado final um estudo de especial interesse para todos os agentes envolvidos na cadeia de valor da biomassa.

Resultados biomasa

Paralelamente à avaliação do potencial disponível, os técnicos envolvidos nas primeiras etapas do projeto realizaram a caracterização básica das biomassas residuais selecionadas (quantificação de cargas/ha, altura, densidade,…) e iniciou-se a caracterização energética da biomassa em bruto (poder calorífico, conteúdo em cinzas, humidade,…). Foram já elaborados os primeiros biocombustíveis sólidos (pellets e briquetes) a partir da biomassa bruta, sem separação de finos ou das frações de menor qualidade, e o seu comportamento em processos de combustão será avaliado nos próximos meses mediante uma análise rápida de combustibilidade. Em função dos resultados obtidos avaliar-se-á a opção de eliminar finos e as frações de menor qualidade com a finalidade de obter um combustível que proporcione um maior rendimento.

Graças ao know-how do equipamento investigador e à vigilância tecnológica realizada, desde Biomasa-AP foram selecionados 4 tipos de aditivos (calcário, dolomite, hidróxido de cálcio e caulino) que serão acrescentados, numa baixa percentagem, durante o processo de elaboração de pellets/briquetes. A introdução destes aditivos tem a finalidade de reduzir as emissões de partículas, melhorar os rendimentos da combustão, assim como aumentar a durabilidade dos novos biocombustíveis. Mas isto não é tudo, nos próximos meses e graças aos diferentes testes realizados, selecionar-se-ão os biocombustíveis com maior potencial de aproveitamento energético. A sua valorização mediante diferentes tecnologias de aproveitamento (sistemas de combustão, gasificação e micro-co-geração) permitirá obter resultados inovadores no setor da biomassa. Além disso, cada tecnologia de aproveitamento irá acompanhada da modelação CFD e simulação fluido-dinâmica que permitirá prever o comportamento teórico dos diferentes biocombustíveis sólidos elaborados.

Resultados biomasa
Resultados biomasa

Desde o início do projeto e para poder analisar o comportamento dos novos biocombustíveis no leito, três dos parceiros envolvidos em Biomasa-AP adaptaram e dotaram os seus laboratórios de todas as tecnologias necessárias para realizar diferentes ensaios de valorização energética. A todos estes equipamentos foram-lhes acoplados um conjunto de sensores adequados para realizar medições de diferentes parâmetros de interesse (temperatura dos gases de escape, temperatura do leito, etc.) durante o decurso dos ensaios. De igual modo será analisada a composição dos gases emitidos, a quantidade de partículas produzidas pelos novos biocombustíveis, composição e quantidade de cinzas produzidas. Os resultados obtidos nos diferentes ensaios permitirão determinar o potencial dos combustíveis elaborados a partir das 4 tipologias de biomassas não valorizadas mas de elevado potencial na Euro-região.

Por sua vez, com o objetivo de dar a maior difusão possível ao projeto e durante o tempo decorrido até à data, a partir de Biomasa-AP foi realizado um intenso trabalho de comunicação de entre os quais se destaca a emissão de diferentes tarefas realizadas em programas como “O Agro” ou “A Labranza” emitidos na televisão da Galiza, participação em diferentes feiras e congressos como a Feira da Energia da Galiza (Silleda), a Feira Florestal da Galiza em Sergude (Santiago de Compostela) ou o maior congresso técnico-científico do setor vitivinícola na Europa, Enoforum, celebrado em Saragoça. Além do mais, este trabalho de difusão estende-se para além da Comunidade Autónoma da Galiza, realizando-se também a retransmissão de parte da atividade realizada em meios de comunicação portugueses (canal de televisão pública RTP). Mas o trabalho de difusão não acaba aí, foi também publicado um artigo sobre o projeto numa revista especializada, diferentes notas de imprensa em distintos meios e foi realizada a criação da página web do projeto.

Futur ENERGY

Para concluir, pode-se dizer que a valorização energética e o trabalho abordados em Biomasa-AP permitirão a diminuição dos custos de gestão de resíduos dos setores florestal e agrícola, a implementação de melhores sistemas de recolha de resíduos e a obtenção e comercialização de novos biocombustíveis, melhorando, em suma, a competitividade dos setores agrícola e florestal. Tudo isto favorecerá uma melhor eficiência dos recursos naturais e o desenvolvimento de um setor económico “verde”, factos de vital importância para transformar a biomassa num polo de desenvolvimento na Euro-região.

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