ENERGÏAS RENOVABLES BIOMASA Producción de combustibles líquidos de la biomasa Dr. Roberto Best y Brown CREVER-Universidad Rovira i Virgili CIE-UNAM Abril.

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1 ENERGÏAS RENOVABLES BIOMASA Producción de combustibles líquidos de la biomasa Dr. Roberto Best y Brown CREVER-Universidad Rovira i Virgili CIE-UNAM Abril 2005

2 Producción de combustibles líquidos de la biomasa Uno de las objetivos principales de la bioenergía es la búsqueda de combustibles líquidos como sustitutos de productos derivados del petróleo Hay tres tecnologías que se utilizan actualmente para esta produccion:  Pirólisis (Termoquímica)  Síntesis y  Fermentación

3 Pirólisis para la produccin de bio- aceites  La pirólisis es el método mas antiguo de procesar un combustible para producir un combustible de mejor calidad  La pirólisis lenta reduce la madera en carbón  El término pirólisis se aplica ahora al proceso de colectar los componentes volátiles y condensarlos para producir un combustible líquido o bio-aceite.  Con ausencia de aire se calienta sin quemar y minimizar la gasificación y producir un bioaceite

4 Pirólisis para la producción de bio-aceites  El bioaceite producido tiene un contenido energético del orden de la mitad del petróleo y contiene contaminantes ácidos que deben removerse.  Unas variación del proceso básico es la Solvolisis, el uso de solventes organicos a 200-300ºC para dislover los sólidos y obtener un producto parecido al petróleo  Otra es la llamada Pirolisis rápida que se lleva a cabo de 500 -1300ºC y altas presiones (50 a 150 atm.)  Recientemente se esta investigando la pirólisis de RSU, pero es aún muy costosa (con respecto a la incineración)

5 Síntesis de combustibles Un gasificador que utiliza oxigeno en vez de aire puede producir un gas consistente principalmente de H 2, CO y CO 2 y el interés de esto radica en el hecho en que la remoción del CO 2 permite a la mezcla llamar gas de síntesis del cual casi cualquier hidrocarburo puede ser sintetizado. La reacción el H 2 y el CO es una manera de producir metano puro Un gasificador que utiliza oxigeno en vez de aire puede producir un gas consistente principalmente de H 2, CO y CO 2 y el interés de esto radica en el hecho en que la remoción del CO 2 permite a la mezcla llamar gas de síntesis del cual casi cualquier hidrocarburo puede ser sintetizado. La reacción el H 2 y el CO es una manera de producir metano puro 2CO + 2H 2 CH 4 +CO 2 Otro producto posible es el metanol. La producción de metanol de esta forma involucra una serie de procesos químicos sofisticados a altas temperaturas y presiones y es importante por que es un sustituto directo de la gasolina. Otro producto posible es el metanol. La producción de metanol de esta forma involucra una serie de procesos químicos sofisticados a altas temperaturas y presiones y es importante por que es un sustituto directo de la gasolina.

6 Síntesis de combustibles líquidos (por Gasificación)  Un proceso de gasificación usando oxígeno en lugar de aire produce un gas consistente en gran parte por H 2, CO y CO 2.  La remoción de CO 2 e impurezas como tar, metano y trazas de azufre, deja una mezcla muy activa de H 2 y CO llamada Gas de Síntesis con la cual se puede sintetizar cualquier hidrocarburo

7 Síntesis de combustibles líquidos (por Gasificación)  El primer paso es ajustar las proporciones de los componentes (shift reaction):  Ejemplo: para formar metanol CH 3 OH, :2 moleculas de H 2 por cada una de CO (2:1).  Un proceso conocido desde 1929 como Fischer- Tropsch consiste en hacer pasar los dos componentes sobre un catalizador a temperatura y presión alta y el producto una mezcla de hidrocarburos producido inicialmete un gas, se condensa.

8 Gasificación con desechos de cultivos temporales El bagazo tiene un significante potencial como biomasa para combustible. La mayoría de los ingenios utilizan el bagazo como fuente para elevar la temperatura del vapor, este bagazo es quemado ineficientemente. Muchos ingenios producen también electricidad para satisfacer sus propias necesidades. El bagazo tiene un significante potencial como biomasa para combustible. La mayoría de los ingenios utilizan el bagazo como fuente para elevar la temperatura del vapor, este bagazo es quemado ineficientemente. Muchos ingenios producen también electricidad para satisfacer sus propias necesidades. La cáscara de arroz es el residuo agrícola más común de el mundo. La textura uniforme de la cáscara se presta para tecnologías tales como la gasificación. Gasificadores de cáscara de arroz han sido exitosamente operados en Indonesia, China y Mali. La cáscara de arroz es el residuo agrícola más común de el mundo. La textura uniforme de la cáscara se presta para tecnologías tales como la gasificación. Gasificadores de cáscara de arroz han sido exitosamente operados en Indonesia, China y Mali. La industria procesadora del coco, en muchos países proporcionan grandes cantidades de desechos finos y ásperos. La fibra del coco se utiliza par gasificación en Tailandia con éxito limitado debido a la baja densidad del sustrato. Los desechos finos del coco son más prometedores como biocombustibles. La industria procesadora del coco, en muchos países proporcionan grandes cantidades de desechos finos y ásperos. La fibra del coco se utiliza par gasificación en Tailandia con éxito limitado debido a la baja densidad del sustrato. Los desechos finos del coco son más prometedores como biocombustibles.

9 Fermentación para producción de etanol  A partir del año 2000 se ha incrementado la producción de etanol  Principalmente en Brasil y EEUU, aunque también en Europa (Abengoa en Castillo y León)

10 ENERGÏAS RENOVABLES BIOMASA FORMAS DE EXTRACCION DE LA ENERGIA A PARTIR DE BIOMASA (cont.) 5.- FERMENTACION PROCESO MEDIANTE EL CUAL LOS AZUCARES SON CONVERTIDOS EN ALCOHOLES MEDIANTE REACCIONES BIOLOGICAS ANAEROBIAS BIOMASA Hidrólisis AZUCARES Fermentación Destilación ETANOL Uso directo o diluente de gasolina MATERIA PRIMALITROS/tonLitros/ha*año Caña de Azúcar70400 – 12000 Maíz360250 – 2000 Yuca (raíz)180500 – 4000 Papa (dulce)1201000 – 4500 Madera160160 - 4000 RENDIMIENTOS EN ETANOL

11 Fermentación La fermentación es un proceso anaeróbico biológico en el cual el azúcar es convertida en alcohol por la acción de un micro- organismo. El alcohol resultante es etanol (C 2 H 5 OH) en mayor proporción que el metanol (CH 3 OH) que pueden ser utilizados en máquinas de combustión interna y directamente en máquinas modificadas apropiadamente o como “extendedoras”de gasolina en el gasohol: gasolina con el 20 % de etanol. La mejor fuente conocida de etanol es la caña azúcar – o la melaza obtenida después de que se ha extraído el jugo de la caña. El producto resultante de la fermentación contiene únicamente cerca del 10 % de etanol, que debe ser destilado antes de ser utilizado como combustible. El contenido energético del producto final es cercano a 30 GJ t -1 o 24 GJ m -3. El proceso completo requiere una considerable cantidad de calor, el cual es suministrado por desperdicios de cultivos. La pérdida energética en la fermentación es substancial, pero esto puede ser compensado por la conveniente transportabilidad del combustible líquido y por el competitivo bajo costo y la familiaridad de la tecnología.

12 PRODUCCIÓN DE COMBUSTIBLE LIQUIDO POR FERMENTACIÓN  Proceso anaeróbico-biológico.  Los azucares (C 6 H 12 O 6 ), se convierten en alcohol por la acción de microorganismos generalmente, una levadura.  El producto etanol (C 2 H 5 OH) se separa de otros componentes por destilación.  En proporciones de 25% se puede mezclar con petróleo, Gasohol, o se puede modificar la carburación del motor para utilizarlo directamente.

13 PRODUCCIÓN DE COMBUSTIBLE LIQUIDO POR FERMENTACIÓN  La biomasa mas utilizada es la caña de azucar, Brasil es el mayor productor de Gasohol.  Plantas ricas en almidón como principal carbohidrato ( patata, maiz, trigo), requiere como proceso inicial: la conversión de almidón en azúcar, proceso que siguen en USA y Europa.  La madera puede utilizarse pero es más costoso actualmente (hidrólisis)

14 Bioetanol de biomasa no comestible Biocarburante etanol a partir de recursos de biomasa no comestibles Requiere de “nuevas tecnologías para:  Hidrolizar (romper) la celulosa y la hemicelulosa en azúcar  Fermentar las “azucares inusuales” de la biomasa

15 PRODUCCIÓN DE COMBUSTIBLE LIQUIDO POR FERMENTACIÓN  El producto es 10% etanol que debe destilarse. El proceso requiere una gran cantidad de energía térmica, que se obtiene de la quema de los residuos, (por ej:bagazo).  El contenido energético del etanol es de 30 GJ/ton o de 24 MJ/ litro (34 MJ/litro petróleo)

16 PRODUCCIÓN DE COMBUSTIBLE LIQUIDO POR FERMENTACIÓN

17 El bioetanol como combustible El etanol como combustible en vehículos se utiliza al menos en cuatro formas:  Etanol anhidro (100 % etanol)  Etanol “hidro” (95% etanol 5% agua)  Mezclas etanol anhidro-gasolinas (10-20% etanol)  Como materia prima para etil tera-butil eter (ETBE), aditivo oxigenado como sustituto del MTBE obtenido a partir del metanol

18 El bioetanol como combustible  En E.E.U.U. y CANADA se vende una mezcla de 10% de alcohol anhidro con gasolina llamado “gasohol”  En Brasil el 90% de los autos tienen motores especialmente diseñados para operar con hidro-etanol (al 95%).

19 Bioetanol de residuos agroindustriales

20 Energía fósil para conducir una milla

21 Aceites vegetales a biodiesel  La mayor parte de la producción de biodiesel es a través de semillas de plantas, colza, girasol.  En Europa donde el 50% de los coches nuevos son diesel se ha incrementado el interés en su producción a diferencia de USA donde solo 1% de los coches son diesel.

22 PRODUCCIÓN DE BIODIESEL  En 1911 el Dr. Rudolf Diesel escribió: “la máquina diesel puede ser alimentada con aceites vegetales y puede ayudar considerablenete al desarrollo de la agricultura de los países que lo utilizen” Demostró su funcionamiento con una gran cantidad de aceites entre ellos el de cacahuate, sin embargo el petróleo barato dominó el mercado

23 PRODUCCIÓN DE BIODIESEL  Los aceites vegetales ocurren naturalmente en las semillas de varias plantas, y se extraen por prensado o utilizando un disolvente.  El contenido energético es del orden de 37-39 GJ /ton, un poco menor al del diesel (42 GJ / ton)

24 PRODUCCIÓN DE BIODIESEL  Aunque se puede quemar directamente o mezclado con diesel, la combustion incompleta puede causar problemas por carbonización en los cilindros, por lo que conviene su conversión a Biodiesel.  El proceso se conoce como esterificación..

25 PRODUCCIÓN DE BIODIESEL  La esterificación es el método mas sencillo y consiste en mezclar el aceite con un exceso de metanol (la relación estequiométrica es de tres moles de alcohol por mol de aceite) en presencia de un catalizador de la reacción que suele ser KOH.  Poniendo doble cantidad de alcohol (que es normal) se necesita un tiempo comprendido entre 1 a 8 horas (según la temperatura) para obtener el metiléster, a la vez que una fase acuosa a base de glicerina.  100 kg de aceite y 11 kg de metanol con catalizador producen en una hora (a 70ºC) una cantidad de 100 kg de diéster (sinónimo de biodiésel, contracción de diesel y y éster) y 11 kg de glicerina. La glicerina tiene un valor comercial bajo por sobreproducción.

26 PRODUCCIÓN DE BIODIESEL  Aceite + Metanol  Metilester + Glicerina  Considerando 3 ton/ha de semilla de colza con un porcentaje de 40% de aceite se obtiene una producción neta de 1.200 kg/año de combustible, (1.300 litros).  Además de 1.800 kg de torta útil para alimentación animal, así como 3 toneladas de paja. Esto representa en cuanto a cantidad total de combustible entre 1.900 y 2.500 kg de petróleo por hectárea

27 PRODUCCIÓN DE BIODIESEL  Proceso de trans- esterificación de aceite para producción de biodiesel

28 Planta de metiléster

29 PRODUCCIÓN DE BIODIESEL  Las fuentes importantes para producción de biodiesel son la colza (rape seed), girasol y recientemente el aceite comestible reciclado

30 E N E R G Í A S R E N O V A B L E S  DOS PLANTAS DE PRODUCCIÓN DE BIOETANOL Y TRES DE BIODIESEL  EL BIOETANOL SE USA SOBRE TODO PARA PRODUCIR ETBE, MIENTRAS QUE EL BIODIESEL SE EMPLEA EN FLOTAS CAUTIVAS Y ES VENDIDO EN ALGUNAS ESTACIONES DE SERVICIO TOTAL: 182.300 TEP PRODUCCIÓN DE BIOCARBURANTES A FINALES DE 2003 16.200 TEP 50.400 TEP 51.200 TEP 64.500 TEP 2.4. Área de biocarburantes 2. SITUACIÓN EN ESPAÑA

31 E N E R G Í A S R E N O V A B L E S  Potencial técnico-económico: 640.000 tep üBioetanol: 600.000 tep üBiodiesel: 40.000 tep  Objetivo del Plan de Fomento (año 2010): 500.000 tep üBioetanol: 400.000 tep üBiodiesel: 100.000 tep OBJETIVO ENERGÉTICO POR COMUNIDADES AUTONOMAS 2.4. Área de biocarburantes 2. SITUACIÓN EN ESPAÑA

32 E N E R G Í A S R E N O V A B L E S 2.4. Área de biocarburantes 2. SITUACIÓN EN ESPAÑA

33 E N E R G Í A S R E N O V A B L E S Plantas productoras de biocarburantes: evolución 1999-2003 EN EXPLOTACIÓN EN EJECUCIÓN 2.4. Área de biocarburantes 2. SITUACIÓN EN ESPAÑA

34 Comentarios Finales  La biomasa es el energético renovable más utilizado a nivel mundial  Fácil de obtener localmente y capaz de generar electricidad, calor y potencia a partir de combustibles sólidos, líquidos y gaseosos que pueden sustituir los combustibles fósiles importados  Es una fuente de energía neutral respecto a las emisiones de CO 2 pueden ayudar a mitigar el cambio climático

35 ENERGÏAS RENOVABLES BIOMASA Bioenergy in Brazil Luiz Augusto Horta Nogueira Universidade Federal de Itajubá Minas Gerais - Brazil INTERNATIONAL SEMINAR ON BIOENERGY AND SUSTAINABLE DEVELOPMENT FAO/UNAM/ANES/LAMNET Morelia, 2003

36 Bioenergy in Brazil Contents Brazil: background Brazil: background Brazil: energy and bioenergy data Brazil: energy and bioenergy data Traditional and innovative uses of bioenergy Traditional and innovative uses of bioenergy Modern bioenergy systems in Brazil Modern bioenergy systems in Brazil Biofuels Biofuels Electricity from biomass Electricity from biomass Iron production based on charcoal Iron production based on charcoal Institutional aspects Institutional aspects Final comments Final comments

37 Brazil: background  Surface: 8.54 million km 2 ( 73% potentially arable)  Climate: mainly tropical wet  Population: 170 million inhabitants (~20% rural)  Life expectancy: 68.8 years  Illiteracy: 9.5%  Unemployment: 7%  GDP: US$504 billion 8% agriculture 35% industry 57% services  Income distribution 1% goes to 50% poorest 13% goes to 1% richest

38 Brazil: energy balance syntesis 0 20 40 60 80 100 120 140 160 198519871989199119931995199719992001 Other renewable Sugar cane products Fuelwood Hydraulic Other non-renewable Natural gas Petroleum million tep 0% 20% 40% 60% 80% 100% 198519871989199119931995199719992001 Other renewable Sugar cane products Fuelwood Hydraulic Other non-renewable Natural gas Petroleum Source: BEN/MME, 2002

39 Brazil: bioenergy demand 0 10000 20000 30000 40000 50000 19851989199319972001 1000 tep Ethanol Charcoal Industrial by-products Bagasse Fuelwood Source: BEN/MME, 2002 Biofuels are becoming “modern” and diversified

40 Brazil: bioenergy demand Source: BEN/MME, 2002 Sectorial demand Industrial demand 0 10000 20000 30000 40000 19851989199319972001 1000 tep Industry Transport Agriculture Services Residential 0 5000 10000 15000 20000 25000 19851989199319972001 1000 tepFood and beverage Pulp and paper Ferrous metals industry Ceramics Other

41 Brazil: bioenergy demand Source: BEN/MME, 2002 Evolution of demand with GNP Evolution of demand with population 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 1984198719901993199619992002 tep/1000 US$ fuelwood and charcoal/GNP ethanol and bagasse/GNP

42 Brazil: energy balance trends From the past decades to the current situation, one observes that:  biofuels represents about 1/3 of total energy demand in Brazil  due to urbanization, fuelwood as fuel for cooking in households is losing importance  modern bioenergy is increasing its role in industry and transportation, mainly from sugarcane  even with the partial recovery of conventional fossil fuels in the Brazilian energy matrix, biofuels will keep a significant share

43 Traditional and Innovative uses of Bioenergy Although modern bioenergy tends to displace the traditional one, this trend should be supported by proper social, environmental and technical guidelines...

44 Woodfuels demand vs. GNP per capita Source: WEIS/FAO, 1998 The two worlds of bioenergy...

45 Biofuels for automotive engines (ethanol, ethanol blends and biodiesel) Power generation using fuelwood, bagasse and other residues (IPP and cogeneration) Iron and steel production using charcoal from forestry Modern bioenergy systems in Brazil

46 Alcohol from sugar cane Basic data  4,5 million ha planted for cane (0.8% of agricultural land)  55% of cane is crushed for ethanol in more than 300 mills  the recent harvest of 300 million ton is producing about 13 billion liters of ethanol, 60% in São Paulo State  about 610 thousand people work directly in ethanol and sugar production

47 Alcohol from sugar cane Technical parameters  Average productivity (in São Paulo) agriculture :70 ton/ha industry : 85 liters/ton  Bagasse production (with 50% moisture, per ton of cane) total:250 kg/ton cane surplus:  A typical mill annually processes 1 million ton of cane and costs about US$25 million up to 30% plus 140 kg as tops and leaves (“barbojo”)

48 Alcohol from sugar cane Evolution Proalcool: National Alcohol Program, launched in 1975 Started with limited fleet  converted motors and blends with gasoline  ethanol new cars (since 1979) After some years of low performance, the interest in ethanol returns Source: ANFAVEA, 2002 1.4% 4.3%

49 Alcohol from sugar cane Brazilian automotive fuels Nowadays in Brazil, in the gas stations there are only two different fuels for Otto motors: Gasohol (sold as regular (IAD 87) and super (IAD 91)) Hydrous ethanol (94.5 %) The anydrous ethanol content in gasohol varies according to availability Source: BEN/MME, 2002 Ethanol content in gasohol

50 Alcohol from sugar cane Energy balance in ethanol production This agroindustry is very efficient, mainly due to the high photosynthetic efficiency of sugar cane, by-products availability and residues recycle Source: Macedo, 2002

51 Alcohol from sugar cane Agrochemicals demand Source: Macedo, 2002 Production costs In mills of good performance from São Paulo State, ethanol production costs are under US$ 0,20 per liter (ex-taxes)

52 Alcohol from sugar cane Ethanol prices Source: ANP,2003 Ethanol and oil prices at producer gate (ex-taxes) Ethanol/gasohol prices ratio in gas stations

53 Alcohol from sugar cane New trends - Diversification many schemes integrating energy and food (sugar, grains and meat) have been proposed Source: Silva e Nogueira, 2001

54 Alcohol from sugar cane New trend Flexfuelcars Make possible the use of any blend of gasoline-ethanol in the same engine, with good performance and under the allowed emission limits 1 st Brazilian flexfuel vehicle, in the market on March 2003 Source: VW Brasil, 2003

55 Alcohol from sugar cane  Sustainability  Related questions... Pre-harvest burning ban and “barbojo” use Mechanical harvest expansion With a good energy balance, relatively low use of chemicals, competitive prices and social acceptance, ethanol fuel production from cane is an example of a real sustainable bioenergy system.

56 New Biofuels in Brazil  Biodiesel Brazil is a large oil seeds producer (50 Mton of soybean in 2003), so there is great interest in developing methyl or ethyl esters for fossil diesel substitution. Some tests have been done and a Brazilian specification has been proposed. High costs remain a problem. Alcohol-Diesel blends Some experiences have been carried out (buses in Curitiba) using blends of diesel with up 8% of ethanol and a co-solvent. No conclusive results yet.

57 Electricity from biomass  Steam plants fuelled by wood were the first prime movers for power generation in Brazil, early replaced by hydro stations  Nowadays, new routes to use biomass solid fuels in power generation seem to be feasible and attractive  Current possibilities... Utility generation X Self production Utility generation X Self production Steam cycles X Gasified biomass cycles Steam cycles X Gasified biomass cycles Single cycle X Cogeneration Single cycle X Cogeneration Planted biomass X Residues utilization Planted biomass X Residues utilization

58 Electricity from biomass  In the industrial context In this situation, the biomass use for power generation is increasing in Brazil, aiming to produce electricity up to self sufficiency or with low surpluses. The cycle is selected just for power or for cogeneration. As fuel, always is burned residues (bagasse, wood industry residues, rice husks or cellulosic black liquor).  As IPP or Utility Power generation In this context bioenergy for power remains a possibility, depending basically on the availability of cheap fuels or good tariffs.

59 Electricity from biomass Total installed capacity 83,420 MWe Thermal installed capacity 15,400 MWe Power Plants (all kinds) Thermal Power Plants Source: ANEEL, 2003

60 Electricity from biomass Biomass Power Plants 2,400 MW Source: ANEEL, 2003

61 Electricity from biomass Biomass Power Plants (examples) Sugar mills Burning bagasse as fuel in steam cogeneration schemes, with capacities ranging from 5 to 60 MW, the power production in such plants has been improved as the steam condition increases, allowing high surplus of energy to be exported to the grid. These systems have been designed and built in Brazil, fostering the associated industry. Prof. Moreira from CENBIO estimated around 3,8 GW as the total potential to be developed in conventional cogen systems in this sector. The capacity costs vary from 600 to 1200 US$/kW.

62 Electricity from biomass Biomass Power Plants (examples) Sawmills With capacities going from 1 to 30 MW, many small steam plants have been built associated to sawmills, generating power and useful waste heat. They usually operate interconnected to the grid, using their own wood residues or taking from other neighbour sawmills. Madeireira S.J. do Rio Claro 9 MW, ~ 66 GWh/year (85% sold to utility), capital cost of approx. US$ 7 million Source: Koblitz, 2003

63 Electricity from biomass Biomass Power Plants (examples) Rice mills Mainly located in the South of Brazil. Some rice mills are recently using their residues (rice husks) to produce power. One example, Indústria de Alimentos Zoeli, in Uruguaiana, has 8 MW as installed capacity, exporting 6 MW to the utility. The investment was about US$ 4 million. Two Brazilian EPC companies, Koblitz and Brennand, are very active in this field, with more than 1 GW of installed/designed biomass thermal plants.

64 Electricity from biomass New possibilities in Biomass Power Plants Reciprocating Stirling Engine Unit in test at UNIFEI (in co- operation with Technical University of Denmark), in commissioning, to be fuelled with wood residues, 28.5 kW e, 4 cylinders, 1010 rpm

65 Electricity from biomass New possibilities in Biomass Power Plants Integrated Biomass Gasification and Gas Turbine Experimental Unit at UNIFEI, with fluidized bed gasifier, designed for bagasse, 245 kW th, approx. 40 kW el, 75% hot efficiency

66 Iron production based on charcoal  in Brazil, since 1920 steel has been produced using charcoal  7,8 million ton of pig iron were produced in 2001 using charcoal from eucaliptus planted forests  about 240 thousand people work directly in forestry and charcoal production related to metals industry Source: Campos, 2002 Basic data

67 Iron production based on charcoal Source: Campos, 2002 Technical parameters  Apparent density (for eucaliptus) wood in piles:0,62 ton/stereo charcoal : 0,25 ton/m 3  Charcoal from wood conversion ratio (typical) 0,50 m 3 charcoal per fuelwood stereo  Charcoal specific consumption in iron ore reduction 2,9 m 3 charcoal per pig iron ton

68 Iron production based on charcoal Source: ABRACAVE, 2002 Evolution of charcoal use and production charcoal use charcoal production

69 Iron production based on charcoal Source: Couto, 2002 Forestry for energy  In Brazil about 4.8 million ha are covered with planted trees. For energy, mainly eucaliptus is adopted  The selected Eucaliptus species are Camaldulensis, Grandis, Cloesiana, Urophylla and Pellita, among other  There is good expertise in forestry. Aiming to produce charcoal, about 50 thousand ha are planted every year for replacement of aged forests, in Minas Gerais State dry fuelwood productivity: typical: 9 ton/ha.year best values: 14 ton/ha.year

70 Iron production based on charcoal Source: Campos, 2002 Impact of forestry for energy Besides the absence of sulfur and related problems, charcoal in steel mills has an important environmental effect: per each ton of steel produced, the charcoal use sequester about 16,4 ton of CO 2, while for coke 1,65 ton of CO 2 is added to atmosphere

71 Iron production based on charcoal Carbonization process Traditional kilns 4,4 ton wood/ton charcoal Source: Campos, 2002 Modern kilns 3,6 ton wood/ton charcoal

72 Iron production based on charcoal Source: CNPM/EMBRAPA, 2001 The dark side of charcoal production Although in Minas Gerais State, due to environmental restrictions, almost just planted trees are cut for charcoal production, in Northern Brazil the expansion of pig iron production has caused serious damage to the Amazonic forest Piquiá, 1984Piquiá, 2000

73 Iron production based on charcoal The dark side of charcoal production Charcoal production is generally associated to very bad working conditions, children labour and slavery. These worrying features are not intrinsic to charcoal production. In many cases they were eliminated.

74 Institutional aspects Even without a clear definition of an institution responsible for bioenergy promotion and monitoring in Brazil, all mentioned programs have been granted a strong assistance from the Brazilian government, both through financial and tax special schemes, and R&D support. However, the lack of continuity in this assistance is a frequent complain. Examples of the government role could be given as the implementation of Proalcool and the establishment of energy forests by the FISET scheme.

75 Institutional aspects A recent initiative in supporting bioenergy is the PROINFA - Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica (Law 10.438, 2002), aiming to promote the construction of power plants using renewable energy, with 15 years PPA´s assured for Eletrobrás. Particularly for biomass, PROINFA proposed to add 1100 MW (7 TWh/year) until 2006 and more 6500 MW (40 TWh/year) until 2016, reaching with renewable sources about 10% of the incremental capacity. A preliminary suggestion for biomass electricity supply tariff is about 48 US$/MWh.

76 Final comments  In the Brazilian energy matrix, modern and conventional bioenergy have an important share  Bioenergy played and will be playing an essential role in getting sustainability for the Energy Sector, as could be seen in the alcohol program, in several power plants fuelled by biomass and in iron production using charcoal  The Government support and assistance is crucial for developing bioenergy  It is very important to consider the social impacts and environmental constraints to develop sound bioenergy systems

77 Relative value of area to be annually reforested to offset 15% of expected reduction in carbon emission of Annex I countries Annex - Forestry for bioenergy and climate change

78 Passive and active carbon fixation in forests 0 50 100 150 200 250 300 010203040506070year Forest only for carbon sequestration Accumul. total, Forest for energy Above ground, Forest for energy Below ground, Forest for energy ton dry matter/ ha Annex - Forestry for bioenergy and climate change

79 Carbon substitution effect of wood energy 0 100 200 300 400 500 600 0102030405060708090 year t C/ ha/ year Carbon substitution as fuelwood Carbon sequestered below ground Carbon sequestered above ground MAI: 12 ton dry matter/ ha/ year rotation: 5 years Annex - Forestry for bioenergy and climate change

80 Comparison of forestry for carbon emissions curb in power generation Carbon sequestration and substitution Annex - Forestry for bioenergy and climate change

81 Sources of information  Main references from: Eucaliptus/woodfuel production: Couto, Laércio Charcoal production and use: Campos, Omar Power generation/gasification: Lora, Electo S. Sugarcane/alcohol: Macedo, Isaías Institutional aspects: Poppe, Marcelo  Some reference institutions: ABIOVE - Vegetable Oil Industry Association CENBIO - National Reference Center on Biomass CETEC - Technology Institute of Minas Gerais EMBRAPA - Brazilian Agricultural Research Corporation ÚNICA - Sugar and Alcohol Industry Association UNIFEI - Federal University of Itajubá