巴西：顆粒行業(yè)的前景及面臨的挑戰(zhàn)

　　摘要

　　木屑顆粒是由農林廢棄物如甘蔗渣、木屑和刨花等生產的生物燃料。它們是低水分的壓縮生物燃料，燃燒效率高、容易處理的、高能量密度的天然產物。為了研究巴西的顆粒機會（包括生產和銷售情況），有必要了解關于該市場的能源特性、技術、價格和前景等信息。因此，本文旨在組織和提供這些信息，使人們能夠把握這一市場的基本情況，加大對生物燃料行業(yè)的投資；主要是通過增加該國大量的農林廢棄物價值。結果顯示，這是一個年輕的行業(yè)，有16個顆粒廠，2014年生產49，390噸顆粒，但僅利用其年生產能力的25.5％。

　　簡介

　　木屑顆粒作為能量來源在家用、商業(yè)和工業(yè)供熱中的使用越來越廣泛。木材是顆粒的主要原料，但不是唯一的。在巴西，農林業(yè)廢棄物如甘蔗渣和鋸屑（松樹和桉樹）用于生產顆粒。然而，還在研究其他，如使用象草（狼尾草）和黑荊樹作為原料。這些類型的生物質可以通過制粒過程壓縮并且呈現(xiàn)低水分含量，使其能夠在燃燒期間增加效率。制粒后形成的規(guī)則的圓柱幾何形狀能夠用于在各種工業(yè)系統(tǒng)自動進料，例如在住宅加熱器。

　　在這種情況下，顆粒脫穎而出，因為它們是很容易處理的天然產品。它們存儲空間小并且具有高能量密度。

　　它們主要應用于產生熱能，但它們也可以用作工業(yè)或發(fā)電廠中發(fā)電的燃料。此外，木屑顆粒服務于小動物，替代貓砂，因為它們的吸附特性。

　　顆粒的使用有利于環(huán)境，是一種低碳能源，即幾乎所有燃燒釋放的二氧化碳都能在植物生長中被回收。巴西是最多使用生物質用于能源生產的國家，占世界使用量的16％。由于高度密集的森林和甘蔗種植，巴西的南部和東南部地區(qū)農林生物質的能源生產潛力最高。

　　巴西是一個農業(yè)國家，每年都會產生大約3.3億噸的生物質廢棄物，由于低密度、低熱值和高水分含量等特征，導致這些都不是理想能源。這些負面性質阻礙其使用，導致高運輸成本，處理和儲存困難以及低能量密度。巴西具備顆粒生產能力，前提是要利用其大量的可用農林廢棄物。

　　然而，并非所有農林生物質都適合生產顆粒，主要取決于殘余灰分的礦物元素。例如，稻草秸稈具有高達15％的灰分含量，并且估計高于4％被認為不適合燃燒，這是由于二氧化硅含量高，可能引起燃燒器的腐蝕和過度磨損。在評估農業(yè)廢棄物，如稻草、甘蔗渣、椰子殼等之后，發(fā)現(xiàn)它們有產生熱能的潛力。然而，這些都有灰分含量高于0.7％的非住宅使用限制，如歐洲標準ISO 17225-6（ISO，2014）所規(guī)定的非木屑顆粒。

　　在巴西使用農林廢棄物的可行性是受運輸成本影響，包括距離和收集物流。當顆粒成為全球貿易的商品后，巴西開始成為農林生物質行業(yè)的主要參與者之一，需要更可靠和準確的顆粒市場數(shù)據(jù)。

　　方法論

　　巴西的生物質顆粒市場的官方數(shù)據(jù)很少。因此，為了掌握更多數(shù)據(jù)，于2015年5-7月對19個顆粒生產者（生產+準備生產+停產）和巴西顆粒行業(yè)協(xié)會（ABIPEL）成員進行調查。目標是了解生產者基本情況、生產能力、使用的技術、價格、主要原材料，啟動年份和行業(yè)的當前狀態(tài)，以完成2014年顆粒圖。

　　2014年的巴西顆粒圖，生產行業(yè)分為四種類型。正在生產的企業(yè)，表明正常生產顆粒的公司。準備運營的行業(yè)，代表已經(jīng)準備好生產的設備，但目前不生產的公司。停產企業(yè)，代表已經(jīng)停用其設備，不再生產顆粒的企業(yè)。最后，那些仍在建設中企業(yè)。

　　結論

　　問卷調查結果如表2所示。發(fā)現(xiàn)了這些行業(yè)的特征，如生產能力、技術和顆粒生產中使用的主要原材料。

　　可以推斷，巴西的農林生物質顆粒行業(yè)相對年輕，始于2004年開始，有巨大的擴張潛力。在歐洲和北美，這種可再生燃料的出現(xiàn)發(fā)生在三十五年前，在70年代末，解決石油危機。因此，與主要生產國相比，巴西的顆粒市場時間相差約為二十五年。這種延遲的影響可以看出，雖然生產量低（表1）；用于生產顆粒的國內技術（表2），都是從動物飼料生產過渡的; 而且這種生物燃料在國內市場上的低使用率，導致了行業(yè)的閑置。

表1  2014主要顆粒生產國產量

表2  巴西農林生物質顆粒產業(yè)調查問卷匯總表。

　　2004年在巴西只有2家公司生產顆粒，而目前有16家。對可再生能源替代資源的需求增加，替代石油及其產品，使全球顆粒市場擴張。

　　據(jù)估計，從2004-2014年，巴西每年的生產量增長4％，可能更高，因為還有一些可制成顆粒的農林廢棄物尚未被商用。

　　本研究中顆粒生產商，在巴西的19家公司都是使用木材廢料（松樹鋸屑）作為其主要原材料。

圖1 2014年巴西顆粒產量的區(qū)域分布。

　　根據(jù)圖1，顆粒生產的區(qū)域分布不均勻。 目前，巴西顆粒行業(yè)（約81.4％）的大部分生產集中在南部，分布在巴拉那州（PR）、圣卡塔琳娜州（SC）和南里奧格蘭德州（RS）。約18.6％的巴西顆粒是在巴西東南部圣保羅州（SP）生產的。

　　“2014顆粒地圖”顯示了巴西的顆粒生產分布（圖2）。南方和東南地區(qū)集中了巴西的木材加工行業(yè)73％的廢棄物，該國種植竹子的比例最高，為84.6％（IBÁ，2015）。因此，在這些地區(qū)，所有活躍顆粒生產者都來自巴西的農林業(yè)。

圖2 2014年巴西顆粒生產行業(yè)狀況。

　　對于巴西使用的制粒技術，可以推斷，57.9％使用國家設備，其技術含量較低，因此生產率較低，如圖3所示。類似地，表3數(shù)據(jù)顯示，巴西顆粒生產商使用的設備是小型的，產能低。

圖3  巴西農林復合生物質顆粒生產與閑置。

表3  巴西與其他主要顆粒生產國產能對比。

　　此外，顆粒生產商報告說，國內制粒設備的制造商處于技術過渡階段，從動物飼料制粒到生物質顆粒，適應農林生物質的物理和化學特性。除了技術問題，原材料運輸?shù)焦S、顆粒到消費者或港口的高物流成本，還有巴西的電力成本，高達美國的四倍（48.00美元/兆瓦時），是造成巴西顆粒行業(yè)低競爭力和高度閑置的其他因素。

　　巴西的顆粒生產企業(yè)，如果按照每天運行8小時的話，生產能力約為193，650 噸/年，但目前的產量只有這個的25.5％。這項研究發(fā)現(xiàn)，2014年巴西這種可再生燃料的產量為49,390,噸。這一產量大于IBÁ（2015年）和Lamers等人估計的產量。在過去四年中，產能利用率的百分比有所下降（圖3），這種高度的閑置是由于缺乏國內需求，缺乏對顆粒使用的利益和優(yōu)勢的了解，也因為市場仍處于發(fā)展階段。

　　大多數(shù)巴西顆粒廠（79％）的顆粒產能為0.5-4.0噸/小時。這些技術問題限制了國內顆粒的使用，國內市場不發(fā)達。除此之外，許多國家如瑞典、奧地利、德國、美國和加拿大，已經(jīng)制定了嚴格的質量、儲存、運輸和農林顆粒燃燒標準。 這些考慮了整個監(jiān)管鏈，確保從原材料生產到最終消費者的可追溯性。大多數(shù)國內設備沒有達到ISO 17225-2和ISO 2014的質量標準。這就是為什么他們不能獲得質量標準，不能進入歐洲市場。因此，很少有受訪公司與這個消費市場合作。

　　這些生物燃料在巴西市場的銷售價格，每噸480,00至600,00雷亞爾（巴西免費港口）。在顆粒生產中，高成本和生產規(guī)模被視為挑戰(zhàn)。更高的生產、更好的質量和更低的成本是這些生產者實現(xiàn)最有利可圖的出口市場的關鍵。

　　近年來，巴西顆粒生產的停滯不前歸結以下三個主要因素：

　?。╝）缺乏對顆粒優(yōu)點的了解---即更有效的能量解決方案；

　?。╞）巴西顆粒行業(yè)剛起步，國內市場仍處于發(fā)展階段；

　?。╟）巴西顆粒生產商正在根據(jù)歐洲出口所需的認證標準進行調整。目前，主要應用針對比薩店、面包店、酒店、水上公園、游泳館、油漆爐、食品行業(yè)、電鍍、洗衣店、輪胎翻新和塑料行業(yè)的供熱發(fā)電。根據(jù)所調查的生產者，這些消耗大約占95％的國內生產。巴西市場還出現(xiàn)其他顆粒應用，如顆粒替代傳統(tǒng)的“貓砂”，占剩余（5％）的國內顆粒產量。

　　為了鞏固和擴大巴西顆粒行業(yè)的前景，必須增加顆粒需求，加強生產者協(xié)作，制定質量標準，促進高效率和高技術含量的設備進口，主要是政府為農林生物質行業(yè)提供資金資助，類似于其他能源。表4顯示了鞏固和促進顆粒行業(yè)增長的系統(tǒng)化戰(zhàn)略。這是結合調查的顆粒生產公司，以及國內和國際顆粒行業(yè)發(fā)展趨勢進行分析的?；谶@些分析，確定最重要的因素：確定行動重點，指導努力克服技術挑戰(zhàn)，為巴西的顆粒市場提供增長機會。

表4 促進巴西生物質顆粒市場發(fā)展的戰(zhàn)略行動計劃。

　　必須要善用現(xiàn)有的一些機會，使顆粒在國家能源結構中占據(jù)更大的供熱發(fā)電比例。建立國家固體廢物政策（BRASIL，2010），鼓勵發(fā)展環(huán)境管理，提高生產過程固體廢物資源再利用。因此，我們更感興趣于農林生物質廢物的資源化利用，將其制?；驂簤K成生物燃料。195個國家在巴黎氣候變化大會（COP21）上簽署了全球氣候變化協(xié)議，將在21世紀向低碳能源過渡，使用農林生物質能夠應對新的挑戰(zhàn)清潔、可再生和可持續(xù)能源挑戰(zhàn)。然而，制定生物燃料生產者和消費者的標準、法律和激勵政策是必要的，如美國和瑞典。這些國家為購買木質顆粒設備提供補貼和免稅，這是使用石油或天然氣所沒有的。顆粒易于運輸和處理，應加強顆粒燃燒器在食品加工行業(yè)的的應用（例如比薩店和面包店）。在大型城市，如圣保羅，貨運卡車在早上限行幾個鐘，可以用顆粒燃料爐來替代那些使用木柴或天然氣的爐子。巴西物流成本高，影響行業(yè)競爭力，必須要解決。

　　企業(yè)都知道在短期內沒有解決這些問題。因此，他們在靠近港口和原材料的地方建立廠房，降低運輸成本。至于電價高昂，企業(yè)是通過對顆粒廠的內部設計解決，避免不必要的能源開支。還有許多挑戰(zhàn)必須要細化，例如缺乏顆粒質量的監(jiān)管標準，這可以通過歐洲質量標準ISO 17225-2和ISO 2014來解決。