Biomass supply chain analysis with densified waste

Abstract

The possibility to vary the energy matrix, thus reducing the dependency on fossil fuels, has amplified the acceptance of biomass as an alternative fuel. Despite being a cheap and renewable option and the fact that Brazil is a major producer of waste from agriculture and forestry activities, the use of these materials has barriers due to its low density and low energetic efficiency, which can raise the costs of its utilization. Biomass densification has drawn attention due to its advantage in comparison to in natura biomass due to its better physical and combustion characteristics. The objective of this paper is to evaluate the impact of biomass densification in distribution and transport costs. To reach this objective, a mathematical model was used to represent decisions at a supply chain that coordinates the purchase and sale of forestry and wood waste. The model can evaluate the options to deliver biomass through the supply chain combining demand meeting and low cost. Results point to the possibility of an economy of 60% in transport cost and a reduction of 63% in the required quantity of trucks when densified waste is used. However, costs related to the densifying process lead to an increase of total supply costs of at least 37,8% in comparison to in natura waste. Summing up, the viability of biomass briquettes industry requires a cheaper densification process.

A possibilidade de diversificação da matriz energética, com redução da dependência dos combustíveis fósseis, tem ampliado a aceitação da biomassa como opção de energia alternativa. Apesar de ser uma fonte barata e renovável e o Brasil ser um grande produtor de resíduos de origem agrícola e florestal, o aproveitamento desses materiais encontra barreiras devido à baixa densidade e ao baixo rendimento energético, que podem elevar o custo para sua utilização. A densificação da biomassa tem chamado a atenção devido à superioridade sobre a biomassa in natura em relação às características físicas e de combustão. O objetivo deste trabalho é avaliar o impacto da densificação da biomassa na distribuição e nos custos de transporte. Para alcançar esse objetivo foi utilizado um modelo matemático para representar as decisões em uma rede que intermedia a compra e a venda de resíduos madeireiros, tomada como estudo de caso. Os resultados indicam a possibilidade de economia de até 60% nos custos de transporte e redução de até 63% na quantidade de veículos ao se trabalhar com os resíduos densificados. No entanto, os custos com o material densificado elevaram os custos totais de abastecimento no mínimo em 37,8% em relação aos resíduos in natura.