У овом чланку под сировином за производњу енергетских пелета и брикета подразумева се дрвна и пољпривредна биомаса. Уситњавањем дрвне биомасе може се добити чипс (ивер), струготина и пиљевина.  Чипс се добија са машинама за сечење дрвета (ножеви на диску или пужу) и дробилицама (са ножевима на бубњу).  Струготина се добија обрадом дрвета: сечењем, љуштењем, бушењем, стругањем, рендисањем, дубљењем, глодањем, брушењем. Пиљевина се добија тестерисањем, брушењем и полирањем дрвета. Ситњењем  биљне биомасе (сламе, кукурузовине, стабљика сунцокрета, конопље, трске, мискантуса и другог биља) добија се сечка у ринфузи.             

Сакупљена и грубо уситњена сировина од биомасе мора да се привремено складишти под надстрешницу.  Садржај влаге износи од 10 до преко 40%, у шумској биомаси и већи. Насипна маса сировина  може да  износи од 20 до 200 кг/м3.  Уситњеност сировине је углавном неуједначена и може да буде од неколико милиметара до неколико сантиметара. Чипс је најкрупнији (дуж/шир. 15 до 50 мм, дебљина 3-7 мм), струготина је средње величине (дуж. 1 до 30 мм, дебљина 1 до 1,5 мм) и пиљевина је 1 до 5 мм.   Уситњеност сечке од пољопривредне биомасе је, такође, неуједначена и димензије честица могу да износе од 10 до 100 мм.  Сировина преко 14% садржаја влаге мора да се суши. Пре сушења сировину треба уситнити и уједначити на грубом млину чекићару, да би се што равномерније осушила.  На млин се поставља сито одговарајућих димензија отвора за уједначавање сировине.  Уситњена сировина хвата се у циклон и усмерава се на сушару. Сушаре за крупније сецкану сировину су ротопнеуматске (тзв. ротациони дехидратори са лопатицама на унутрашњем плашту и са испуном), а за пиљевину рото и вертикалне пнеуматске сушаре.  У дрвној сировини треба да се постигне садржај влаге 8 до 12%, а у пољопривредној 10 до 14%.  Осушена сировина хвата се у циклоне и усмерава на фини млин чекић.  Фини млин има сито за уједначавање сировине. Сировина за пелетирање треба да има димензије 3 до 5 мм, за пречник отвора матрице ɸ7 до 10 мм, а за брикетирање 6 до 8 мм, за пречник отвора цилиндра ɸ50 до 100 мм.  дакле,  Уситњеност сировине зависи од димензија отвора матрице или цилиндра.  Превелико уситњавање сировине захтева већу потрошњу енергије.  Крупнија сировина теже се сабија.  Насипна маса овог материјала се много не мења, зато што је уситњенији и сувљи.  Уситњена и осушена сировина усмерава се у циклон, из циклона у метални бин (ћелију) за складиштење.  Ћелије треба да имају уграђене вибраторе на платформи за равномерно изузимање сировине.    

Веома је важно констатовати да се пре процеса пелетирања и брикетирања постигне што уједначенија, хомогенија, сировина када је реч о уситњености, садржају влаге и насипне масе. Средње фракције честица од 3 до 5 мм за пелетирање и честица од 6 до 8 мм за брикетирање треба да буду у количини од 70 до 75% од укупне масе.  Треба избегавати већу уситњеност честица (тј. брашна) и крупне честице преко дозвољене мере, јер се тешко сабијају. Након сабијања производ се расипа или отире, нарочито ако је сировина пресува (еластична) или превлажна (отпорна). Уколико сита на млиновима нису ефикасна за уједначавање уситњености сировине треба у линију убацити одговарајућа сита.Такође, ако сировина нема одговарајући садржај влаге, треба је кондиционирати, додавати воду (пару) или је мешати са сувом сиривином (или сушити). Код неких сировина које се тешко сабијају треба понекад додавати везивна средства, јер се, нарочито, пољопривредна биомаса при пресовању слабије веже у односу на уситњену дрвну биомасу.  Сировина од тврдог дрвета се теже сабија од меког дрвета.  Зато сировину треба мешати са другом биомасом у потребном односу. Свака преса има своју специфичну конструкцију (израду), захтева одређену врсту сировине, уситњеност, садржај влаге и насипну масу. Матрице пресе треба мењати према  врсти сировине или обрнуто, сировину према врстама матрица, односно облика цилиндара. Слични или скоро идентични принципи важе и код преса за брикетирање биомасе.   

Сушење дрвне биомасе повећава могућност дужег чувања у складишту овог биогорива, док истовремено долази до побољшања термичких својстава услед повећања топлотне вредности. Међутим, код великог броја биогорива и услова складиштења није потребно скупо интензивно вештачко сушење. То важи пре свега: за крупну сечку (нпр. уситњену пужним сецкалицама), код складиштења биогорива са садржајем влаге до 30%, код кратког периода складиштења, код релативно затворених услова складиштења са малим  механичким интервенцијама (мала опасност од настајања спора), итд. Ако упркос томе треба да се обави вештачко сушење, могу да се користе поступци и уређаји за сушење наведени у наставку овог текста. Наиме, сушење може да се изводи без или уз помоћ уређаја за вентилацију, односно загревање (термогена). Сходно томе се код поступка сушења прави разлика између природног сушења (тј. без техничке помоћи) и вештачког сушења (тј. уз одговарајуће техничке поступке). Основе и планска начела сушења биогорива од дрвета детаљно су описана код Хартманн-а (2009).

 Природно сушење

У природно сушење спада сушење дрвне сировине на тлу. Оно се најчешће спроводи у пољопривреди супротним ваздухом кроз на тлу распоређеног материјала (нпр. сушење сламастог материјала). И природно сушење шумских дрвених остатака обавља се по истом принципу. Шумски дрвени остаци убирају се свежи, са просечним садржајем влаге од око 45% (буква) до 55% (смрека), (Шите, 2014). У року од једне године сирово дрво које се складишти на отвореном може да се осуши до садржаја влаге испод 20%. То, међутим, не важи ако се дрво складишти у сеновитој шумској састојини са уобичајено већом влажношћу ваздуха и слабом проветреношћу. Другу варијанту представља природно сушење самозагревањем сировине. Циљано искориштење енергије која потиче од разградње супстанци биомасе могуће је на различите начине. Настала топлота у насутом материјалу изазива циркулацију ваздуха на горе, тако да хладнији ваздух долази одоздо или са стране. Осим тога, повољно је ако подлога складишта пропушта ваздух (нпр. кроз ваздушне канале или подлоге од обловине дрвета са прорезима). Код веома крупне сечке на овај начин може да се постигне ефикасно сушење биогорива без већих губитака супстанце, при чему самозагревање складишног материјала доводи до повећања температуре од максимално 20°Ц изнад дотичне спољашње. Међутим, побуђено дејство самозагревања сировине без активне вентилације углавном је повезано са ризицама. Технике сушења које и код ситне сечке у целини изостављају принудну вентилацију до сада још нису показали добре резултате сушења.

Вештачко сушење

Код вештачког сушења користе се вентилациони системи за активно сушење дрвета. Наиме, постоји вентилационо хлађење, вентилационо сушење, сушење топлим и сушење врелим ваздухом (Хартманн, 2009). Код вентилационог хлађења спроводи се принудна вентилација помоћу хладног спољашњег ваздуха. После самозагревања у биогориву повећава се дефицит засићења ваздуха са влагом и самим тим се повећава његова способност апсорпције воде. После повремене вентилације влажан ваздух се у биогориву потискује удувавањем свежег ваздуха. То се ствара нпр. регулисањем температурног режима почевши од температурне разлике у односу на спољашњи ваздух од 5 до 10°Ц.

За разлику од тога, код вентилационог сушења ствара се континуирана вентилација. Помоћу вентилатора за сушење спољашњи ваздуха се без или уз незнатно претходно загревање потискује кроз материјал за сушење. Притом се поступак сушења са повећаном спољном температуром убрзава. Техничке мере, којима се температура ваздуха незнатно повећава (за око 5 до 8°Ц), делују позитивно. Тако на пример соларно-термички загрејани ваздух веома добро може да се користи за сушење; ту спада и одвод загрејаног ваздуха из кровног простора производних објеката. Ради оптималног пролаза ваздуха кроз насути материјал треба поштовати минималну насипну висину која нпр. код сечке може да износи око 1 м.

У поређењу са вентилационим сушењем примена сушења топлим ваздухом доводи до значајног ефекта сушења. Сушење топлим ваздухом се сходно томе обавља помоћу извора топлоте веће снаге који доводе до загревања ваздуха за 20 до 100°Ц. И овде се ваздух за сушење помоћу вентилатора потискује кроз материјал, а у неким случајевима и усисава. Сушење врелим ваздухом је потребно само код производних постројења велике снаге. Код процеса пелетирања дрвне биомасе се влажан материјал, нпр. пиљевина или струготина, помоћу ваздуха температуре између 300 и 600°Ц може да суши у такозваним ротационо-добошастим, ротационо - пнеуматским или пнеуматским цевастим сушарама. Температура оушеног материјала је на крају бубња за сушење највећега, али никада не достиже температуру издувног ваздуха, већ може порасти на 60 до 85°Ц,

Уређаји за сушење

Сушење биогорива од дрвета често се спроводи у комбинацији са складиштењем. Уређаји за активно сушење стога често представљају само функционално техничку допуну складишних објеката. Само у посебним случајевима се сушење спроводи временски и просторно одвојено од складиштења као посебан процесни корак. Такав изузетак постоји када је планирано да се биогориво непосредно после сушења даље преради (нпр. уситњавање материјала при брикетирању или пелетирањеу). Код сушења биомасе разликују се конвективне сушаре са и без циркулације материјала. Материјал се без циркулације налази у мирујућем стању, док се вентилација врши одоздо преко пода или специјалних ваздушних канала (шаржна сушара). Притом се ради или о силосним ћелијама које се постављају у затвореном или на отвореном простору, или о правоугаоним уградним коморама у објектима (халама). По могућностима се користе делови постојећег спољашњег омотача објекта као зидови сушаре или је комплетан објекат опремљен подом са вентилационим системом (коморне или мобилне силос-сушире). По правилу се, међутим, врши раздвајање на неколико боксова или комора у којима одвојено могу да се суше различите шарже расутог материјала. Ваздух преко специјалних вентилационих канала улази кроз под сушаре. Када се ради о фиксно уграђеним подземним шахтовима могуће је и улазак возила до дна сушаре, чиме се олакшава коришћење и дотур материјала. Пролаз возила, међутим, није могуће када се користи кровна конструкција или флексибилне дренажне цеви (Хартманн, 2009). Код интензивног сушења (сушење топлим или врелим ваздухом) примењују се и системи са кретањем сушеног материјала (тј. са циркулацијом материјала). Овде се поступак сушења одвија равномерније. Ово, међутим, захтева значајно већи обим посла.

Дакле, разликују се поступци циркулацијског или континуираног (проточног) сушења. Ротационо – добошасте сушаре су шаржне сушаре у којима се шаржа сушеног материјала само континуирано преслојава. Код проточних сушара се, за разлику од тога, суши у континуираном току материјала. Наиме, за сировине од дрвне биомасе могу да се користе сушаре са мешалицом (добошасте сушице), тракасте сушаре, ротационо - пнеуматске и пнеуматско - цевасте сушаре.

Ризици од експлозије честица девета

Што су честице дрвета мање то се преко извора палења са ниском енергијом лакше могу загрејати на температуру паљења. Ако је дрво у облику честица величине пречника испод 2 мм, сматра се запаљивим. До пожара, односно експлозије, може да дође када настане мешавина ваздуха и запаљивих прашина у одговарајућем односу. За то може бити довољна концентрација већ од неколико г/м³. Критичне концентрације постоје пре свега у филтерским уређајима и силосима за пиљевину као и у пнеуматским транспортним системима, млиновима (нпр. код постројења за пелетирање) и сецкалицама. Велики садржај смоле и масти у дрвету као и евентуални додаци прашине од лакова, пластике, разређивача или њихових испарења повећавају ризик од експлозије. Посебан ризик постоји код складиштења и манипулисања дрвеном струготином и пиљевином који настају као веома ситни остаци приликом механичке обраде дрвета помоћу тестера, глодалице, бушилице, стругача или брусилица. Већ 12 г такве дрвене прашине у једном кубном метру ваздуха представљају опасност (Менин, 2006).

Ризик од експлозије може да се спречи редовном контролом и одржавањем машина и алата, вентилатора, уређаја за дотур биогорива, али и безбедних уређаја као што су секторски дозатори, детектори варница и уређаји за гашење. Да би се спречило паљење услед ослобађања статичког електрицитета, метални делови складишног постројења (циклони, филтери, транспортни уређаји и сл.) морају бити повезани електричним проводницима и уземљени. Транспортне вентилаторе, осим тога, треба користити у безбедносној категорији прописаној за експлозивне материје.

 Складиштење класичних бала биомасе обавља се углавном слагањем у камаре (стогове) на отвореном простору у пољу (њиви) или на економском дворишту или у постојећем неискориштеном складишту (надстрешници). Други начин је много повољнији, јер су бале заштићене од закишњавања. Стогови се постављају на равну, тврду, оцедну, по могућности мало подигнуту подлогу. Испод њих поставља се фолија у цуљу заштите од упијања влаге из земљишта. Слагање бала може да се обави ручно уз коришћење транспортних трака за подизање бала на висину. Изградња било каквог наменског складишта, на пример надстрешнице или шупе, је неисплативо. Један слој бала на стогу  препушта се утицају околинe, те штити његову унутрашњост. Након просушивања и ове бале могу да се користе за сагоревање или простирку. Сигурнија варијанта је да се на врху стога постави фолија, која штити стог од закишњавања. Ручно формирање стогова омогућава постизање већих висина. Тиме се смањује површина потребна за складиштење, мада треба да се води рачуна и о размаку међу стоговима, који се, због заштите од пожара, повећава у складу са висином стога. 

 Димензије мале класичне (квадар) бале су 35-40 х 50 х 50 до 120 цм дужине. Маса бале је 8 до 10 кг, 10 до 25 кг и до 50 кг. Садржај влаге у бали може да буде 14 до 20%. Димензије стога (камаре) за мале и велике бале могу бити исте или сличне. Ширина стога може бити 10, 15, 20 до 25 м и висина 5 до 10 м. Дужина стога је 10 до 25 м, па и више. Запремина стога може бити 2.800 до 6.000 м3. Горњи део стога (завршетак) има облик крова. Постоје различите форме и густоћа слагања класичних и великих ваљкастих или призматичних (квадар) бала у стогове или складишта. Велике бале ускладиштавају се искључиво применом механичких средстава. Код нас су то најчешће трактори са предњим утоваривачем или самоходним телескопским утоваривачем. Примењују се различита решења, од једног трна, до хидраулички покретаних хватача. Стог се формира на тврдој оцедној подлози са ПВЦ фолијом постављеном испод основе камаре или на бетонској подлози. Стог је потребно покрити фолијом. Висина складиштења зависи од висинског домета средстава за манипулацију. За ваљкасте (рол) бале пречника до 1,5 м примењује се слагање до пет редова, а за оне пречника до 1,8 м до четири реда бала. Маса јединице облика за мале ваљкасте бале је 140 до 240 кг, велике 250 до 420 кг и бале променљивих димензија 70 до 680 кг. Садржај влаге у бали може да буде 14 до 20%.Оне се слажу по висини у међуредове већ постављених бала у претходном реду.

Димензије великих призматичних (квадар) бала могу бити 150 х 150 х 210 до 240 цм и 70 х 120 х 160 до 270 цм, респективно у зависности од вредности притиска. Маса јединице  облика је 240 до 570 кг и 500 до 1.000 кг. Складиштење великих квадар бала птепоручљиво је обављати у надкривеном простору. Велике рол или квадар бале могу да се при пресовању обмотавају у пластичне фолије ради заштите од закишњавања, али овај метод није исплатив за наше услове. То се ради за бале од сена. Стогови (велике заобљене гомиле испресоване на њиви) имају димензије 240 х 300 х 260 до 640 цм и масе 1.300 до 2.000 кг. Они су сами за себе камаре.

Несложене мале класичне (квадар) бале сламе имају густину 50-60 кг/м3. Ускладиштене класичане бале у мање стогове имају густину од 50 до 90 кг/м3, у великим стоговима густина је 70 до 100 кг/м3. Ускладиштене ваљкасте бале у велике стогове имају густину 70 до 80 кг/м3, а велике квадар бале 90 до 150 кг/м3. Ускладиштење појединих стогова испресованих на њиви обавља се са густином од 60 до 90 кг/м3. Великe квадар бале слажу се у четири до пет редова по висини стога. Пожељно је да се у првом реду направи размак између бала у средишњем делу, да би се тако повећала стабилност стога и олакшало досушивање биомасе. Са овим балама остварује се највећа густина ускладиштења. Законским прописима заштите од пожара, регулисан је размак међу стоговима бала и прописано је растојање од других објеката. Разлог томе је да се спречи преношење пожара са једног на други стог или са стогова на друге објекте.

Резултати досадашњих истраживања код нас указују да влажност кукурузовине у октобру достиже 48%. Такву кукурузовину упаковану у бале је тешко ускладиштити и чувати јер брзо се убуђа и биомаса се разлаже. Конкурентан начин њеног сакупљања и чувања су снопови које је лако чувати, а могу се користити како за ложење тако и за исхрану стоке. Дакле, гранична вредност садржаја влаге при убирању кукурузовине треба да буде око 30%, да би влага биомасе у балама могла да буде погодна за складиштење и природно досушивање. Складиштење биомасе може да се обави и у ринфузи под надстрешницама или у стоговима на отвореном простору (на њиви или у економском дворишту). Биомасу са повишеним садржајем влаге потребно је вештачки досушивати активном вентилацијом околним ваздухом. Око стогова треба да се ископа каналчић за одвођење површинске воде при кишном времену. Такође, неопходно је у близини стогова поставити опрему за гашење пожара (апарате са ЦО2, бурад са песком, лопате, ашове и поњаве).  

На пример, за сезонску потрошњу сламе од 1.680 т за загревање једног насеља, дат је број и распоред камара ваљкастих (рол) бала при просечној маси бале од 300 кг. Укупан број потребних бала је 5.600. Усвојена је димензија једне камаре (стога): 7,5 х 36 х 7,5 м. Површина коју заузима једна рол бала при складиштењу износи 1,8 х 1,5 = 2,7 м2. На земљиште можемо поставити 5 редова бала по ширини и 20 бала по дужини. Тих 100 бала заузима површину земљишта од 100 х 2,7 м2 = 270 м2. То је ширина правоугаоника од 5 х 1,5 м = 7,5 м и дужине 20 х 1,8 = 36 м. Дакле, површина правоугаоника земљишта је 36 х 7,5 = 270 м2. Следећи међуред бала је 4 х 19 = 76 бала, затим наредни 3 х 18 = 54 бале, те 2 х 17 = 34 бале и на крају 1 х 16 = 16 бала. Укупан број бала у једној камари је 280 бала. Висина камаре је 7,5 м. Потребан број камара је 5.600 : 280 = 20. Камаре могу да се поставе у 4 реда по 5 камара. Око камаре треба обезбедити пожарни пут ширине најмање 10 м. Дакле, потребна површина парцеле земљишта за складиштење бала сламе је: 4 х 7,5 м + 5 х 10 м = 80 м по ширини и 5 х 36 + 6 х 10 м = 240 м по дужини, односно 80 х 240 м = 19.200 м2 или 1, 92 ха, тj. заокружено 2 ха. За ову намену повољни су пашњаци и неплодна земљишта.

Досушивање бала биомасе у камарама (стоговима) на отвореном простору може да се обави на природан и вештачки начин (активном вентилацијом) околним ваздухом. Није препоручљиво сушење бала загрејаним ваздухом из економских разлога. Уколико се бале суше у камарама (стоговима) онда треба пазити где се камара поставља и како се бале слажу у камару. Потребно је водити рачуна нарочито код ускладиштених бала кукурузовине са повећаним садржајем влаге да се камаре постављају на промајним местима, а бале да се слажу са мањом сабијеношћу, тј. да се између неколико бала проставља мали размак, да би промаја (ветар) могла да прође кроз камару. Вештачко досушивање бала у камари повећане влажности активном вентилацијом околним ваздухом може да се обави ако се испод камаре поставе дрвени решеткасти канали, или перфориране цеви, кроз које би се вентилатором удувао околни ваздух и продувао кроз камару. Бале се слажу до висине 3 - 5 м на решеткасти под тако да се вертикално намести празан простор, који се са горње стране затвара издуженим чеповима. Вентилатором, који би требало да остварује што већи напор (притисак), на пример изнад 1200 Па, удувава се околни ваздух у простор испод пода изведеног од летава и затворен са обе бочне стране. Ваздух вертикално улази у празан простор, не може да изађе из канала због чепова, принуђен је да бочно прође кроз камару биомасе. Продувавање околним ваздухом може да се обавља само када је повољно време, тј. користи се ваздух са мањом релативном влажношћу. Магла и висока релативна влажност ваздуха преко 90% нису повољни за активну вентилацију. Ваздух ниже температуре може да има нижу релативну влагу, што је повољно за продувавање. 
За досушивање ваљкастих бала урађених у пресама са променљивом запремином примењује се сличан поступак. Још при пресовању се пре почетка формирања сваке бале убацује пластична цев са перфорацијама, која се користи за одводњавање, те се око ње формира бала. Такве бале се постављају изнад пода са кружним отворима на размаку, који омогућава слагање бала у једном или више слојева, тако да је њихова оса у вертикалном положају, а цев наспрам рупе у поду. Са горње стране цеви постављају се издужени чепови и ваздух удувава у простор испод пода. Цев се при одмотавању бала скида и поново користи у наредној сезони. На истом принципу ради и подна сушара за досушивање бала луцерке (детелине), те она може да се користити за досушивање бала кукурузовине.