巴西：顆粒行業的前景及面臨的挑戰

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），有必要了解關於該市場的能源特性、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，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、商業和工業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，農林業廢棄物如甘蔗渣和鋸屑（松樹和桉樹）用於生產顆粒。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並且呈現低水分含量，使其能夠在燃燒期間增加效率。制粒后形成的規則的圓柱幾何形狀能夠用於在各種工業系統自動進料，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。它們存儲空間小並且具有高能量密度。

它們主要應用於產生熱能，但它們也可以用作工業或發電廠中發電的燃料。此外，木屑顆粒服務於小動物，替代貓砂，因為它們的吸附特性。

顆粒的使用有利於環境，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於能源生產的國家，佔世界使用量的16％。由於高度密集的森林和甘蔗種植，巴西的南部和東南部地區農林生物質的能源生產潛力最高。

巴西是一個農業國家，每年都會產生大約3.3億噸的生物質廢棄物，由於低密度、低熱值和高水分含量等特徵，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，並非所有農林生物質都適合生產顆粒，主要取決於殘餘灰分的礦物元素。例如，稻草秸稈具有高達15％的灰分含量，並且估計高於4％被認為不適合燃燒，這是由於二氧化硅含量高，可能引起燃燒器的腐蝕和過度磨損。在評估農業廢棄物，如稻草、甘蔗渣、椰子殼等之後，發現它們有產生熱能的潛力。然而，這些都有灰分含量高於0.7％的非住宅使用限制，如歐洲標準ISO 17225-6（ISO，2014）所規定的非木屑顆粒。

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的主要參與者之一，需要更可靠和準確的顆粒市場數據。

方法論

巴西的生物質顆粒市場的官方數據很少。因此，為了掌握更多數據，於2015年5-7月對19個顆粒生產者（生產+準備生產+停產）和巴西顆粒行業協會（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，啟動年份和行業的當前狀態，以完成2014年顆粒圖。

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

結論

問卷調查結果如表2所示。發現了這些行業的特徵，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相對年輕，始於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發生在三十五年前，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）；用於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，因為還有一些可製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域分佈。

根據圖1，顆粒生產的區域分佈不均勻。 目前，巴西顆粒行業（約81.4％）的大部分生產集中在南部，分佈在巴拉那州（PR）、聖卡塔琳娜州（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聖保羅州（SP）生產的。

「2014顆粒地圖」顯示了巴西的顆粒生產分佈（圖2）。南方和東南地區集中了巴西的木材加工行業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，所有活躍顆粒生產者都來自巴西的農林業。

圖2 2014年巴西顆粒生產行業狀況。

對於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數據顯示，巴西顆粒生產商使用的設備是小型的，產能低。

圖3 巴西農林複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，國內製粒設備的製造商處於技術過渡階段，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，原材料運輸到工廠、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低競爭力和高度閑置的其他因素。

巴西的顆粒生產企業，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％。這項研究發現，2014年巴西這種可再生燃料的產量為49,390,噸。這一產量大於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於缺乏國內需求，缺乏對顆粒使用的利益和優勢的了解，也因為市場仍處於發展階段。

大多數巴西顆粒廠（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。 這些考慮了整個監管鏈，確保從原材料生產到最終消費者的可追溯性。大多數國內設備沒有達到ISO 17225-2和ISO 2014的質量標準。這就是為什麼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，高成本和生產規模被視為挑戰。更高的生產、更好的質量和更低的成本是這些生產者實現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：

（a）缺乏對顆粒優點的了解---即更有效的能量解決方案；

（b）巴西顆粒行業剛起步，國內市場仍處於發展階段；

（c）巴西顆粒生產商正在根據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、麵包店、酒店、水上公園、游泳館、油漆爐、食品行業、電鍍、洗衣店、輪胎翻新和塑料行業的供熱發電。根據所調查的生產者，這些消耗大約佔95％的國內生產。巴西市場還出現其他顆粒應用，如顆粒替代傳統的「貓砂」，占剩餘（5％）的國內顆粒產量。

為了鞏固和擴大巴西顆粒行業的前景，必須增加顆粒需求，加強生產者協作，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提供資金資助，類似於其他能源。表4顯示了鞏固和促進顆粒行業增長的系統化戰略。這是結合調查的顆粒生產公司，以及國內和國際顆粒行業發展趨勢進行分析的。基於這些分析，確定最重要的因素：確定行動重點，指導努力克服技術挑戰，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展的戰略行動計劃。

必須要善用現有的一些機會，使顆粒在國家能源結構中佔據更大的供熱發電比例。建立國家固體廢物政策（BRASIL，2010），鼓勵發展環境管理，提高生產過程固體廢物資源再利用。因此，我們更感興趣於農林生物質廢物的資源化利用，將其制粒或壓塊成生物燃料。195個國家在巴黎氣候變化大會（COP21）上籤署了全球氣候變化協議，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清潔、可再生和可持續能源挑戰。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。顆粒易於運輸和處理，應加強顆粒燃燒器在食品加工行業的的應用（例如比薩店和麵包店）。在大型城市，如聖保羅，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，影響行業競爭力，必須要解決。

企業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。至於電價高昂，企業是通過對顆粒廠的內部設計解決，避免不必要的能源開支。還有許多挑戰必須要細化，例如缺乏顆粒質量的監管標準，這可以通過歐洲質量標準ISO 17225-2和ISO 2014來解決。