Modelling and simulation of the wood biomass supply from the sustainable management of natural forests

 

Title
Modelling and simulation of the wood biomass supply from the sustainable management of natural forests/ Modelado y simulación del suministro de biomasa de madera procedente de la gestión sostenible de bosques naturales
AuthorFrançois Simon; Aymeric Girard; Martin Krotki; Javier Ordoñez
Line(s)Built Environment
Year of Publication2021
Journal TitleJournal of Cleaner Production
Keywords

Biomasa de madera, curva de oferta, energía renovable, sustentabilidad, generación de calor y energía, Chile.

Abstract
La biomasa de madera es un recurso energético importante, el cual puede contribuir a reducir la dependencia de los combustibles fósiles. La investigación aborda el enfoque microeconómico para estimar la disponibilidad técnica y los costos operativos de la producción de biomasa leñosa con un nivel de precisión superior a otros modelos presentes en la literatura, ya que considera toda la cadena de suministro del manejo sostenible de los bosques naturales. Este estudio introduce una herramienta que se aplica para estimar curvas de oferta y costos de extracción de biomasa de madera de bosques naturales en la VII Región de Chile. La simulación indica que 531.015 toneladas/año de biomasa de madera se encuentran disponibles en los bosques naturales de la Región en estudio, con costos de extracción que oscilan entre 24,51 y 56,68 US $ /tonelada, o un costo total promedio de 40,97 US $ /tonelada. El análisis paramétrico reveló que la distancia máxima admisible a la ruta de transporte más cercana y los costos de transporte son las dos variables más influyentes en la estimación de la oferta y el costo de la biomasa de madera. La reducción de la distancia admisible de 5 kilómetros a 1 kilómetro redujo la disponibilidad de biomasa en un 80%, mientras que una variación de ± 50% de los costos de transporte se tradujo en una variación de ± 18,3% de los costos totales de extracción.El método propuesto se puede utilizar para identificar el potencial técnico-económico de la biomasa de madera de los bosques naturales en cualquier comuna, provincia, región o país; ya que tiene la flexibilidad de permitir pruebas con múltiples escenarios y parámetros en función de las características específicas del área a analizar. Básicamente, el propósito de esta herramienta es servir a los procesos de evaluación de la identificación de nuevos recursos de biomasa de madera, permitiendo a quienes toman las decisiones aumentar el potencial de biomasa leñosa sostenible y rentable para la generación de calor y electricidad, y al mismo tiempo reducir el efecto invernadero, emisiones de gases y dependencia de combustibles fósiles. 

Wood biomass is an important energy resource, which can contribute to reduce the dependence on fossil fuels. The research undertakes the microeconomic approach to estimate the technical availability and operational costs of woody biomass production with a higher level of precision than other models present in the literature, as it considers the entire supply chain of the sustainable management of natural forests. This study introduces a tool, which is applied to estimate supply curves and costs of wood biomass extraction from natural forests in the 7th Region of Chile. The simulation indicates that 531,015 tons/year of wood biomass is available in natural forests of the Region under study, with extraction costs ranging from 24.51 to 56.68 US$/ton, or an average total cost of 40.97 US$/ton. The parametric analysis revealed that the maximum admissible distance to the nearest transport route and the transportation costs are the two most influential variables in the estimation of wood biomass supply and cost. Reducing the admissible distance from 5 km to 1 km reduced the availability of biomass by 80%, while a variation of ±50% of transportation costs translated into ±18.3% variation of total extraction costs.The proposed method can be used to identify the technical-economic potential of wood biomass from natural forests in any commune, province, region, or country; as it has the flexibility to allow tests with multiple scenarios and parameters depending on the specific characteristics of the area to be analysed. Essentially, the purpose of this tool is to serve the assessment processes of the identification of new wood biomass resources, allowing decision makers to increase the potential of sustainable and cost-effective woody biomass for heat and electricity generation, and at the same time reduce greenhouse gas emissions and the dependence on fossil fuels.

Doihttps://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.124487
Corresponding AuthorFrancois Simon francois.simon@uc.cl