Fortalecimento da competitividade do gusa por florestas plantadas

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Fortalecimento da competitividade do gusa

por florestas plantadas

Túlio Raad

Seminário CGEE & DECOI da SDP/MDIC - Brasília, 20.05.2014

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OBJETIVO

Ø 

Redimensionamento das condições de compe00vidade no

mercado e os inves0mentos necessários para adoção de carvão

vegetal, oriundo de plantações ﬂorestais comerciais

sustentáveis, na siderurgia brasileira

Ø 

Avaliação do Custo Bene>cio de três tecnologias de produção

de carvão vegetal, visando atender tanto aos grandes quanto

aos pequenos produtores, que hoje são responsáveis por mais

de 70% do suprimento do termoredutor para a indústria de

ferro gusa no Brasil.

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SUMÁRIO

1 -‐ Introdução

1.1 – Produção de Carvão Vegetal no Brasil

1.2 -‐ Novas Tecnologias de Produção de Carvão Vegetal

2 – Desenvolvimento – Compe00vidade do gusa a carvão

2.1 – Estudo de custo-‐bene?cio – PREMISSAS

2.2 – Composição de Custos da Matéria Prima – Clone de Eucalipto 2.3 – Composição de Custos da LogísKca – Colheita e Transporte 2.4 – Composição de Custos Totais de Carbonização da Madeira

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INTRODUÇÃO

FERRO GUSA a carvão vegetal = Produção anual de 9,5 milhões de toneladas (2004 a 2013) ALTOS FORNOS = consumo médio de 730 kg de cv /t gusa (inclui perdas com ﬁnos e cinzas) CARVÃO VEGETAL = necessidade de produção de 6,9 milhões t./ano

6,0 5,5 5,0 5,1 5,8 5,9 5,6 5,8 5,9 6,5 8,3 8,6 _7,9 8,3 7,4 4,4 5,6 6,0 5,9 7,9 7,1 6,0 6,2 6,4 6,8 7,4 7,8 8,1 9,5 11,5 11,4 _11,2 11,6 10,5 6,3 7,2 8,1 _7,9 0,76 0,77 0,83 0,83 0,90 0,87 0,75 0,74 0,74 0,69 0,72 0,75 0,71 0,71 0,70 0,71 0,78 0,74 0,75 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Co ns um o AF (t C V/ t G us a) Pro du çã o (Mt )

Charcoal (Mton) Pig Iron (Mton) ConsumpKon BF (ton CV/t PI)

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Produção de Carvão Vegetal no Brasil

INTRODUÇÃO

FORNOS CIRCULARES – capacidade de produção de 50 a 350 t./ano

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•  Produção de 10000 t.cv/ano por conjunto de 12 fornos

•  Bom Rendimento Gravimétrico: 35%

Novas Tecnologias de Produção de Carvão Vegetal

INTRODUÇÃO

Fornos de alvenaria em layout radial – Queima de Fumaças + Secador de Madeira

•  Médios valores de inves0mento (R$0,5mil/t.ano)

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Tecnologia DPC (Drying, Pyrolisis, Cooling)

•  Produção Modulada em 1000 t.cv/ano

•  Elevado Rendimento Gravimétrico > 38%

•  Homogeneidade química do carvão vegetal

•  Alta dependência de sincronismo

•  Necessidade de operar unidade mínima de

12.000 t/ano para dirimir dúvidas

técnico-Novas Tecnologias de Produção de Carvão Vegetal

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Tecnologia ONDATEC – Carbonização via Micro-‐ondas

•  Produção Modulada em 1000 t.cv/ano

•  Elevado Rendimento Gravimétrico > 38%

•  Homogeneidade química do carvão vegetal

•  Alta dependência de geração de energia e

venda de subprodutos como o bioóleo

•  Necessidade de operar unidade mínima de

12.000 t/ano para dirimir dúvidas técnico-‐ econômicas da indústria do setor

Novas Tecnologias de Produção de Carvão Vegetal

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DESENVOLVIMENTO

Compe00vidade do Gusa a carvão vegetal

Estudo de custo-‐bene>cio -‐ PREMISSAS

O objeKvo principal da presente nota técnica é demonstrar um estudo comparaKvo entre três tecnologias de carbonização quanto ao custo bene?cio de produção de carvão tendo por premissas os seguintes pontos:

A -‐ Quanto ao equipamento:

•  Obter rendimento gravimétrico mínimo de 35% (madeira e carvão em base seca);

•  Reduzir o máximo de emissões possíveis via queima dos gases de pirólise;

•  Poder ser implantado em escala mínima de produção para atender tanto grandes empresas quanto pequenos produtores;

•  A escala mínima de produção adotada foi de 1000 toneladas de carvão por mês (12000 toneladas por ano);

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DESENVOLVIMENTO

Estudo de custo-‐bene>cio -‐ PREMISSAS

B – Quanto à matéria prima (ﬂoresta plantada)

•  A produKvidade do clone de eucalipto foi de 280 m3 sólidos por hectare, com idade de 7 anos e massa especíﬁca de 500 kg/m3_;

•  No estudo foi uKlizado como dado de entrada a mesma quanKdade de madeira em toneladas base seca para cada tecnologia estudada. Assim, para RG máximo de 40% e produção de carvão de 12.000 t/ano, tem-‐se 30.000 t/ano de madeira, correspondente a 60.000 m3_{de
volume
sólido;}

•  Com tecnologia de adubação apropriada, foi considerado a produKvidade do ciclo de 7 anos de 280 m3_{/ha
para
a
condução
da
primeira
rotação
e
de
252
m}3_/ha _{para
a}

condução da segunda rotação;

•  Os custos totais de implantação da ﬂoresta incluindo planKo e manutenção será de R $ 4.300,00 por hectare ao ﬁnal de 7 anos + R$ 1.800,00 de manutenção por hectare nos 7 anos da segunda rotação (rebrota) (base 2014 com valores ajustados do estudo de referência de Mota, 2013)

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DESENVOLVIMENTO

Estudo de custo-‐bene>cio -‐ PREMISSAS

C – Quanto ao Processo de Carbonização

•  As tecnologias deverão estar equipadas com sistema de gerenciamento e controle do processo de carbonização visando maximizar a eﬁciência de conversão da madeira em carvão vegetal;

•  As tecnologias deverão ser capazes de queimar o máximo possível dos gases da carbonização visando reduzir signiﬁcaKvamente as emissões Kpo GEE em relação aos processos convencionais hoje em operação no Brasil;

•  O carvão vegetal produzido deverá atender as especiﬁcações de qualidade exigida pelos altos fornos, visando oKmizar o consumo especíﬁco no processo de produção do ferro gusa. Com um carvão mais homogêneo e de qualidade estável, esKma-‐se uma redução mínima de 10% na relação: tonelada de carvão por tonelada de ferro gusa.

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DESENVOLVIMENTO

Conforme premissas deﬁnidas no presente estudo, três tecnologias foram avaliadas:

•  Forno Retangular de Alvenaria com capacidade de processamento de 5.000 m3 de madeira sólida por ano;

•  Forno da Tecnologia DPC com capacidade de processamento de 5.000 m3 de madeira sólida por ano;

•  Forno da Tecnologia ONDATEC com capacidade de processamento de 15.000 m3 de madeira sólida por ano;

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DESENVOLVIMENTO

Composição de Custos da Matéria Prima – Clone de Eucalipto

Cálculo de Viabilidade de Investimento

Floresta Eucalipto Clone 280 500 214 1500

60000 m3/ano m3/ha kg/m3 ha /ano ha (7anos)

KR$ Ano 0 Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5 Ano 6 Ano 7 Ano 8 Ano 9 Ano 10 Ano 11 Ano 12 Ano 13 Ano 14 Ano 15 Ano 16 Ano 17 Ano 18 Ano 19 Ano 20

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Quant R$/unit Operação Padrão Custo da Madeira R$/m3 60000 1.738 1.738 1.738 1.738 1.738 1.738 1.738 1.565 1.565 1.565 1.565 1.565 1.565 1.565 para VPL = 0 Operação Aluguel da Terra ha 1500 90 -19 -39 -58 -77 -96 -116 -135 -135 -135 -135 -135 -135 -135 -135 -135 -135 -135 -135 -135 -135 Plantio ha 214 2500 -536 -536 -536 -536 -536 -536 -536 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Manutenção ano 1 ha 214 650 -139 -139 -139 -139 -139 -139 -139 -139 -139 -139 -139 -139 -139 -139 0 0 0 0 0 0 Manutenção ano 2 ha 214 380 -81 -81 -81 -81 -81 -81 -81 -81 -81 -81 -81 -81 -81 -81 0 0 0 0 0 Manutenção ano 3 ha 214 140 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 0 0 0 0 Manutenção ano 4 ha 214 140 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 0 0 0 Manutenção ano 5 ha 214 140 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 -30 0 0 Manutenção ano 6 ha 214 260 -56 -56 -56 -56 -56 -56 -56 -56 -56 -56 -56 -56 -56 -56 0 R$ -536 -694 -795 -844 -894 -943 -1.018 1.237 1.237 1.237 1.237 1.237 1.237 1.237 1.063 1.202 1.284 1.314 1.344 1.374 1.430 R$ -536 -694 -795 -844 -894 -943 -1.018 1.237 1.237 1.237 1.237 1.237 1.237 1.237 1.063 1.202 1.284 1.314 1.344 1.374 1.430 12% 1,000 0,893 0,797 0,712 0,636 0,567 0,507 0,452 0,404 0,361 0,322 0,287 0,257 0,205 0,183 0,163 0,146 0,130 0,116 0,104 0,093 R$ -536 -620 -634 -601 -568 -535 -516 560 500 446 398 356 318 253 194 196 187 171 156 142 132 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 R$ -536 -1.156 -1.789 -2.390 -2.958 -3.493 -4.009 -3.449 -2.950 -2.504 -2.105 -1.750 -1.432 -1.179 -985 -789 -602 -431 -275 -132 0

0 (KR$) (tem que ser positivo) 20,0 (anos) (risco de investimento) Valor Presente Líquido

Pay-back : Desconto de Fluxo

Desconto de Fluxo Acumulado

Indicadores Financeiros Fator de Retorno anual do Investidor

Investimento Total

Investimento - Parte Ativável Investimento - Parte não Ativável

Total

Ganhos associados à tecnologia adotada Fluxo de Caixa antes das taxas

29,0

Floresta Plantada

Produção anual Área Plantada 14/05/2014

Nome do Projeto MDIC

Estudo CGEE para o MDIC

Primeira Rotação

Fluxo de Desembolso e Entradas da Primeira Rotação

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DESENVOLVIMENTO

Composição de Custos da Logís0ca – Colheita e Transporte

Colheita Arraste Desdobra Transporte

m3/ano 60000 60000 60000 60000 m3/turno/ano 90000 120000 72000 120000 unidades 1 1 1 1 ESCAVADEIRA 530000 FELLER DIRECIONAL 190000 SKIDDER 670000 ESCAVADEIRA 803500 SLASHER 70000 CAVALO MECÂNICO 320000 BITREM + IMPLEMENTOS 194250 GUINDASTE/GRUAS 384000 TOTAL 720000 670000 873500 898250

Parâmetro Unidade Processo

Produção (volume de madeira processada) Capacidade Produção

Conjunto de Máquinas

(15)

DESENVOLVIMENTO

Composição de Custos da Logís0ca – Colheita e Transporte

Colheita Arraste Desdobra Transporte

MDO (salários + encargos +

alimentação e transporte) R$/ano 75061 72119 74101 125634

Infraestrutura (overhead) R$/ano ₃₈₃₂₃ ₃₆₈₂₁ ₃₇₈₃₃ ₆₄₁₄₄

Insumos (combustível +

lubrificantes) 1,98 1,81 2,08 1,50

Manutenção _0,60 _0,56 _0,73 _0,28

Total 268032 251208 280692 296726

R$/m3 4,47 4,19 4,68 4,95

TABELA DE CUSTOS

Custo Operacional -‐ OPEX

Parâmetro Unidade Processo

Fixos

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DESENVOLVIMENTO

60000 m3_/ano

3.162 KR$ Ano 0 Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5 Ano 6 Ano 7 Ano 8 Ano 9 Ano 10

-3.162 -3162 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Quant R$/unit Mercado R$/m3 ₆₀₀₀₀ _27,60 _1.656 _1.656 _1.656 _1.656 _1.656 _1.656 _1.656 _1.656 _1.656 _1.656 com VPL = 0 Operação - Custos - colheita m3_/ano ₆₀₀₀₀ _4,47 _-268 _-268 _-268 _-268 _-268 _-268 _-268 _-268 _-268 _-268 - arraste m3_/ano ₆₀₀₀₀ _4,19 _-251 _-251 _-251 _-251 _-251 _-251 _-251 _-251 _-251 _-251 - desdobra m3_/ano ₆₀₀₀₀ _4,68 _-281 _-281 _-281 _-281 _-281 _-281 _-281 _-281 _-281 _-281 - transporte m3_/ano ₆₀₀₀₀ _4,95 _-297 _-297 _-297 _-297 _-297 _-297 _-297 _-297 _-297 _-297 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Total 18,28 Ganhos adicionais 0% 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 R$ 0 560 560 560 560 560 560 560 560 560 560 R$ -3.162 560 560 560 560 560 560 560 560 560 560 12% 1,000 0,893 0,797 0,712 0,636 0,567 0,507 0,452 0,404 0,361 0,322 R$ -3.162 500 446 398 356 318 284 253 226 202 180 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 R$ -3.162 -2.662 -2.216 -1.818 -1.462 -1.145 -861 -608 -382 -180 0

0 (KR$) (tem que ser positivo) 10,000 (anos) (risco de investimento) Valor Presente Líquido

Pay-back :

Logística 100% Mecanizada

Desconto de Fluxo

Indicadores Financeiros Ganhos associados à tecnologia adotada

Fluxo de Caixa antes das taxas

Fator de Retorno anual do Investidor Investimento Total

Custo Colheita e Transporte

Produção Logísitca 13/05/2014

Estudo CGEE para o MDIC

Investimento - Parte Ativável Investimento - Parte não Ativável

Total

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DESENVOLVIMENTO

Composição de Custos Totais de Carbonização da Madeira

Retangular DPC ONDATEC t/ano 30000 30000 30000 kg/m3 500 500 500 m3 60000 60000 60000 Madeira MWh/t 5,6 5,6 5,6 Condensáveis MWh/t 6,0 6,0 6,0 Gases NC MWh/t 1,6 1,6 1,6 Carvão Vegetal MWh/t 7,50 7,31 7,31 Condensáveis MWh 2,58 2,28 2,28 Gases NC MWh 0,35 0,35 0,35 Carvão Vegetal MWh 2,62 2,92 2,92 Secagem MWh/t CV 1,11 0,74 0,74 Carbonização MWh/t CV 0,48 0,42 1,00

TABELA DE PREMISSAS DA MATÉRIA PRIMA E PRODUTOS

Poder Calorífico

Energia Térmica Disponível por tonelada de madeira

pirolisada

Massa de Madeira (bs) Densidade madeira (bs)

Volume de Madeira

Tipo de Forno Unidade

Parâmetro

Energia para Produção do Carvão Vegetal

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DESENVOLVIMENTO

Composição de Custos Totais de Carbonização da Madeira

Custo de Mão de Obra para as três tecnologias

Quant Valor R$ Quant Valor R$ Quant Valor R$

Gerência 5000 3259 780 9039 1 9039 1 9039 1 9039

Supervisor de Operação 2500 1629 680 4809 4 19237 4 19237 4 19237

Operador de Carbonização II 1500 978 640 3118 4 12470 4 12470 4 12470

Operador de Carbonização I 1000 652 620 2272 8 18174 4 9087 4 9087

Operador de Máquina 2000 1303 660 3963 4 15854 4 15854 4 15854

Técnico de Manutenção 2000 1303 660 3963 1 3963 1 3963 1 3963

Técnico Administrativo 1500 978 640 3118 1 3118 1 3118 1 3118

Total 22 72815 18 63729 18 63729

Forno ONDATEC Função

Custo Mensal da MDO da Fase de Carbonização

Custo Unitário Salário Mensal Encargos (65,2%) Benefícios (Alimentação, Transporte e P.Saúde) Retangular Forno DPC

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DESENVOLVIMENTO

Composição de Custos Totais de Carbonização da Madeira

Retangular DPC ONDATEC t/forno/ano 875 875 3.000 unidades 12 12 4 Forno R$/forno 200.000 200.000 1.500.000 Infraestrutura 500.000 500.000 500.000 Queimador/Secador 2.500.000 2.500.000 2.500.000 Condensador 0 150.000 600.000 Turbogerador ₀ ₀ _1.500.000 Carvão Vegetal % 35% 40% 40% Condensáveis % 43% 38% 38% Gases NC % 22% 22% 22% t/ano 10.500 12.000 12.000 t/ano 12.900 11.400 11.400 t/ano 6.600 6.600 6.600 % 0 0 0 t/ano 0 960 3.672 Térmica MWh/ano 71.293 59.271 47.999

Elétrica MWh/ano não aplicável não aplicável 12.000

MWh/ano 1.200 1.800 12.000

Energia Disponível para Cogeração

Energia Elétrica Consumida pelo Equipamento Quantidade de Fornos

R$/UPC

Rendimento Gravimétrico

Formação de Gases NC Recuperação de Condensáveis

Capacidade Produção

Parâmetro Unidade Tipo de Forno

Investimento

TABELA DE PREMISSAS -‐ EQUIPAMENTO CARBONIZAÇÃO

Produção de Carvão Formação de Condensáveis

(20)

DESENVOLVIMENTO

Composição de Custos Totais de Carbonização da Madeira

Retangular DPC ONDATEC

Madeira 28,97 1.738.474 1.738.474 1.738.474

Colheita 20,14 1.208.105 1.208.105 1.208.105

Transporte 7,47 448.134 448.134 448.134

MDO Custo Fixo R$ 873.784 764.743 764.743

Manutenção 3% Investimento 162.000 166.500 333.000

Energia R$250/MWh 300.000 450.000 60.000

Insumo 5% custo fixo 66.789 69.062 57.887

Overhead 8% custo fixo 106.863 110.499 92.619

Total 4.904.148 4.955.516 4.702.961

R$/t CV 467 413 392

TABELA DE CUSTOS

Custo Operacional -‐ OPEX

Fase de Produção Unidade

Carbonização

Tipo de Forno

R$/m3

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DESENVOLVIMENTO

Composição de Custos Totais de Carbonização da Madeira

10500 t/ano

-5.400

-840

-5400 0 0 0 0 -840 0 0 0 0 0

Quant R$/unit Mercado

Custo Carvão R$/ton 10500 545 na UPC 5.721 5.721 5.721 5.721 5.721 5.721 5.721 5.721 5.721 5.721

Frete até a Usina R$/ton 10500 80 840 840 840 840 840 840 840 840 840 840

para VPL = 0 Total 625 na USINA

Operação - Custos

- madeira em pé m3 60000 29 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738

- colheita m3 60000 20 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208

- transporte m3 60000 7 -448 -448 -448 -448 -448 -448 -448 -448 -448 -448

- carbonização vb 1509436 -1.509 -1.509 -1.509 -1.509 -1.509 -1.509 -1.509 -1.509 -1.509 -1.509

- frete até a usina t 840000 80 -840 -840 -840 -840 -840 -840 -840 -840 -840 -840

Total 547 Ganhos adicionais 0% - venda bioóleo R$/t 0 400 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 7,5% - crédito carbono R$/t 9923 22,5 223 223 223 223 223 223 223 223 223 223 R$ 0 1.040 1.040 1.040 1.040 1.040 1.040 1.040 1.040 1.040 1.040 R$ -5.400 1.040 1.040 1.040 1.040 200 1.040 1.040 1.040 1.040 1.040 12% 1,000 0,893 0,797 0,712 0,636 0,567 0,507 0,452 0,404 0,361 0,322 R$ -5.400 929 829 740 661 114 527 470 420 375 335 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 R$ -5.400 -4.471 -3.642 -2.902 -2.241 -2.127 -1.600 -1.130 -710 -335 0

Investimento - Parte Ativável Investimento - Parte não Ativável Outros - Reconstrução Parcial de Fornos

Total

Fornos Retangulares 18/05/2014

Forno Tipo Estudo CGEE para o MDIC

(22)

DESENVOLVIMENTO

Composição de Custos Totais de Carbonização da Madeira

Viabilidade Econômica do Forno DPC Cálculo de Viabilidade de Investimento

12000 t/ano

-5.550

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

-5550 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

- madeira em pé m3 60000 29 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738

- colheita m3 60000 20 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208

- transporte m3 60000 7 -448 -448 -448 -448 -448 -448 -448 -448 -448 -448

- carbonização vb 1560804 -1.561 -1.561 -1.561 -1.561 -1.561 -1.561 -1.561 -1.561 -1.561 -1.561

Total 493 Ganhos adicionais 0% - venda bioóleo R$/t 960 400 384 384 384 384 384 384 384 384 384 384 7,5% - crédito carbono R$/t 15120 22,5 340 340 340 340 340 340 340 340 340 340 R$ 0 982 982 982 982 982 982 982 982 982 982 R$ -5.550 982 982 982 982 982 982 982 982 982 982 12% 1,000 0,893 0,797 0,712 0,636 0,567 0,507 0,452 0,404 0,361 0,322 R$ -5.550 877 783 699 624 557 498 444 397 354 316 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 R$ -5.550 -4.673 -3.890 -3.191 -2.567 -2.009 -1.512 -1.067 -670 -316 0

Total

Fornos DPC 18/05/2014

(23)

DESENVOLVIMENTO

Composição de Custos Totais de Carbonização da Madeira

Viabilidade Econômica do Forno ONDATEC Cálculo de Viabilidade de Investimento

12000 t/ano

-11.100

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

-11100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

- madeira em pé m3 60000 29 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738 -1.738

- colheita m3 60000 20 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208 -1.208

- transporte m3 60000 7 -448 -448 -448 -448 -448 -448 -448 -448 -448 -448

- carbonização vb 1308249 -1.308 -1.308 -1.308 -1.308 -1.308 -1.308 -1.308 -1.308 -1.308 -1.308

Total 472 Ganhos adicionais 0% - venda bioóleo R$/t 3672 400 1.469 1.469 1.469 1.469 1.469 1.469 1.469 1.469 1.469 1.469 7,5% - crédito carbono R$/t 15120 22,5 340 340 340 340 340 340 340 340 340 340 R$ 0 1.965 1.965 1.965 1.965 1.965 1.965 1.965 1.965 1.965 1.965 R$ -11.100 1.965 1.965 1.965 1.965 1.965 1.965 1.965 1.965 1.965 1.965 12% 1,000 0,893 0,797 0,712 0,636 0,567 0,507 0,452 0,404 0,361 0,322 R$ -11.100 1.754 1.566 1.398 1.248 1.115 995 889 793 708 633 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 R$ -11.100 -9.346 -7.780 -6.382 -5.133 -4.018 -3.023 -2.134 -1.341 -633 0

Total

Fornos ONDATEC 18/05/2014

(24)

DESENVOLVIMENTO

Análise qualita0va das três tecnologias estudadas

Ótimo₃ Bom Regular Ruim₂ ₁ ₀

Descrição 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 3 3 36 11 Pontuação Máxima 31% PONTUAÇÃO TOTAL Performance Relativa

Manutenção de baixo custo

Sem dependência externa de energia

Produtividade dos fornos (disponibilidade mecânica x

produção)

Com queimador de gases apresenta forte dependência de sincronismo

Carbonização lenta devido à geometria do forno e distribuição ineficiente dos gases

Resfriamento lento devido à composição dos tijolos do forno, podendo ser melhorada com implantação de trocadores de calor

Rendimento Gravimétrico Líquido

maior queima de madeira para secagem devido à umidade da madeira (>25% db) queima do carvão devido à presença de vazamentos devido à trincas da alvenaria

geometria retangular com presença de zonas frias durante todo processo. Durante o resfriamento ainda existem zonas em carbonização

Resistência Mecânica (taxa de geração de finos)

secagem a altas temperaturas com rompimento das fibras da madeira combustão interna com altos gradientes de temperatura

FORNOS RETANGULARES DE ALVENARIA

Homogeneidade do Carvão Vegetal (carbono fixo de 75%

+ desvio padrão)

distribuição gasosa ineficiente

(25)

DESENVOLVIMENTO

Análise qualita0va das três tecnologias estudadas

Ótimo₃ Bom Regular Ruim₂ ₁ ₀ Descrição 3 2 3 3 2 3 3 1 3 1 0 2 36 26 Pontuação Máxima 72% PONTUAÇÃO TOTAL Performance Relativa

Manutenção de nível alto comparado com fornos de alvenaria devido aos equipamentos dinâmicos (ventiladores) e sujeito à corrosão

Média dependência externa de energia

produção)

Produção com forte dependência de sincronismo

Carbonização rápida devido à boa distribuição dos gases, perfil de temperaturas estáveis e matéria prima totalmente seca

Alta produtividade em relação ao fornos convencionais, porém gargalo do processo DPC em relação ao sincronismo

sem queima de madeira independente da umidade devido à utilização de energia com queima dos gases sem queima de carvão devido à elevada estanqueidade do processo podendo chegar a rendimentos gravimétricos obtidos em laboratório

fases distintas de secagem, carbonização e resfriamento por forno

secagem com atmosfera composta de vapor e gas quente reduzindo-se fraturas das fibras da madeira combustão externa com carbonização ocorrendo sob temperatura controlada e madeira torreificada (umidade desprezível)

FORNOS TECNOLOGIA DPC

distribuição gasosa eficiente

(26)

DESENVOLVIMENTO

Análise qualita0va das três tecnologias estudadas

Ótimo₃ Bom Regular Ruim₂ ₁ ₀

Descrição 3 3 3 3 2 3 3 3 3 3 3 0 36 32 Pontuação Máxima 89% PONTUAÇÃO TOTAL Performance Relativa

Manutenção de baixo custo, com foco principal nos magnetrons com fácil reposição de peças Alta dependência de energia externa

produção)

Produção contínua totalmente independente de sincronismo

Carbonização rápida devido à boa distribuição energética fornecida pelas microondas

Alta produtividade em relação ao fornos convencionais principalmente pelo efeito de carbonização de dentro para fora das peças de madeira

Secagem e Carbonização ocorrendo de dentro para fora da peça de madeira com alta preservação estrutural

Sem queima de madeira independente da umidade devido à utilização de energia externa

sem queima de carvão devido à elevada estanqueidade do processo podendo chegar a rendimentos gravimétricos de laboratório

energia externa de alta estabilidade e controle

fases distintas de secagem, carbonização e resfriamento por forno

Secagem com atmosfera composta de vapor e gas quente reduzindo-se fraturas das fibras da madeira

FORNOS TECNOLOGIA ONDATEC

(27)

DESENVOLVIMENTO

Análise qualita0va das três tecnologias estudadas

Ótimo₃ Bom Regular Ruim₂ ₁ ₀ Descrição 0 3 3 0 2 3 0 3 3 1 3 3 0 2 2 1 3 3 1 3 3 0 1 3 1 3 3 1 1 3 3 0 3 3 2 0 36 11 26 32 Pontuação Máxima 31% 72% 89% PONTUAÇÃO TOTAL Performance Relativa PONTUAÇÃO TOTAL Performance Relativa PONTUAÇÃO TOTAL Performance Relativa

Manutenção de baixo custo

Manutenção de nível alto comparado com fornos de alvenaria devido aos equipamentos dinâmicos (ventiladores) e sujeito à corrosão

Manutenção de baixo custo, com foco principal nos magnetrons com fácil reposição de peças

Sem dependência externa de energia Média dependência externa de energia Alta dependência de energia externa Produtividade dos fornos

(disponibilidade mecânica x produção)

Com queimador de gases apresenta forte dependência

de sincronismo Produção com forte dependência de sincronismo

Produção contínua totalmente independente de sincronismo

Carbonização lenta devido à geometria do forno e distribuição ineficiente dos gases

Carbonização rápida devido à boa distribuição dos gases, perfil de temperaturas estáveis e matéria prima totalmente seca

Carbonização rápida devido à boa distribuição energética fornecida pelas microondas Resfriamento lento devido à composição dos tijolos do

forno, podendo ser melhorada com implantação de trocadores de calor

Alta produtividade em relação ao fornos

convencionais, porém gargalo do processo DPC em relação ao sincronismo

Alta produtividade em relação ao fornos convencionais principalmente pelo efeito de carbonização de dentro para fora das peças de madeira

Secagem e Carbonização ocorrendo de dentro para fora da peça de madeira com alta preservação estrutural

maior queima de madeira para secagem devido à umidade da madeira (>25% db)

sem queima de madeira independente da umidade devido à utilização de energia com queima dos gases

Sem queima de madeira independente da umidade devido à utilização de energia externa

queima do carvão devido à presença de vazamentos devido à trincas da alvenaria

sem queima de carvão devido à elevada estanqueidade do processo podendo chegar a rendimentos gravimétricos obtidos em laboratório

sem queima de carvão devido à elevada estanqueidade do processo podendo chegar a rendimentos gravimétricos de laboratório

energia externa de alta estabilidade e controle

geometria retangular com presença de zonas frias durante todo processo. Durante o resfriamento ainda existem zonas em carbonização

fases distintas de secagem, carbonização e resfriamento por forno

secagem a altas temperaturas com rompimento das fibras da madeira

secagem com atmosfera composta de vapor e gas quente reduzindo-se fraturas das fibras da madeira

Secagem com atmosfera composta de vapor e gas quente reduzindo-se fraturas das fibras da madeira

combustão interna com altos gradientes de temperatura

combustão externa com carbonização ocorrendo sob temperatura controlada e madeira torreificada (umidade desprezível)

FORNOS RETANGULARES DE ALVENARIA FORNOS TECNOLOGIA DPC FORNOS TECNOLOGIA ONDATEC

distribuição gasosa ineficiente distribuição gasosa eficiente distribuição energética eficiente

combustão interna com altos gradientes de temperatura

combustão externa com zonas de temperaturas estáveis e de fácil controle

(28)

CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

Síntese dos Resultados

Custos Finais do Carvão Unidade Retangular DPC ONDATEC

Custo do Carvão na UPC R$ /t cv 545 434 405 Custo do Carvão na USINA R$ /t cv 625 514 485

Receitas Adicionais Unidade Retangular DPC ONDATEC

Venda de Bio-‐óleo R$ milhões/ano 0 0,384 1,469

Crédito de Carbono R$ milhões/ano 0,223 0,340 0,340

Produção de Carvão t/ano 10500 12000 12000

Venda de Bio-‐óleo R$ /t cv 0 32 122

Crédito de Carbono R$ /t cv 21 28 28

Total R$ /t cv 21 60 151

566 495 556

4% 12% 27%

% das Receitas Adicionais sobre custo cheio

(29)

CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

Síntese dos Resultados

•  O preço do carvão vegetal proveniente de florestas plantadas comercializado em diversas regiões do Brasil aKngiu um patamar de R$600,00/t colocado na Usina Siderúrgica. Isto significa dizer que a tecnologia de forno Retangular dotada de queimador e secador para produção de 10500 t/ano não se mostra economicamente viável pois o custo final já supera o preço de venda.

•  A solução dos fornos Retangulares se mostrou inviável principalmente pela baixa escala

de produção u0lizada para atender no presente momento à solução de redução das

emissões do ponto de vista técnico-‐econômico-‐ambiental pelos pequenos produtores

de carvão vegetal. Esta solução poderá se tornar viável caso aplicada em fazendas com

(30)

CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

Síntese dos Resultados

•  No presente estudo econômico, para a tecnologia DPC, tem-‐se um lucro antes dos impostos de R$86,00/t. Isto equivale a um ganho de R$ 1,02 milhões anuais para uma produção de carvão de 12.000 toneladas. Para a tecnologia ONDATEC, tem-‐se um lucro de R$ 115,00/t, o equivalente a R$ 1,38 milhões anuais.

•  O conceito principal no presente estudo visou atender aos pequenos produtores de

madeira que juntos em uma cooperaKva ﬂorestal pudesse produzir o carvão de forma ambientalmente correta.

•  No caso presente 1500 hectares são necessários. Pensando em 150 hectares a disponibilidade média de área para planKo, teríamos um grupo de 10 cooperados com lucros médios anuais de R$ 100.000 (DPC) a R$138.000 (ONDATEC) por parKcipante

(31)

CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

Síntese dos Resultados

•  A melhor atraKvidade da tecnologia ONDATEC, tanto do ponto de vista qualitaKvo quanto do quanKtaKvo, implica também em um maior risco de aKngimento dos ganhos, uma vez que ela é mais dependente de receitas adicionais que deverão ser comercializadas no mercado como o bio-‐óleo (provenientes das fumaças condensáveis da pirólise) e os créditos de carbono, tendo um peso relaKvo de 27% contra 12% da tecnologia DPC.

•  Tanto a DPC quanto a ONDATEC precisam ser implantadas o quanto antes, uKlizando-‐ se dos programas de incenKvo disponíveis hoje no mercado como o Fundo Clima e o

GEF (Fundo Global para o Meio Ambiente), para que as dúvidas tecnológicas de performance industrial e das análises econômicas apresentadas no presente estudo

sejam consolidadas.

•  Entende-‐se que este caminho será o mais promissor na busca da melhor

compe0vidade da produção do ferro gusa a carvão vegetal no Brasil. Podendo

atender não somente as grandes empresas, mas também a enorme cadeia de pequenos produtores espalhados pelo país.

(32)

CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

Síntese dos Resultados

•  Com o ganho de qualidade do carvão vegetal, conforme demonstrado pela análise

qualita0va das tecnologias estudadas, esKma-‐se uma redução de no mínimo 10% no

consumo especíﬁco dos altos fornos. Como o carvão responde por 40% do custo do

ferro gusa, este é também um fator determinante para a melhoria da compe00vidade.

•  As inovações estão amadurecidas em sua fase de desenvolvimento e precisam avançar para a fase de maturação em escala mínima industrial, condição indispensável para se colocar em um médio prazo (>5anos) como alterna0va viável para o setor siderúrgico a

carvão vegetal.

•  O sucesso destes avanço depende hoje do esforço conjunto entre governo, empresas âncora produtoras de carvão vegetal e da mobilização para a formação das coopera0vas

de fazendeiros ﬂorestais que poderão ser fortalecidas pela iniciaKva de diversas

(33)

Fortalecimento da competitividade do gusa por florestas plantadas