Producción de carbón vegetal: retos y oportunidades

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Producción de carbón vegetal: retos y oportunidades

por Jehan de Albuquerque

24 de abril de 2019

Producción de carbón vegetal: retos y oportunidades

Brasil es el mayor productor mundial de carbón vegetal, llegando a la marca de más de 5,2 millones de toneladas producidas y consumidas en el año 2017, según Balanço Energético Nacional 2018

Brasil es el mayor productor mundial de carbón vegetal, llegando a la marca de más de 5,2 millones de toneladas producidas y consumidas en el año 2017, según el Balance Energético Nacional 2018. El carbón vegetal representa el 8% de toda la matriz energética del país.

Entre los principales consumidores de carbón vegetal en el país se destaca la industria siderúrgica, que consume más del 90% de toda la producción nacional. Y es en este punto que identificamos los grandes retos y oportunidades del sector. Según el Centro de Gestión y Estudios Estratégicos (CGEE), aun siendo el segmento que más consume carbón vegetal en Brasil, este consumo representó cerca del 35% de la demanda del sector en la última década. Los otros 65% fueron abastecidos por otras fuentes de energía, como el carbón mineral y el coque.

Evaluando de manera rápida, pueden ser citadas tres razones principales para que la industria siderúrgica aún consuma más carbón mineral que carbón vegetal: oferta, costo-beneficio y calidad (potencial energético). En resumen, es necesario aumentar la producción, reducir los costos operativos y mejorar la calidad del producto. Todo ello de forma sostenible y respetando todas las leyes y normas de preservación ambiental.

La evolución y maduración del mercado brasileño, junto con una mayor fiscalización de las condiciones de trabajo, han hecho que la producción de carbón vegetal, hasta entonces considerada una actividad marginal, entre en una ruta de desarrollo que permaneció adormecida durante décadas. El carbón, como materia prima, es un producto de bajo valor agregado. Las empresas han percibido que producir carbón dentro de estándares de calidad y seguridad es una tarea costosa.

El rendimiento madera/carbón es bajo y el precio del m³ o tonelada en el mercado está siempre coqueteando con lo inviable. El costo es muy sensible a cualquier inversión, cualquier mejora o adecuación tiende a hacer el precio del producto final oscile hacia arriba. En ese momento, se plantea la cuestión de la planificación, ejecución, control, mejoras, que pueden reducir el costo del producto y hacerlo más competitivo con relación a sus competidores directos.

Para atender a los puntos citados se hace necesario actuar en toda la cadena productiva, desde la calidad de la madera utilizada como materia prima en la producción de carbón, hasta el flujo de la producción, pasando por todo el proceso productivo.

Madera de calidad y a la medida

Actualmente, más del 80% de la madera usada en la producción de carbón vegetal viene de bosques sembrados, lo que es un punto muy positivo, pues disminuye la presión sobre los bosques nativos y permite realizar acciones para potenciar la calidad de la madera. Entre estas acciones se destaca el mejoramiento genético de los clones que serán plantados.

Con el mejoramiento genético, se busca crear clones más productivos, o sea, con mayor rendimiento gravimétrico, mayor resistencia mecánica, mayor potencial energético, etc. Para mejorar estas características de calidad del carbón se destacan las siguientes características de la madera que pueden ser controladas y mejoradas con el mejoramiento genético: mayor densidad básica de la madera, mayor contenido de lignina, mayor índice de cristalinidad de la celulosa y menor proporción de núcleo/albura.

El desarrollo de clones específicos para productos específicos es un objetivo que necesita ser seguido incansablemente. Por años, la industria utilizó clones disponibles en el mercado, por el simple hecho de que tenían alta productividad. Sin embargo, eran clones desarrollados por la industria de celulosa y papel, cuya característica de la madera demandada es diferente de la madera usada por el sector del carbón, de muebles, etc. El refinamiento del proceso ha requerido clones con características específicas para atender fines específicos.

Disponibilidad de la madera y el abastecimiento de las plantas de carbonización

Otro punto importante es garantizar la disponibilidad de madera con tiempo de secado ideal en las plantas de carbonización. Un tiempo de secado bajo acarrea una madera con alto contenido de humedad. La madera con esta característica representa uno de los grandes obstáculos para la producción del carbón, con impacto directo en el tiempo de carbonización/enfriamiento, rendimiento gravimétrico y calidad del carbón.

En este escenario, es importante que exista una planificación de transporte de madera integrada con la cosecha. Siendo así, un sistema de stock integrado entre campo y patio, con total rastreabilidad de la madera y con una proyección de consumo de las plantas, facilita mucho esa tarea. Por medio de la proyección de consumos de cada planta de carbonización y los stocks actualizados de patio, campo y bosques en punto de corte, es posible confrontar esas informaciones y generar una planificación de corte y transporte mucho más asertiva, minimizando así la ociosidad de los hornos por falta de madera para carbonizar.

Gestión, seguimiento y optimización del proceso productivo

Sin embargo, de nada sirve invertir solamente en la calidad de la madera y en la planificación de abastecimiento de las plantas, pues para obtener alta productividad en la producción de carbón vegetal se debe buscar constantemente perfeccionar el proceso productivo, ya que las fallas y las malas prácticas en el proceso son los grandes villanos de la productividad en este sector.

Entre las innumerables acciones a tomar se destacan la mejora en el acompañamiento de la carbonización. Todavía es común encontrar, principalmente en pequeños productores (pero también en medianos/grandes), métodos rudimentarios y empíricos, por ejemplo, la observación de la coloración y olor del humo para determinar las acciones a ser tomadas en el proceso (apertura o cierre de las entradas de oxígeno).

Para mejorar el control de la carbonización, los pequeños productores pueden implementar el control manual de pirometría. Los grandes productores, un sistema de supervisión con automatización de los hornos (con control automático de entrada de oxígeno), que depende también de la estructura y metodología disponibles para la producción de carbón.

Tiempo de enfriamiento de los hornos

Un gran reto del proceso de producción de carbón vegetal es la disminución del tiempo de enfriamiento de los hornos, pues esta es la fase más larga del ciclo de producción de carbón vegetal, llegando a representar el 65% del tiempo total del proceso.

Actualmente varias empresas del sector están invirtiendo en investigación y desarrollo de soluciones para la disminución del tiempo de enfriamiento de los hornos, incluso algunas ya han tenido óptimos resultados con “intercambiadores de calor” en hornos rectangulares, pero ésta sigue siendo un área de estudio con grandes oportunidades. Incluso para plantas de carbonización de gran tamaño, implementar sistemas de disminución del tiempo de enfriamiento (como intercambiadores de calor, por ejemplo), sigue siendo relativamente caro, ya que la mayoría de las plantas de carbonización existentes actualmente no disponen de gran infraestructura tecnológica, incluso muchas de ellas sin ni siquiera energía eléctrica.

Optimizar los costos de eliminación de gases de efecto invernadero

Al entrar un poco más a fondo en la cuestión ambiental, otro reto del sector es la eliminación de los gases emitidos en el proceso de carbonización.

Actualmente la forma más utilizada es el quemador de gases, un gran quemador conectado a los hornos con el objetivo de “quemar” el humo liberado en el proceso, eliminando gran parte de los gases generados en la carbonización de la madera y liberando, en su mayoría, gas carbónico y vapor de agua.

Sin embargo, la implementación de estos quemadores de humo aumenta considerablemente el costo de los hornos y, muchas veces, eso se convierte en un factor decisivo en la decisión de su implementación.

Por lo tanto, varias alternativas para la viabilidad de los costos de eliminación de los gases vienen siendo estudiadas, entre ellas el reaprovechamiento de los gases para la generación de energía eléctrica, que es una alternativa que viene siendo ampliamente investigada, con empresas presentando buenos resultados para el proceso.

Gestión de las licencias ambientales

En el tema ambiental, otro gran reto es controlar las licencias ambientales necesarias para la extracción de la madera y la producción/comercialización del carbón vegetal. En este caso, un sistema de información integrado con el registro forestal de la empresa es lo más indicado para auxiliar en esa tarea.

Rastreabilidad

La determinación del origen de la madera (bancal, especie, certificaciones, licencias y características de la madera) del stock de carbón es extremadamente importante, sin embargo, puede ser una tarea muy complicada cuando se utiliza madera de varios bancales en un mismo intervalo de tiempo, o cuando hay stocks antiguos de carbón o incluso cuando se realizan movimientos internos de stocks.

Muchas empresas identifican el origen de la madera de forma estimada, utilizando como único criterio el período en que el carbón fue producido. Pero esto puede traer complicaciones, ya que puede haber stocks de madera en los boxes de bancales diferentes e incluso dos o más bancales diferentes en el mismo box.

La forma ideal para garantizar la trazabilidad de la producción es tener un sistema de gestión integrado, donde sea fácil y rápido generar consultas específicas de cualquier etapa del proceso, siendo posible segregar el origen del material usado, ya sea madera propia o de terceros.

Flujo de la producción

Hay varios retos en el flujo de la producción, con destaque para tres:

  • Requisitos legales: son los requisitos de certificación de la madera y la legislación ambiental que necesitan ser atendidos antes de que la producción pueda ser vendida o incluso transferida.
  • Requisitos fiscales: son los requisitos para la emisión de las facturas de movimiento de material (ya sean de venta, transferencia, donación, etc.).
  • El control de salida de stock: en este aspecto, la dificultad está en determinar de forma asertiva cuál es el volumen/peso que está siendo expedido, pues actualmente una buena parte de las plantas de carbonización esparcidas por el país no tiene básculas de carretera y el volumen/peso se procede de forma estimada (a través del volumen de la carga de los camiones, por ejemplo). Sólo cuando la carga llega al destino final es que el volumen/peso se determina de forma más concreta, lo que exige acciones para ajustar los stocks de las plantas e incluso la emisión de nuevos documentos fiscales.

Consolidación de los datos operativos y de gestión para generar indicadores de desempeño

No se puede hablar de optimización de proceso sin hablar de indicadores de desempeño. Cuando se habla de producción de carbón vegetal, las empresas se enfrentan a un inmenso reto, que es conseguir consolidar esa información en tiempo hábil para la toma de decisiones. Esto se debe al hecho de que incluso dentro de una sola empresa puede haber producción extremadamente pulverizada, ya que las plantas de carbonización normalmente están dispersas geográficamente, además de que muchas de ellas no tienen un mínimo de infraestructura.

Este escenario proporciona óptimas oportunidades de desarrollo de sistemas móviles que faciliten la recolección y la consolidación de los datos operativos y de sistemas integrados con base de datos unificada para todas las plantas de carbonización de la empresa.

Conclusión

Se concluye que la producción de carbón vegetal es un sector consolidado en el mercado y que crece cada año, pero que todavía tiene grandes retos y oportunidades. Con la inversión correcta, puede generar excelentes resultados.

Entre las principales oportunidades se destacan: el Mejoramiento Genético; Planificación Integrada; Investigación e Innovación Tecnológica de Hornos; Mejoras de Proceso; Sistema de Información Integrado, Sistema Móvil de Recolección de Datos; Sistemas Autónomos.

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