Numele și prenumele absolventului: TODAȘCĂ (ILOVAN) LĂCRIMIOARA Programul de studiu : STUDIU UNIVERSITAR DE MASTERAT Specializarea: INGINERIA,… [619426]

UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ -NAPOCA
FACULTATEA DE INGINERIA MATERIALELOR ȘI A MEDIULUI

LUCRARE DE DISERTAȚIE

TODAȘCĂ (ILOVAN) LĂCRIMIOARA

CLUJ -NAPOCA 2 020

UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ -NAPOCA
FACULTATEA DE INGINERIA MATERIALELOR ȘI A MEDIULUI

LUCRARE DE DISERTAȚIE

TODAȘCĂ (ILOVAN) LĂCRIMIOARA

IULIE 20 20

UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ -NAPOCA
FACULTATEA DE INGINERIA MATERIALELOR ȘI A MEDIULUI
DEPARTAMENTUL INGINERIA MEDIULUI ȘI ANTREPRENORIATUL
DEZVOLTĂRII DURABILE

AVIZ
DIRECTOR IMADD

LUCRAREA DE DISERTAȚIE

Numele și prenumele absolvent: [anonimizat]: TODAȘCĂ (ILOVAN) LĂCRIMIOARA
Programul de studiu : STUDIU UNIVERSITAR DE MASTERAT
Specializarea: INGINERIA, DREPTUL ȘI ECONOMIA DEZVOLTĂRII DURABILE

Enunțul temei: Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

Conducător științific: ……..
Consultant: ……………………..

Data primirii temei: 05.12.2019
Data predării lucrării: 13.07.20 20

AVIZ
CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC ABSOLVENT: [anonimizat]

1

C U P R I N S

REZUMAT ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 3
ABSTRACT ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 4
INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 5
Oportunitatea și actualitatea temei de disertație ……………… ………………………….
Obiectivele lucrării de disertație ………………………………………………………………….
Capitolul 1. RESURSELE REGENERABILE DE ENERGIE ………………………….. …. 6
1.1. Resursele regenerabile de energie în lume și în Europa ……………………….
1.2. Clasificarea și descrierea resurselor regenerabile din România……………………….
1.3. Legislația românească privind resursele regenerabile în România……………………
Capitolul 2. STADIUL ACTUAL AL BIOMASEI LEMNOASE ………………… ……… 13
2.1. Evoluția biomasei… ……………………………………………………………
2.2. Biomasa lemn oasă – sursa de energie regenerabilă …………………………………..
2.3. Recoltarea și transportul masei lemnoase ……………………………………………
2.4. Valorificarea biomasei lemnoase exploatate …………………………………………
2.4.1. Procesarea reziduurilor de exploatare … ………………………………………
2.4.1.1. Deșeurile de lemn de foc ……………………………………………….
2.4.1.2. Peleți din lemn …………………………………………………………
2.4.1.3. Brichetele de rumeguș …………………………………………………
2.5. Avantajele utilizării biomasei lemnoase ………………………………………………
Capitolul 3. ANALIZA PROPRIETĂȚILOR FIZICO -CHIMICE A BIOMASEI
SOLIDE ……………………… ………………………….. ………………………….. ………………………… 23
3.1. Compozi ția fizico -chimic ă a biomasei …………. Eroare! Marcaj în document nedefinit.
3.2. Masa specific ă …………………….. …………………. Eroare! Marcaj în document nedefinit.
3.3. Umiditatea ………………………….. ………………… Eroare! Marcaj în document nedefinit.

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

2 3.4. Dimensiuni și caracteristici mecanice (transport, manevrabilitate, friabilitate, aglutinare)
………………………….. ………………………….. ………………… Eroare! Marcaj în document nedefinit.
3.5. Analiza elementar ă ………………………….. ……… Eroare! Marcaj în document nedefinit.
3.6. Raportul Carbon / Azot (C/N), Carbon / Hidrogen (C/H) Eroare! Marcaj în document
nedefinit.
3.7. Puterea calorifică ………………………….. …………. Eroare! Marcaj în document nedefinit.
3.8. Analiza primară (conținut volatile, carbon fix, inerte) ……………… Eroare! Marcaj în
document nedefinit.
3.9. Conținutul de metale grele
Capitolul 4. EVALUAREA PUTERII CALORICE A BIOMASEI
LEMNOASE ………………… ………………………….. ………………………….. ………………………. 28
4.1 Materiale și metoda …………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 30
4.2. Rezulate și discuții ………………………………………………………….
4.2.1. Puterea calorică a speciilor de foioase
4.2.2. Comparație între speciile energetie de fag și salcie
4.2.3. Puterea calorică a lemnului masiv de rășinoase
4.2.4. Puterea calorică a speciilor exotice
4.2.5. Puterea calorică a cojii
4.2.6. Puterea calorică a rămășițelor obținute din compozite
4.2.7. Puterea calorică a brichetelor și peleților
4.3. Estimarea puterii calorice a biomasei
Capitolul 5. EFECTELE ECONOMICE ȘI CONCLUZII FINALE ………….. ……….. 32
5.1. Efecte economice ……………… ………………………….. ………………………….. …………………. 32
5.2 Concluzii finale ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 34
BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 35

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

3

PRODUCȚIA DE BIOMASĂ PROVENITĂ DIN PĂDURILE DIN
JUDEȚUL BISTRIȚA -NĂSĂUD

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara

Universitatea Tehnică Cluj -Napoca, Facultatea de Ingineria Materialelor și a Mediului
Bulevardul Muncii 103 -105, 400641 Cluj -Napoca, România
lacry_yl@yahoo.com

REZUMAT
….

CUVINTE CHEIE:
…….

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

4

TITLE

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara

Technical University of Cluj -Napoca, Faculty of Materials and Environmental Engineering,
103-105 Muncii Avenue, 400641, Cluj -Napoca, Romania
lacry_yl@yahoo.com

ABSTRACT
…………………

KEYWORDS:
………………………………………. .

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

5

INTRODUCERE

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

6

Capitolul 1. RESURSELE REGENERABILE DE ENERGIE
1.1. Resursele regenerabile de energie în lume și în Europa

De la începutul anilor 90, biomasa a suscitat un viu interes în lumea întreagă, ca o
resursă de energie regenerabilă care poate avea o largă contribuție la dezvoltarea rurală și în
implementarea sistemelor de alimentare cu energie durabilă la nivel local, regional și global.
Biomasa este un termen generic care cuprinde o varietate de resurse, incluzând pe lângă
materiale lemnoase și reziduuri rezultate din procesele industriale de prelucrare a cherestelei,
recolte energetice, reziduuri agricole și reziduuri agroalimentare, îngrășăminte naturale precum
și deșeuri menajere. În prezent, biomasa contribuie cu un procent de 10 -14% la necesarul de
energie mondial. Cea mai mare utilizare, cca. 33% se întâlnește în țările în curs de dezvoltare,
unde predominant se f olosește sub forma arderii masei lemnoase pentru încălzit, prepararea apei
calde și gătit, în timp ce în țările industrializate contribuția acesteia este de numai 3%.
Din punct de vedere tehnologic, se utilizează în princ ipal două tipuri de biomasă:
reziduuri combustibile uscate (produse agricole: paie, tulpini sau reziduuri lemnoase și reziduuri
animale uscate); reziduuri umede (noroi de fermă sau reziduuri de la recolte agricole verzi)
Obținerea energiei din biomasă și reziduuri combustibile se face pr in mai multe
mijloace:
– arderea directă și folosirea energiei termice pentru încălzirea spațiilor și pentru gătit;
– arderea biomasei și a produselor derivate, pentru prod ucerea centralizată a căldurii
și/sau a energiei electrice;
– degenerarea biochimică și termochimică a biomasei pentru obținerea biogazului și a
combustibililor lichizi, care pot fi folosiți drept combustibil pentru transport, încălzirea spațiilor
sau gătit.
În prezent, cele mai utilizate tipuri de biocombustibili sunt:
– produsele primare sau sub -primare din silvicultură (bușteni, ramuri, așchii, rumeguș) și
agricultură (paie, tulpini, coji de semințe, recolte energetice);
– materialele prelucrate cum sunt: pelete, briche te sau alte tipuri de materiale
combustibile .
Deși utilizarea reziduurilor și a biomasei presupune în principal un proces de
combustie, acesta este mult mai favorabil mediului prin conținutul redus de bioxid de carbon

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

7 eliminat în raport cu arderea combustibililor fosili și prin limitarea emisiilor de sulf care
contribuie la poluarea mediului prin ploile acide. Utilizarea biomasei stimulează dezvoltarea
plantațiilor energetice, a agriculturii și silviculturii ceea ce contribuie la reducerea globală a
bioxidului de carbon, utilizat de plante pentru d ezvoltare și creșterea cantității de oxigen prin
fotosinteză. În ceea ce privește utilizarea biomasei pentru încălzirea clădirilor, se preconizează o
creștere a interesului în acest domeniu atât la nivelul locuințelor individuale cât și a celor
colective, ceea ce a stimulat îmbunătățirea performanțelor cazanelor destinate acestui scop.
Utilizarea biomasei crește cu un ritm rapid. În unele state dezvoltate biomasa este
utilizată destul de intens, spre exemplu, Suedia, care își asigură 15% din necesitatea în surse
energetice primare. Suedia planifică pe viitor creșterea volumului biomasei utilizate concomitent
cu închiderea stațiilor atomo -electrice și termo -electrice, care utilizează combustibil fosil. În
SUA 4%, unde din energie este obținută din biomasă, a proape de cantitatea obținută la stațiile
atomo -electrice, astăzi funcționează instalații cu capacitatea totală de 9000 MW, unde se arde
biomasa cu scopul obținerii energiei electrice. Biomasa cu ușurință poate asigura peste 20% din
necesitățile energetice a țării. Altfel spus, resursele funciare existente și infrastructura sectorului
agrar permite înlocuirea completă a tuturor stațiilor atomice, fără a influența prețurile la
produsele alimentare. De asemenea utilizarea biomasei la producerea etanolului poa te micșora
importul petrolului cu 50%.
În statele în curs de dezvoltare biomasa este utilizată neefectiv, obținându -se, ca regulă,
5-15% din necesitatea totală.
Utilizarea biomasei poate fi periculoasă pentru sănătate și mediu. Spre exemplu, la
preparare a bucatelor în încăperi puțin aerisite se pot forma CO, NOx, formaldehide, particule
solide, alte substanțe organice, concentrația cărora poate întrece nivelul recomandat de
Organizația Mondială a Sănătății. În plus, utilizarea tradițională a biomasei (de obicei arderea
lemnului) favorizează deficitul în creștere a materiei lemnoase: Sărăcirea de resurse, de substanțe
hrănitoare, problemele legate de micșorarea suprafețelor pădurilor și lărgirea pustiurilor.

1.2. Clasificarea și descrierea resurselor regenerab ile din România

Din punct de vedere științific, energia este o mărime care indică capacitatea unui sistem
fizic de a efectua lucru mecanic când trece printr -o transformare din starea sa într -o altă stare
aleasă ca stare de referință.
În funcție de diferite criterii, se poate vorbi de diverse forme de transfer energetic.

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

8 a) Din punct de vedere al sistemului fizic căruia ii aparține, există:
– energie hidraulică, care, la rândul ei, poate proveni din energia potențială a căderilor de
apă și mareelor, sau d in energia cinetică a valurilor;
– energie nucleară, care provine din energia nucleelor și din care o parte poate fi eliberată
prin fisiunea sau fuziunea lor;
– energie de zăcământ, care este energia internă a gazelor sub presiune acumulate deasupra
zăcăminte lor de țiței;
– energie chimică, care este dat de potențialul electric al legăturii dintre atomii moleculelor,
energie de deformație elastică, care este energia potențială datorită atracției dintre atomi;
– energie gravitațională, care este energia potențială în câmp gravitațional.
b) După sursa de proveniență, poate fi:
– energie stelară;
– energie solară;
– energie eoliană.
Cu apelativul "regenerabile" sunt caracterizate, de obicei, acele surse de energie care se
reîntregesc incontinuu datorită forțelor naturale. S ursele regenerabile cuprind energiile:
– solară (captată fie termic, fie fotovoltaic) . Energia solară este inepuizabilă, cu valori
foarte mari în spectrul radiației termice, dar are dezavantajul că este difuză și nepermanentă,
fiind influențată de gradul de acoperire al cerului . Forma de utilizare cea mai răspândită și cu
eficiența cea mai mare, necesitând investiții relativ scăzute, o reprezintă energia solară pentru
prepararea apei calde de consum. Se estimează că pe perioada unui an, utilizarea energiei so lare
pentru prepararea apei calde de consum în România, ar putea reduce consumul de energie
termică din surse clasice, corespunzător acestui sector, cu 60 %. Pe măsură ce performanțele
energetice ale captatoarelor solare au crescut și prețurile acestora s -au redus, interesul pentru
echiparea clădirilor din sectorul rezidențial și terțiar cu astfel de instalații a înregistrat un salt
spectaculos nu numai în țări care beneficiază de un număr mare de ore de însorire, ci mai ales în
țări cu politici ecologice d ezvoltate și respect pentru mediul înconjurător ;
– eoliană . Încălzirea neuniformă a diferitelor zone terestre, atrage dupa sine o
neuniformitate a presiunii atmosferice și ca urmare, o deplasare a aerului între zonele de
potențial baric diferit. Mișcarea or izontală a maselor de aer se numește vânt. Acesta este un
vector caracterizat de direcție sens și intensitate. După natura mișcării maselor de aer, vânturile
pot fi laminare, caracteristice zonelor neaccidentate, turbulente cu direcții și viteze variabile și în
rafale. Se utilizează de asemenea, clasificarea vânturilor în : vânturi normale, fără direcție

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

9 preferențială de bătaie și vânturi dominante cu o anumită direcție (crivățul, austrul), vânturi
regulate (brizele) sau neregulate (fohnul, vânt cald și usc at ). Vântul a constituit prima sursă de
energie la care omenirea a făcut apel și a cărei utilizare directă s -a perpetuat până în zilele
noastre, în domeniul navigatiei cu pânze, a morilor de vânt și a pompelor de apă. În prezent,
energia eoliană figurează printre primele surse de energie alternativă, regenerabilă, inepuizabilă
și nepoluantă cu posibilități de exploatare. ;
– hidromecanică (inclusiv energia valurilor, mareelor, curenților marini);
– geotermală (conținută în rocile fierbinți din subsolul terestr u și recuperabila fie direct,
prin apa caldă extrasă, fie indirect, prin folosirea diferențelor de temperatură create în mări, râuri
sau roci suficient de apropiate în spațiu pentru a putea fi folosite la generarea energiei electrice)
Energia geotermală es te energia termică conținută de materia anorganică din straturile
pământului . Resursele energetice geotermale se compun din: v apori supraîncălziți, apă fierbinte,
pietre uscate fierbinți, magma, zone încălzite de la suprafața pământului. Capacitatea energe tică
a surselor geotermale este mult mai mare decât aceea a altor forme de energie regenerabilă în
exploatare. Competitivitatea energiei geotermale crește pe măsură ce resursele clasice se
epuizează și prețul combustibilului convențional se mărește. Aceast a cu atât mai mult cu cât în
afara investiției, care are o pondere însemnată, cheltuielile de întreținere și exploatare a surselor
geotermale sunt relativ reduse. Domeniile în care această formă de energie regenerabilă este
utilizată frecvent sunt: balneol ogie și agrement; agricultură și piscicultură; încălzirea clădirilor;
prepararea apei calde de consum; producerea energiei electrice; industrie.
– energia chimică conținută în biomasa vegetală (produsă mai ales prin procesele de
fotosinteză ce au loc în clor ofila plantelor, sau prin alte procese biologice de creștere a biomasei
lipsite de clorofilă). Biomasa este un termen generic care cuprinde o varietate de resurse,
incluzând pe lângă materiale lemnoase și reziduuri rezultate din procesele industriale de
prelucrare a cherestelei, recolte energetice, reziduuri agricole și reziduuri agroalimentare,
îngrășăminte naturale precum și deșeuri menajere. În prezent, biomasa contribuie cu un procent
de 10 -14% la necesarul de energie mondial. Cea mai mare utilizare, cc a. 33% se întâlnește în
țările în curs de dezvoltare, unde predominant se folosește sub forma arderii masei lemnoase
pentru încălzit, prepararea apei calde și gătit, în timp ce în țările industrializate contribuția
acesteia este de numai 3%. Din punct de v edere tehnologic, se utilizează în principal două tipuri
de biomasă: reziduuri combustibile uscate (produse agricole: paie, tulpini sau reziduuri lemnoase
și reziduuri animale uscate); reziduuri umede (noroi de fermă sau reziduuri de la recolte agricole
verzi). Obținerea energiei din biomasă și reziduuri combustibile se face prin mai multe mijloace:

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

10 arderea directă și folosirea energiei termice pentru încălzirea spațiilor și pentru gătit; arderea
biomasei și a produselor derivate, pentru producerea centrali zată a căldurii și/sau a energiei
electrice; degenerarea biochimică și termochimică a biomasei pentru obținerea biogazului și a
combustibililor lichizi, care pot fi folosiți drept combustibil pentru transport, încălzirea spațiilor
sau gătit.

1.3. Legislația românească privind resursele regenerabile în România

Cel mai important act care reglementează domeniul protecției mediului este reprezentat
de O.U.G. 195/2005. Obiectul ordonanței îl constituie reglementarea protecției mediului,
obiectiv de int eres public major, pe baza principiilor și elementelor strategice care conduc la
dezvoltarea durabilă a societății. În conformitate cu art. 6, protecția mediului constituie obligația
și responsabilitatea autorităților administrației publice centrale și loc ale, precum și a tuturor
persoanelor fizice și juridice.
Pe lângă O.U.G. 195/2005 cea mai importantă lege care reglementează domeniul
utilizării surselor regenerabile de energie este Legea 220/2008 pentru stabilirea sistemului de
promovare a producerii en ergiei din surse regenerabile de energie. Aceasta creează cadrul legal
necesar extinderii utilizării surselor regenerabile de energie.
În anul 2001 Uniunea Europeană a elaborat Directiva 2001/77/EC privind promovarea
energiei produse din surse regenerabil e pe piața internă de energie electrică pentru reducerea
poluării aerului și reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră, reducerea pe termen lung a
volatilității prețurilor care afectează Uniunea Europeană în calitate de cumpărător de
combustibili fosili , îmbunățățirea situației economice și sociale a regiunilor rurale, izolate.
Principalele direcții de acțiune înscrise în acest act constau in:
• Creșterea gradului de valorificare a surselor regenerabile de energie în nivelul producției de
energie electri că și termică;
• Stabilirea unei cote -țintă pentru fiecare țară privind consumul de energie electrică produsă din
surse regenerabile de energie;
• Adoptarea de proceduri adecvate pentru asigurarea finanțării investițiilor în domeniul surselor
regenerabile de energie;
• Simplificarea procedurilor administrative de implemantare a proiectelor de valorificare a
surselor regenerabile.

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

11 În cadrul procesului de aderare, România s -a angajat prin documentul de poziție
Capitolul 14 Energie să preia în legislația prop rie prevederile Directivei 2001/77/EU.
Principalele acte normative promovate în legislația primară românească, legate direct de
prevederile directive sunt următoarele:
– Legea Energiei Electrice 578/2006 reglementează cadrul pentru desfășurarea
activități lor din sectorul energiei electrice. Printre obiectivele de bază pentru activitățile din acest
sector este "promovarea utilizării surselor noi și regenerabile de energie" căreia legea îi dedică
Capitolul V, cu reglementări privind condițiile tehnice de uti lizare și comercializare, facilități și
modul de stabilire a acestora pentru dezvoltarea și utilizarea surselor regenerabile ;
– H.G. 443/2003 privind promovarea producției de energie electrică din surse
regenerabile de energie (cu modificările stabilite d e HG 958/2005) reglementează cadrul legal
necesar promovării programului de creștere a contribuției surselor regenerabile de energie la
balanța energetică a țării. Hotărârea stabilește obiectivul național pentru promovarea surselor
regenerabile de energie, responsabilitățile privind stabilirea măsurilor pentru realizarea
obiectivului, stabilirea garanțiilor de origine a energiei electrice și a accesului la rețea ;
– H.G. 1535/2003 privind aprobarea Strategiei de valorificare a surselor regenerabile de
energie . După ce face inventarul potențialului surselor regenerabile de energie ale țării, hotărârea
stabilește obiectivele strategice, căile și acțiunile de promovare a sur selor regenerabile ;
– H.G. 1429/2004 pentru aprobarea Regulamentului de certificare a originii energiei
electrice produse din surse regenerabile ,
– H.G. 1892/2004 pentru stabilirea sistemului de promovare a energiei electrice din surse
regenerabile de e nergie (cu modificările și completările aduse de HG 958/2005);
– H.G. 1395/2005 privind aprobarea programului de măsuri existente și planificate pentru
promovarea producerii și consumului de energie electrică din surse regenerabile de energie.
La acestea s e adaugă următoarele acte normative din legislația primară și secundară ce
conțin prevederi referitoare la promovarea surselor regenerabile de energie fără a fi considerate
reglementări ale acestui domeniu:
– H.G. 890/2003 privind aprobarea "Foii de parcu rs din domeniul energiei din România";
– Legea 137/2002 privind unele măsuri pentru accelerarea privatizării;
– Legea 143/1999 privind ajutorul de stat;
– H.G. 867/2003 privind aprobarea Regulamentului de racordare a utilizatorilor la rețelele
electrice de interes public;

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

12 – H.G. 540/2004 de aprobare a Regulamentului de acordare a licențelor și autorizațiilor în
sectorul energiei electrice;
– Ordinul nr.25/2004 al președintelui ANRE pentru aprobarea "Codului comercial al
pieței en gros de energie electrică".

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

13 Capito lul 2. STADIUL ACTUAL AL BIOMASEI LEMNOASE
2.1. Evoluția biomasei

Biomasa reprezintă componentul vegetal al naturii și a constituit intotdeauna o sursă
majoră de energie pentru omenire, fiind folosită odată cu descoperirea focului. Pe parcursul mai
multor secole oamenii se încălzeau cu lemne, reziduuri agrosilvice, cum ar fi corzile și lăstarii de
viță-de-vie, crăcile și varfurile rezultate de la toaletarea arborilor, paiele și pleava de cereale
păioase, tulpinile de floarea -soarelu i, sorgul zaharat, rapiță, tulpinile și ciocălăii de porumb,
cocenii etc.
Cu toate că biomasa este resursa cea mai abundentă de pe planetă, folosirea energiei
înglobată în ea are un randament destul de scăzut. Acest inconvenient este rezultat, în primul
rând, de forma și starea în care se utilizează această sursă de energie, precum și de randamentul
scăzut al mijloacelor clasice de obținere a energiei termice (sobe, șemineuri, cuptoare etc.). In
această situație, fabricarea unor combustibili din biomasă de calitate superioară obține noi
valențe, fiind o problem de stringentă actualitate pentru sectorul energetic al țării.
Printre formele moderne de biomasă, folosită în calitate de combustibil, se regăsesc
peleții, brichetele și așchi ile de foc. I nteresul pen tru folosirea biomasei în calitate de combustibili
în formă comprimată (peleți, brichete), a apărut în ultimii ani și este în permanentă ascendență.
Evident că acest interes este motivat de mai mulți factori, dintre care siguranța energetică se
plasează pe primul loc.
In ultimii ani, a crescut gradul de conștientizare asupra posibilităților de reducere a
importului de combustibili fosili prin înlocuirea acestora cu biocombustibili proveniți din
biomasă vegetală rezultată din activități agricole, silvice și industriale.
Biomasa reprezintă totalitatea materialelor de origine vegetală și animală care se află pe
suprafața terestră, în apă și pe apă, fiind una din cele mai răspandite surse de pe Pămant.
Biomasa vegetală este un material organic, derivat din reacț ia dintre CO2 în aer, apă și lumina
Soarelui prin fotosinteză.

2.2. Biomasa lemnoasă – sursa de energie regenerabilă

Principala sursă de biomasă o reprezintă lemnul. Alături de lemn, există o largă varietate
de resurse ca:
 culturi cu scopuri energetice:

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

14  copaci cu viteză mare de creștere: plopul, salia, eucaliptul;
 culturile agricole: trestia de zahăr, rapița, sfecla de zahăr;
 culturi perene: miscanthus;
 plante erbacee cu viteza mare de creștere: Switchgrass sau Panicum virgatum (o plantă
perena ce crește în America de Nord), Miscanthus sau iarba elefant (iarba de Uganda).
 reziduuri:
 lemnul provenit din toaletarea copacilor și din construcții;
 paiele și tulpinile cerealelor;
 alte reziduuri provenite din prelucrarea unor pro duse alimentare (trestia de zahă r,
ceaiul, cafeaua, nucile, măslinele).
 deșeuri d in sub-produse:
 deșeurile de la prelucrarea lemnului: talaș, rumeguș;
 deșeurile de hârtie;
 fracția organică din deșeurile municipale;
 uleiurile vegetale uzate și grăsimile animale.
 metanul capturat de la gropile de gunoi, de la stațiile de tratare a apelor uzate și din
bălegar.
Suprafa ța acoperit ă de p ăduri în Rom ânia este de 6 .300.000 hectare (2007), ceea ce
înseamna aproximativ 28% din suprafa ța total ă a țării. 66% din p ăduri se a flă în zona muntoas ă
(30% din suprafa ța țării), 24% în zona de dealuri ( 37% din suprafa ța țării) și 10% în câmpii
(33% din suprafa ța țării).
În ce prive ște răspândirea fondului forestier la nivelul jude țelor, se constat ă că aceasta
este neuniform ă. Se g ăsesc jude țe foarte bogate în păduri (Suceava, Cara ș-Severin, Neam ț,
Bacău) până la jude țe sărace (Constan ța, Br ăila, Teleorman).
Structura p ădurilor pe clasa de v ârstă se caracterizeaz ă printr -un excedent de arborete
tinere (pana la 40 ani) și un deficit d e arborete mature (peste 80 ani) din cauza exploat ărilor
excesive din perioada 1949 -1989, la care se adaug ă și abuzurile din perioada de dup ă 1990.
Speciile care constituie p ădurile variaz ă. Coniferele sunt în proportie de 30%, fag 30%,
stejar 19% și arbu ști 6%.
A doua sursă de lemn ca resurs ă de bioenergie sunt deșeuri le de lemn din industri e. În
România silvicultură și industria lemnului crea posibilități de afaceri cu efecte economice și
ocupării forței de muncă pozitive, dar, de asemenea, cu efecte ne gative legate , ca produse
reziduale din industria nu au fost utilizate , până de curând , într-un mod adecvat . În loc de a

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

15 considera deșeuri de lemn ca sursă de energie, multe industrii a rezolvat problema deșeurilor
locale prin crearea de piloți sau de cond ucere rumeguș si alte produse de deșeuri în râuri și fluvii.
Industria lemnului produce cantități importante de deșeuri de lemn și rumeguș , care a fost
parțial aruncat / depozitat în aer liber . Aceasta biomasa poate fi utilizata pentru producerea de
energie termică în cazane și de distribuție a căldurii în gospodăriile din localitățile învecinate .
Deșeurile lemnoase rezultate în cadrul proceselor de fabrica ție pot fi încadrate în
următoarele tipuri principale:
– Exploatarea lemnului:
 crăci cu di ametrul mai mic sau egal cu 3 cm;
 crăci du diametrul cuprins intre 3 – 5 cm;
 cioate;
 precum și sortimentul “lemn de foc”.
– Prelucrarea primar ă și secundar ă a lemnului
 coaja
 rămășite din lemn
 deșeuri de furnir
 rumegu ș
 talaș
 praf
Coaja : rezult ă în fabricile de cherestea c ât și în urma cojirii bustenilor înainte de derulare
sau decupare în fabricile de furnir respectiv placaj.
Rămășițele din lemn sunt de urm ătoarele categorii:
– capete de bu șteni de la fasonarea bu ștenilor
– rest role de la derularea butucilor
– rest cu țit de la decuparea prismelor
– margini de tivire a cherestelei si panourilor
– codițe de la debitarea bu ștenilor
– capete de cherestea de la fasonarea cherestelei
– resturi de la croirea panourilor de mobil ă
– deșeuri de furnire umede sau uscate rezultate din fabricarea furnirului și
placajului, precum și de la fabricarea mobilei, u șilor celulare si panelului
Rumegu ș si tala ș: rezult ă din opera țiunile de debitare, tivire, spintecare, rîndeluire,
frezare, strunjire, g ăurire, etc.

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

16 Praf de lemn : rezult ă în urma opera țiunilor de șlefuire, calibrare sau din sortarea
așchiilor pentru pl ăcile aglomerate din lemn.

2.3. Recoltarea și transportul masei lemnoase

În funcție de elementele dimensionale ale biomasei și capacitatea de transport a
mijloacelor de colectare, este necesar ca aceasta să se deplaseze pe drumul cel mai scurt cu
cheltuieli și consumuri reduse, de la locul de doborâre până la locurile de concentrare de -a lungul
liniilo r sau căilor de colectare, operație cunoscută sub denumirea de adunat (tabelul 1). Această
operație se desfășoară pe distanțe scurte, folosindu -se la maximum condițiile naturale de teren și
mai ales căile gravitaționale de deplasare sau de alunecare. Carac teristic pentru adunat este faptul
că se efectuează pe distanțe scurte, în general sub 100m, pe trasee naturale, dispersate.
În anumite condiții de teren și arboret operațiile de scos și apropiat se execută continuu
cu aceleași mijloace, procesul de colect are fiind denumit și de scos -apropiat.

Tabelul 1
Procesul tehnologic de recoltare a lemnului

Proces tehnologic
(faza) Activități sau operații
1. Recoltarea lemnului 1.1. Doborârea arborilor
1.2. Curățirea de crăci a arborilor sau părților de arbori
1.3. Cojirea lemnului, la nevoie
1.4. Secționarea lemnului rotund
2. Colectarea lemnului 2.1. Olărirea (sprontuirea) capătului gros al trunchiului
2.2. Presortarea lemnului la cioată
2.3. Adunatul lemnului de la cioată la locul de corhănire, când este cazul
2.4. Adunatul lemnului cu vitele și formare sarcinilor de -a lungul drumului
de tractor
2.5. Corhănitul lemnului rotund și formarea tasoanelor în scosul final
2.6. Legatul lemnului din tason după tractor
2.7. Scosul lemnului cu troliul și formarea sar cinei pentru tractor
2.8. Apropiatul lemnului la depozitul primar
3. Prelucrarea lemnului în
depozitul final 3.1. Dezlegarea sarcinii de la tractor
3.2. Pregătirea lemnului pentru încărcat
3.3. Stivuirea lemnului
3.4. Încărcarea lemnului în mijloacele de transport
3.5. Recepția și expedierea lemnului
4. Curățirea parchetului 4.1. Strângerea resturilor de exploatare și formarea martoanelor
4.2. Realizarea benzii de prevenire a incendiilor, perimetral suprafeței
parchetului

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

17
Accesibilizarea fondului forestier constituie prima treaptă în introducerea și extinderea
mecanizării exploatării lemnului, fiind pe de o parte, pentru deplasarea până la locul de recoltare
a lemnului a mijloacelor mecanice de lucru, iar pe de altă parte, pentru a colecta și a int roduce în
circuitul economic masă lemnoasă pusă în valoare și prevăzută în posibilitatea amenajamentului .
Practic, exploatarea forestieră începe cu tăierea lemnului din pădure, curățarea de crengi
și îndepărtarea rădăcinilor, după care urmează operațiunea de transport și depozitare în cadrul
fabricii de prelucrare, locul unde se realizează adevărata sortare și clasificare pe grupe de calitate
a lemnului.
Până în prezent, în România nu s -au dezvoltat tehnologii de valorificare completă a
tuturor categoriilo r de deșeuri lemnoase. În momentul de față, la noi în țară nu există utilaje
specializate în scoaterea cioatelor și a rădăcinilor, acest potențial de deșeuri lemnoase neputând
fi astfel valorificat cel puțin pe termen scurt și mediu.
Pe termen lung este ne cesară realizarea unei analize pentru determinarea oportunității de
achiziționare a tehnologiilor deja existente pe piața europeană pentru scoaterea și valorificarea
acestor cioate și rădăcini, ținând seama de faptul că această practică este aplicată la sc ară largă în
țările nordice ale Europei și în Italia

2.4. Valorificarea biomasei lemnoase exploatate

În zonele urbane, instalațiile termice folosesc în mare măsură combustibilii fosili, gazele
naturale și petrolul, aduse de la mare distanță prin conducte sau prin transport terestru și cu
costuri mari. Nu e de mirare că populația urbană, săracă, nu este în stare să plătescă încălzirea și
apa caldă.
În schimb, zonele rurale posedă o resursă deosebită, biomasa vegetală. În prezent, în
vestul Europei, proporția de biomasă primară transformată în sursă de energie depășește 10%.
Aceasta este o sursă energetică ce în Romania este folosită sub 1%.
Ținând cont de aceasta, valorificarea superioară a biomasei lemnoase presupune ca
obiective:
– creșterea prop orției de lemn pentru utilizări industriale sau prelucrări în produse finite,
cu valori mari de întrebuințare;
– utilizarea deșeurilor rezultate din producție pentru producerea de peleți, bricheți, cipsuri

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

18 2.4.1. Procesarea reziduurilor de exploatare

Procesarea include activități asociate convertirii reziduurilor de exploatare sau a arborilor
în piese mai mici (chips). E xistă trei tipuri de echipamente de procesare: tocător cu rezervor,
tocător orizontal, tocător de arbori întregi

2.4.1.1. Deșeurile de lemn de foc

Dintre biocombustibilii folosiți direct lemnele se plasează pe primul loc. Astăzi, de
regulă, in calitate de lemn de foc se folosește lemnul provenit din tă ieri de î ngrijire și conducere
a pădurilor, tăieri de regenerare, igienă, reconstrucție ecologică. In ultimul timp, se folosesc tot
mai intensive lemnele produse in așa -numitele păduri energetice. In componența acestora se
inscriu lemnul energetic obținut din Plopul și Salcamul energetic, Paulownia, diferiți tufari cu
viteză mare de creștere etc.
Teoretic, orice bucată de lemn, oricât de mică, poate fi folosită drept combustibil. Practic
însă, nu se pune problema unei astfel de utilizări pentru o serie de deșeuri lemnoase, în special de
la exploatarea pădurilor: rumegușul rezultat la doborâre a și secționarea arborilor, coaja
împrăștiată pe parcurs la colectarea lemnului etc. În problema brichetării cojii sau a rumegușului
este de menționat că această modalitate mărește valoarea termică a ambelor sortimente, le
micșorează volumul și ușurează ma nipularea, transportul și depozitarea lor
Lemnele de foc, de obicei, se fasonează in formă de bușteni, lemne de foc despicate sau
ca așchii (figura 1) . Acești combustibili se obțin direct prin debitare și nu sunt supuși altor
operații suplimentare, de exem plu, de comprimare. Uscarea acestor combustibili, in majoritatea
cazurilor, se face prin metode n atural e, menținandu -se o anumită perioadă de timp in medii
natural favorabile uscării.

Figura 1
Lemn de foc

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

19 2.4.1.2. Peleți din lemn

Peletele (granulele) sunt un combustibil regenerabil de înaltă eficiență produs din
biomasă. În Uniunea Europeană producerea de granule obținute din deșeuri de cherestea a
crescut de cîteva ori în ultimii ani. Peletele se folosesc de mulți ani pentru încălzirea clă dirilor
publice și a locuințelor, iar industria de producere a peletelor este mai avansată în Suedia și
Austria care au zone mari împădurite. Peletele sunt prelucrate din deșeuri de cherestea produse
de joagăre și companii de prelucrare a cherestelei, preu m și din deșeuri forestiere.
Cele mai utilizate deșeuri pentru producerea de pelete sunt rumegușul și surcelele de
lemn. Din punct de vedere tehnic este posibil să se obțină pelete și din coji sau scoarță de copac,
bucăți de lemn, paie și culturi energeti ce. Producerea de pelete constă din trei etape: uscare,
măcinare și comprimare. Peletele sunt extrudate sub presiune ridicată din fragmente de biomasă
uscată, într -o presă circulară, fără substanțe adizive.
Produsele finite sunt granule mici cu diametrul d e 6-25 mm și lungimea de câțiva
centimetri (Figura 2) . Forțele puternice acționând asupra materialului prelucrat în timpul
extruziunii le măresc densitatea, ceea ce înseamnă o mai mare cantitate de produs finit conținută
într-un volum relativ mic. Acest co mbustibil se caracterziează printr -un conținut scăzut de
umiditate (8 -10%), cenușă (0,5%) și substanțe dăunătoare mediului, precum și printr -o valoare
energetică ridicată. Aceste proprietăți îl fac să fie prietenos pentru mediul natural și ușor de
transpor tat, depozitat și distribuit.
Figura 2
Peleți din lemn

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

20 Dintre avantajele utilizării peleților din lemn în centralele de producere a energie termice
enumerăm următoarele:
 Reprezintă o sursă de energie ecologică, curată;
 Conferă o autonomie ridicată a cent ralei;
 în funcție de volumul depozitului de peleți utilizat, ajungându -se la o periodicitate a
realimentării de la 2 -3 zile până la 30 -60 zile. Automatizarea centralei pe peleți duce de
asemenea la creșterea autonomiei și a randamentului prin posibilitatea modulării puterii în
funcție de necesarul termic.
 Fiind neutrii din punct de vedere al emisiilor de CO2, acestea sunt foarte reduse;
 Emisia de fum rezultată în urma arderii este foarte redusă;
 Cenușa rezultată este în cantități mici (în cazul utilizării peleț ilor de calitate), ea putând fi
folosită ca și îngrășământ natural;
 Costurile aferente exploatării raportate la aceeași putere obținută cu o centrală pe gaz în
condensație sunt aproximativ identice;
 Randamentul arderii comparativ cu folosirea lemnulu i este mai mare;
 Spațiul de depozitare al peleților este relativ redus: 1,2 -1,5 mc.
De asemenea, printre beneficiile utilizarii peletilor din resturi vegetale ca și așternut
pentru animale, în special la cai se num ără:
 Absorb umiditatea și au un rol fundam ental în prevenirea apariției mucegaiului și a
amoniacului ce irită căile respiratorii;
 Este ușor de curățat pentru îngrijitor;
 Poate fi folosit ca îngrășământ pentru plante, fiind 100% ecologic;
 Sunt confortabili;
 Animalele rămăn curate, iar când acestea ies afară, așternutul nu se împrăștie, rămănând
totul în boxă;
 Sunt naturali, fără aditivi, mai moi decât peleții din lemn;
 Este igienic, deoarece temperatura este 85 C … 110 C în procesul de granulare;
 Se poate depozita foarte ușor.

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

21 2.4.1.3. Brichetele de rumeguș

Brichetele de lemn sunt produse din fragmente de deșeuri d e cherestea, cum sunt
rumegusul , surcelele sau bucățile mici de lemn care sunt comprimate sub presiune ridicată
(Figura 3) . Datorită conținutului scăzut de umiditate, valoarea energetică a brichetei este mai
ridicată decât cea a lemnului.
De asemenea, datorită densității ridicate relative la volum, produsul de combustie are loc
încet și gradat. Materia primă pentru producerea de brichete din biomasă poate fi din orice tip de
plante sau deșeuri vegetale.
Cele mai importante din punct de vedere economic și cu valoarea comercială cea mai
ridicată sunt brichetele din lemn. Practic toate tipurile de lemn și deșeuri de lemn, incluzând
bucăți de lemn și rumeguș sunt potrivite pentru prelucrare. Brichetele se realizează la prese
mecanice sau hidraulice, fără nici o substanță adezivă. Forma brichetelor este determinată de
tipul de presă folosit, fiind fie cilindrice, fie cubice.

Figura 3
Brichete de rumeguș

Principalul avantaj constă în faptul că rumegușul este net superior altor combustibili.
Pentru încălzit, este nevoie de o cantitate de brichete de două ori mai mică decât de lemne,
deoarece puterea calorică a rumegușului este de 4.200 -5.500 kcal/kg față de cea a lemnu lui
folosit pentru foc, care constituie 1.600 -2.800 kcal/kg.
Brichetele sau butucii au o dimensiune mai mare față de peleți. Materialul de bază este
întotdeauna rumegușul și așchiile de lemn.

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

22 Procesul de producție diferă față de peleți, având în vedere c ă se poate adăuga cca. 40 –
50% lemn de esență tare, atingându -se astfel o putere calorică mult mai mare.
Brichetele se folosesc tot mai mult în toate tipurile de încălzire pe lemn, în special pentru
sobele de teracotă și șeminee.
Brichetele de lemn există în diverse forme, de la rotunde, dreptunghiulare până la
octogonale.

2.5. Avantajele utilizării biomasei lemnoase

Se pot sintetiza după cum urmează :
– aplicarea standardelor de calitate și de mediu existente la nivel european;
– asigurarea unei prote cții ecologice eficiente a populației, precum și a apei, a pădurii
etc.;
– reciclarea materialelor;
– eliminarea deșeurilor de material lemnos de pe suprafețele de depozitare;
– asigurarea unor performanțe de ardere superioare a produselor peletizate;
– utilizarea eficientă a deșeurilor de material lemnos rezultate prin prelucrarea lemnului;
– reducerea volumului de depozitare a materialelor combustibile, ținând seama că
volumul unei brichete este de circa șapte -opt ori mai mic decât volumul ocupat de aceeași
cantitate de rumeguș înainte de brichetare;
– realizarea unei alternative simple pentru producerea căldurii în domeniul casnic sau în
întreprinderi din mica industrie;
– realizarea de noi locuri de muncă;
– accelerarea alinierii legislației ecol ogice din țara noastră la cea existentă în domeniu la
nivelul UE.

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

23 Capitolul 3. ANALIZA PROPRIETĂȚILOR FIZICO -CHIMICE A BIOMASEI
SOLIDE
3.1. Compoziția fizico -chimică a biomasei

Compoziția chimică a biocombustibililor solizi are efecte multiple la utilizarea acestora
în scopuri termice.
C, H și O sunt componentele principale ale biocombustibililor solizi și au o relevanță
deosebită pentru puterea calorifică superioară, conținutul de H, în plus, influențează semnificativ
și puterea calorifică inferioară. Biocombustibilii cu conținut mai mare de C și mai mic de O și H
se considera biocombustibili mai calitativi, avand o putere calorifică mai mare.
Conținutul de azot este responsabil pentru formarea oxizilor de azot (NOx) care au impact
negativ asupra medului, favorizează formarea ploilor acide și formarea smogului. Aspectul
nedorit al prezenții N în compoziția biocombustibililor solizi derivă și din faptul că acesta
consumă o parte din căldura degajată la arderea combustibilulu i pentru a se încălzi p ână la
temperatura la care gazele arse părăsesc instalația de ardere.
Azotul se găsește în cantități mici (sub 2%) în biomasa folosită la producerea
biocombustibililor solizi. In biomasa lemnoasă conținutul de N este cel mai mic (pan ă la 0,3%),
iar în cea provenită din reziduuri agricole, în special, de la spicoase, poate ajunge pană la 2 %.
Concentrații mai mari de N pot fi cauzate de prezența aditivilor și altor constituenți sintetici.
Conținutul de sulf în biomasa folosită la producerea biocombustibililor solizi se găsește
în proporție mică (pană la 7%), fiind semnificativ mai mic decat in combustibilii fosili. Cea mai
mare parte de sulf, după arderea biocombustibilului, rămane in cenușă (40 – 90%), în timp ce
restul constituie partea volatilă SO2. Cu toate că la ardere sulful produce o cantitate mare de
căldură (cca. 15 MJ/kg), acest element se consider dăunător, deoarece oxidul de sulf este un
element cu activitate corozivă sporită, influențand negativ fiabilitatea elementelor metalice ale
sistemelor de încălzire, la care se mai adaugă și acțiunea poluantă.
Conținutul de clor ia parte la formarea de compuși, cum ar fi HCI, dionine /furani. Cea
mai mare parte a CI ră mane î n cenușă (40 -95%), restul formează HCI consolidată prin pr ocese
de condensare, care, impreună cu alți compuși, cauzează efecte corozive intense pieselor
metalice ale sistemelor de încălzire. In biomasa lemnoasă se conține în cantități mici, fiind
depistată în reziduuri de la culturi tratate cu fertilizanți, îngrășăminte minerale etc.
Elementele majore formatoare de cenușă (Al, Ca, Co, Fe, Mg, P, K, Si, Na și Ti) sunt
responsabile pentru comportarea cenușii la fuziune, formarea depunerilor pe grătare și procesele
de coroziune. In plus, elementele volatile, cum sunt Na și K, sunt principalii componenți
aerosoli, in formă de particule solide, aflate în dispersie în gazele eliminate de la ardere.
Elementele minore volatile (As, Cd, Hg, Pb, Zn) joacă un rol major în emisiile de gaze și,
în special, de aerosoli, formarea depunerilor de zgură, formarea și folosirea cenușii.
Elementele non -volatile sau parțial volatile (Ba, Co, Cr, Cu, Mo, Mn și V) sunt elemente
foarte importante din componența cenușii rezultată de la arderea biocombustibililor și
influențează utilizarea ul terioară a acesteia.

3.2. Masa specifică

3.3. Umiditatea

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

24 Conținutul de umiditate este o proprietate importantă a biomasei care exprimă cantitativ
conținutul de lichid din materialul estimat. Cunoașterea conținutului de umiditate este necesară
pentru aprobarea soluțiilor echitabile de către producători, beneficiari și comercianți.
Acest indicator influențează lucrul cazanelor și randamentul acestora, comoditatea în
exploatare, conservabilitatea și eficiența în exploatare a biocombustibililor.
Conținutul total de umiditate a biocombustibililor este compus din umiditatea de
îmbibație (umiditatea exterioară) plus umiditatea higroscopică (umiditatea interioară).
Umiditatea de îmbibație reprezintă ca ntitatea de lichid care se conține în porii, capilarele,
micro și macro neregularitățile biocombustibililor solizi rezultate din procedeul de fabricație sau
determinate de natura biomasei folosite ca materie primă, precum și de alți factori.
Acest conținut de umiditate, de regulă, se elimină prin uscarea la aer până la obținerea unei
umidități de echilibru.
Umiditatea higroscopică reprezintă cantitatea de apă rămasă după îndepărtarea umidităț ii
de îmbibație. Ea este constituită din umiditate de absorbție, h idratantă și pirogenetică.
Umiditatea de absorbție se află parțial în stare coloidală și este repartizată
uniform în masa biocombustibilului.
Umiditatea hidratantă intră în componența moleculelor impurităților minerale;
Umiditatea pirogenetică este reprezentată în formă de compuși de oxygen și hidrogen.
Fiind un material higroscopic, biocombustibilii solizi își schimbă conținutul de umiditate
destul de repede, valoarea acesteia fiind condiționată de umiditatea și temperatura mediului
înconjurător. Variația acestor parametri conduce inevitabil la schimbarea conținutului de
umiditate a biocombustibililor și, respectiv, la schimbarea diferitor proprietăți fizice ș i mecanice.
Dacă conținutul de umiditate a biocombustibililor solizi este mai mare ca cea a mediului,
atunci are loc uscarea naturală a biocombustibililor. Și invers, dacă umiditatea mediului este mai
mare ca a biocombustibililor, atunci aceștia absorb umiditatea din aer și cedează un șir de
proprietăți fizice și mecanice, în special, puterea calorifică, durabilitatea, stabilitatea în timpul
transportării și păstrării.
Există două moduri de exprimare a conținutului de umiditate a biocombustibililor solizi: –
– conținutul de umiditate în bază uscată
– conținutul de umiditate în bază um edă.
Conținutul de umiditate în bază uscată (care mai este numită și umiditate absolută sau pur
și simplu umiditate) reprezintă raportul, exprimat în procente, dintre masa apei prezente în
biocombustibilul solid și masa aceleiași probe în stare uscată.
, (1.2)
in care m este masa probei inainte de uscare (in stare naturală), g; m0 –
masa aceleiași probe după uscare pană la o valoare constantă, g.
Umiditatea absolută se folosește în procesele de uscare a biomasei, în special a lemnului,
însă este destul de incomodă în calculele termotehnice. Mai comod în aplicații este conținutul de
umiditate în bază umidă.
Conținutul de umiditate în bază umidă (care mai este numită și umiditate relativă,
umiditatea de lucru sau conținutul de apă) reprezintă raportul, exprimat în procente, dintre masa
apei prezente în proba de biocombustibil și masa aceleiași probe în stare inițială. Se determină cu
formula:
, (1.3)
In practică, se folosesc mai multe noțiuni de umiditate a biomasei, cum ar fi: umiditatea
la co lectare, umiditatea biomasei în aer liber, umiditatea de procesare, umiditatea biomasei
absolut uscată.
Măsurarea umidității se efectuează prin mai multe metode. Cele mai răspândite sunt
metoda electrică și metoda cantăririi.

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

25 Metoda electrică este o metodă rapidă de estimare a umidității biomasei lemnoase, însă
are o precizie mică. Astfel, fiind o metodă aproximativă, aceasta nu poate fi folosită la
determinarea calității biocombustibililor solizi finali, cu at ât mai mult la certificarea
biocombustibililor. Se folosește ca metodă orientativă la determinarea inițială a umidității
biomasei lemnoase din care se confecționează produsul finit.
In condiții de laborator, umiditatea se determină prin metoda cantăririi, în conformitate
cu standardele SMV EN 14774.1 -3. Aceste standard reglementează metodele de determinare a
conținutului de umiditate pentru toate tipurile de biocombustibili solizi și a biomasei din care se
confecționează aceștia. Metodele se bazează pe eliminarea apei din probe prin uscare în etuve
speciale și determinarea masei umidității în procente.
Uscarea probelor se efectuează în etuve, cu posibilitate de control și menținere stabilă a
temperaturii în limitele (105 }2)oC. Etuvele trebuie să asigure ventilarea naturală a incintei sau
să fie dotate cu dispositive de transportare a aerului sau azotului cu viteza de la 3 pană la 5
volume de lucru ale etuvei pe oră. Viteza aerului trebuie reglată astfel incat să nu pulverizeze
particulele de biomasă sau să le miște din fiole.
Figura 1.5. Secvenț e din timpul măsurării umidității biomasei
lemnoase cu aparat electric
Probele din biomasă pot fi uscate in aer sau intr -o atmosferă de azot.

3.4. Dimensiuni și caracteristici mecanice (transport, manevrabilitate, friabilitate, aglutinare)

3.5. Analiza elementară

3.6. Raportul Carbon / Azot (C/N), Carbon / Hidrogen (C/H)

3.7. Puterea calorifică

Arderea combustibilului solid și lichid se consideră un procedeu complex. În prima fază a
procesului de ardere a combustibilului se produce încălzirea și evaporarea apei din combustibil.
În faza a doua, vaporii formați prin procesul de ardere a combustibilului se amestecă cu aerul,
urmat apoi de încălzirea, aprinderea și arderea amestecului subtanțelor rezultate din combustibil.
Combustibilul solid, în timpul arderii, trece prin trei faze principale: încălzirea combustibilului în
scopul eliminării substanțelor vola tile, formarea amestecului de substanțe volatile combustibile
cu aerul, încălzirea, aprinderea și arderea .
Caracteristicile combustibile ale biomasei lemnoase diferă de la un material la altul și
desigur față de cea a combustibilor fosili. Biomasa, pe lâng ă avantajele principale, are o serie de
dezavantaje, de care trebuie să se țină seama, față de combustibilii fosili:

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

26 – Densitatea biomasei și puterea calorică a speciilor lemnoase este mai mică în
comparație cu cea a combustibililor fosili;
– Unele surse de biomasă sunt în mare parte generate doar sezonier, de obicei în perioada
de recoltare, rezultând astfel necesitatea de depozitare și păstrare a materialului în condiții
optime, care să nu influențeze asupra biodegradării.
– Sistemele termice utilizate pentru diferite procese de conversie trebuie să aibă capacități
mari, care să conducă la echivalarea prețului instalațiilor combustibililor fosili.
– Biomasa netratată are de obicei un conținut mare de umiditate, care este principalul
factor care determin ă un conținut scăzut de căldură obținută din material în urma proceselor de
combustie;
– Caracteristicile termochimice și compoziția chimică a biomasei diferă în mare parte de
combustibilii fosili, respectiv un conținut mare de oxigen, substanțe alcaline și cloruri.
Puterea calorică a speciilor de lemn este diferită și depinde de conținutul de celuloză și
lignină, de densitate, de cât de multă apă a avut în momentul tăierii. Lignina are puterea calorică
6000 kcal/kg iar celuloza și hemiceluloza 4150 kcal/k g. Asta înseamnă că lemnul cu conținut
mai mare de lignină (rășinoasele) degajă o cantitate de căldură mai mare.
Determinarea puterii calorice a combustibilor este cercetată în întreaga lume. Până în
prezent se cunosc o serie de modalități de determinare a puterii calorice pentru speciile
lemnoase, atât pe cale experimentală cât și prin ecuații empirice.
Pentru prima dată, s -a folosit calorimetrului de tip Junkers, care determină puterea
calorică pentru combustibilii gazoși. Puterea calorică a combustibilil or solizi și lichizi grei, se
măsură cu bomba calorimetrică. Relațiile empirice de calcul cu ajutorul cărora se calculează
valoarea puterii calorice (inferioare), obținută în urma arderii materialului, diferă de cea a puterii
calorice superioare datorită c ăldurii obținute prin condensarea vaporilor de apă și a substanțelor
volatile formate în timpul procesului de ardere.
Puterea calorică a lemnului se mai poate determina și prin metoda determinării puterii
calorice a principalelor elemente chimice, în funcț ie de conținutul de umiditate, pe baza relației
lui Nadejin, etc. Metoda determinării puterii calorice pe baza fiecărui element chimic din lemn
este propusă de Mendeleev, prin următoarea relație:

PCS=[8100∙C+3400(H+O/8) -600(U -9H)]/0,23884[kJ/kg]

unde: C, H, O sunt procentele din masa totală a elementelor chimice, [kg];

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

27 U – conținutul de umiditate, [kg/kg].
[1kJ/kg = 0,238846 kcal/kg]

3.8. Analiza primară (conținut volatile, carbon fix, inerte)

3.9. Conți nutul de metale grele

CONCLUZII Biomasa lemnoasǎ este unul dintre cele mai vechi material combustibile
cunoscute. Biomasa lemnoasǎ reprezintǎ un material combustibil regenerabil datoritǎ a douǎ
cause principale: lemnul este un material regenerabil, ca produs al fotosintezei și al creșterilor
anuale, rǎmǎșițele lemnoase sunt produse inerente ale fluxurilor de prelucrare a lemnului.
Brichetele și peleții din lemn sunt produse lemnoase combustibile, utilizate pentru obținerea de
abur și apǎ caldǎ.

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

28 Capitolul 4. EVALUAREA PUTERII C ALORICE A BIOMASEI LEMNOASE

4.1 Materiale și metoda

Determinare a puterii calorice se face separat pentru combustibili solizi sau lichizi și
gazoși. Metoda de d eterminarea puterii calorice pentru materiale le lemnoase sau li gnocelulozice
este similară cu cea a cărbunelui (ca și combustibil solid) și cu puține deosebiri față de
combustibili lichizi (benzina, motorina etc) sau gazoși (gaz metan, GPL, biogaz etc).
Conform actelor normative, numărul de încercări cerute este de 5 , 8 sau 10 probe
cercetate pe cale experimentală. Experimentele în cadrul lucrării s -au efectuat pe 5 probe pentru
fiecare specie sau tip de material cercetat, luându -se ca valoare de studiu validată, media
acestora, atunci când are o probabilitate de pest e 95%.
Procedeul de determinare a puterii calorice a materialului lemnos se referă în primul rând
la pregătirea materiei prime și a instalației, apoi la determinarea propriu zisă și în final la
obținerea rezultatului final. Pregătirea materialului lemnos în vederea testării constă în preluarea
unei mici părți de circa 0,6 -0,8 grame din materialul întreg, proba cântărită cu o precizie de
0,0002 g. Proba trebuie să fie curată, din lemn tăiat proaspăt, pentru că lemnul vechi nu are toate
substanțele volatile și inflamabile, care ar putea influența puterea calorică a acestuia. Această
probă se așează într -un creuzet de porțelan și se introduce într -o etuvă de laborator, în vederea
uscării, la o temperatura de 103±2 oC.
După uscare, probele sunt păstrate în exic ator pentru răcire și neschimbarea conținutului
de umiditate, până la introducerea în bomba calorimetrică.
Rezultatul final al arderii biomasei lemnoase se exprimă prin puterea calorică, noțiune
prin care se înțelege cantitatea de căldură obținută la arderea unității de masă. Pentru materiale
combustibile cu conținut mare de apă și hidrogen, așa cum este biomasa lemnoasă, se pot
distinge două tipuri de puteri calorice, respectiv puterea calorică superioară (PCS) și puterea
calorică inferioară (PCI).
Rezultatele obținute în urma determinării puterii calorice superioare și inferioare, sunt
validate numai după obținerea și analiza a cel puțin 5 valori.

4.2. Rezul tate și discuții
4.2.1. Puterea calorică a speciilor de foioase

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

29 Din categoria speciilor de foioase indigene s -au folosit următoarele specii: castan porcesc
(Aesculus hipocastanus L.), carpen (Carpinus betulus L.), cer (Quercus cerris L.), cireș (Prunus
avium L.), fag (Fagus silvatica L.), frasin (Fraxinus excelsior L.) , mesteacăn (Betula pendula
Roth.), paltin de munte (Acer pseudoplatanus L.), păr pădureț (Pyrus pyraster L.), salcâm
(Robinia pseudacacia L.), salcie (Salix alba L.), soc (Sambucus nigra L.), stejar (Quercus rubur
L.). Unele specii sunt considerate specii cu putere calorică mare și sunt utilizate în domeniul
asigurării necesarului energetic atât în zonele rurale ale țărilor in curs de dezvoltare cât și în
țările dezvoltate industrial.

Tabelul 2
Puterea calorică a speciilor de foioase

Rezultatele obțin ute conform metodicii din lucrare au fost așezate în tabele în vederea
analizei acestora. Din rezultatele prezentate în tabelul 2, conform caracteristicilor energetice
obținute, rezultă că dintre toate speciile analizate, specia de salcie (20224 kJ/kg) și cireș (19499
kJ/kg) dețin o putere calorică inferioară mare în comparație cu speciile de mesteacăn (18034
kJ/kg).

4.2.2. Comparație între speciile energetie de fag și salcie 16500 17000 17500 18000 18500 19000 19500 20000 20500 21000 21500
Mesteacăn
Carpen
Paltin de munte
Stejar
Frasin
Salcâm
Păr pădureț
Soc
Cer
Castan porcesc
Fag
Cireș
Plop
Salcie Puterea calorică superioară
Kj/kg
Puterea calorică inferioară
Kj/kg2

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

30
Salcia este o plantă ce crește pe terenuri inundabile, pe malul râurilor și în a lbiile râurilor,
putând fi considerată o specie extrem de folositoare pentru zonele corespunzătoare. Conform
cercetărilor, s -au descoperit în jur de 200 de specii de salcie, din care 18 specii sunt specii cu
caracteristici energetice precum: creștere rapid ă, putere calorică înaltă, rezistentă la boli,
perioadă de recoltare de la 10 -25 ani, cu înălțime de 7 -8 m.
Altă specie des utilizată în scopuri energetice este fagul, din care la ora actuală se produc
brichete, peleți, dar se folosește și ca lemn de foc. Speciile de fag sunt considerate specii cu
caracteristici calorice bune pe piața Europeană. În Europa cât și în România se pot găsi o mare
varietate de specii de fag.
Specia de salcie ( Salix Viminalis L.) este o specie energetică cu o putere calorică de
19738 kJ/kg (19,7MJ/kg), care este mai mare decât a speciei de plop (bucăți de lemn masiv) –
19685 kJ/kg (19,6 MJ/kg) sau al rumegușului 18500 kJ/kg (18,5 MJ/kg). Fagul are o putere
calorică de 19051 kJ/kg (19,05 MJ/kg). Această putere calorică nu diferă es ențial de cea de
salcie, care are în plus alte avantaje precum: creștere rapidă, soluri mai puțin bogate etc.

4.2.3. Puterea calorică a lemnului masiv de rășinoase

În prezent o gamă largă de produse lemnoase utilizează materii prime din specii de
rășinoase. De la prelucrarea acestora rezultă o serie de rămășite care pot fi valorificate prin
ardere la centrale termice. Cunoașterea caracteristicilor calorice și energetice ale acestor specii
lemnoase devine astfel necesară, pentru a evalua care este e nergia acestora.

4.2.4. Puterea calorică a speciilor exotice
4.2.5. Puterea calorică a cojii
4.2.6. Puterea calorică a rămășițelor obținute din compozite
4.2.7. Puterea calorică a brichetelor și peleților
4.3. Estimarea puterii calorice a biomasei

4.1 DESCRIEREA ……………..

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

31

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

32

Capitolul 5. …………..

5.1 ………………

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

33

Capitolul 6. ……………………

Tabel 6.1 Caracterist icile minime ale echipamentului.
Tocator
Capacitate min: 120 m³/h
Granulatie iesire: 85% <200mm
Detalii buncar Inaltimea maxima de alimentare: 4.000 mm
Capacitate minima 6m³
Axe 2 axe cu unelte de tocare sudate pe axe
Axe cu rotatie lenta (<45 rpm)

Figura 6.1 Cazan termic biogaz în centrală termică

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

34

CONCLUZII

Todașcă (Ilovan) Lăcrimioara Producția de biomasă provenită din pădurile din județul Bistrița -Năsăud

35

BIBLIOGRAFIE

[1.] Congressional Declaration Of National Environmental -POLICY National Environmental
Policy Act of 1969 (NEPA)
[2.] Adriana Bebeșelea , et al, Politici de mediu , Editura Eurostampa, Timisoara 2013
[3.] Rusu T., Avram, S. , Managementul Activităților pentru Protecția Med iului, Editura
Mediamira, Cluj -Napoca, 2003.
[4.] Monitorul oficial al Romaniei, Planului Național de Gestionare a Deșeurilor , partea I, n r
11 bis/5 ianuarie 2018
[5.]