I |- ~ 0 fti4 _ 30~~~~.1r-5!.~/ >& - .4- 4., - , V ,- I - 4 II -4 4 1' -4, -w 4. 1- 4 - 4 * , - 4 4 * . 4. '*44 '4 4 4. 4 a - 4 4 4 - 4 II' .4 *4 4-. 4 4- 4 *4 - 4444 4. * 4 '44 COSTA RICA FOREST RESIDUES UTILIZATION STUDY VOLUME I - TECHNICAL REPORT FEBRUARY 1990 ACRO D CATIE -Centro Agronomico Tropical de Investigation y Enseflanza CONAI - Comision Nacional do Asuntos Indigenas DGF - Direccion General Forestal DSE - Direccion Sectorial de Energia EEC - European Economic Community GOCR - Government of Costa Rica ICAITI - Instituto Centroamericano de Investigacion y Tecnologia Industrial ICE - Instituto Costarricense de Electricidad IDA - Instituto Desarrollo Agricultural IDB - Interamerican Development Bank INCSA - Industria Nacional de Cemento ITCR - Instituto Tecnologico de Costa Rica MIRNEM - Ministerio de Recursos Naturales, Energia y Minas OTS - Organization for Tropical Studies RECOPE - Refineria Costarricense de Petroleo, S.A. ROCAP - Regional Office for Central American Projects (USAID) SPN - Servicio de Parques Nacionales TDRI - Tropical Development Research Institute (U.K.) TPI - Tropical Products Institute (U.K.) TSC - Tropical Science Centre UNDP - United Nations Development Program USAID - United States Agency for International Development ABBREVIATIONS bn3 - bulk cubic meter Btu - British thermal unit C - Costa Rican Colone CAF - Certificado de Abono Forestal capex - capital expenditure C+F - Cost plus Freight CIF - Cost, Insurance, Freight cm - centimeter °C - degrees Centigrade db - dry basis DBH - Diameter at Breast Height DFI - Dutch Guilder (Florin) DM - Deutsche Mark EIRR - Economic Internal Rate of Return FIRR - Financial Internal Rate of Return FOB - Free on Board FRG - Federal Republic of Germany GJ - gigajoule hr - hour ha - hectare IRR - Internal Rate of Return kcal - kilocalories kg - kilogram km - kilometer kw? - square kilometer kW* - kilowatt (electrical) kWh - kilowatt-hour kW, - kilowatt (thermal) 1 - liter LHV * Lower Heating Value LPG - Liquified Petroleum Gas m - meter Ml' - square meter me - cubic meter mcwb - moisture content, wet basis EJ - megajoule mm - millimeter mo - month HWh - megawatt (thermal) N.P. - National Park NPV - Net Present Value PBP - Pay-back Period SCF - Standard Conversion Factor sin - solid cubic meter t - metric tonne TOE - Totnes of Oil Equivalent US$ - United States Dollar w.r.t. - with respect to yr - year CURRENCY AND FUEL EQUIVALENTS CCY 1.00 US$ - 75.0 Colones CONVERSION FACTORS 1 NJ - 948 Btu - 239 Kcal - 0.278 kWh Solid Bulk Fuel mcwb Density Density LHV (%) (kg/sm3) (kg/bm3) (NJ/kg) Diesel Oil -- 860 -- 45 Fuel Oil - 950 -- 42 Petroleum Coke 9 833 500 33 Palmnut Shells 20 850 510 17 Wood Residues (air-dried) 20 620 372 15 Charcoal 5 500 300 28 TABLE Of COTS EXECUTIVE SUMMARY .............................................i I * INTRODUCTION .... .e.....o. ~.*.~......00** 000.0.0...............1 Background .. ............. ... o0.............. *0Oeo*O*....... 1 Country Economic Conditionse..........................1 Country Energy Sector.........01 Project Development .......................................2 Objectives ...........................o..e........e.........3 scope of Study............................................4 Covrae............ ...................................... 04 Activities0 ............. 0000000000000000006000000000.....4 II* FOREST RESIDUES SUPPLY................................... 5 9vrvew.......... .............. .......................... .05 Forest Resources............000000000..........**. 5 Forest Exploitation. ............... 000000000000.0.0.0.0... 6 Legal Aspects ....0000000000*6 Lgig..................... 000000000000000.........0.00...0.....7 3frsain............................. ................. 900000007 Deforestation Trends ........................................e.7 Consequences of Deforestation ......................10 Protected Forest Areas....................................... 10 Unprotected Forest Areas.................................1l Exploitable Forest ............. Surface Area..................................0*..13 Location Relative to Potential Markets...... ........13 Forest Resitues .... ... 14 Land Clearing Residues..00*.........00........ 14 Logging Residues....e.....e... .............. ......14 Sustainable Forest Managemente...... 0000*e0000615 Selective Logging with Natural Regeneration.. ......15 Strip Cutting with Natural Regeneration.............16 Plantation Forestry............ 0017 Sustainable Exploitable Forest Area 18 Residue Production Area 18 Restrictions ......... Time Horizon of Exploitation... l0oooo00000000 9 Summary Area Estimates...............0.0.0.0.00000.19 Forest Residue Production... l.oo..............*......19 Residue Production Density............s.............20 Total Potential Residue Production..................21 Extraction and Residues Preparation.... *................22 Log E.xtraction......o................... 000600006.22 Residue Extraction .....23 Residue Preparation ...24 Residue Production Costs 24 Haulage Distance.......................o.... ...o...24 Production Costs...... ...............24 III. RESIDUES UTILIZATION FOR CHARCOAL EXPORT ................ *26 Overview .............. .*....... .. . ....***... ............ .26 Present Charcoal Production and Consumption ..............26 Demand and Supply ........................... .26 Expansion of Domestic Market. 9..999o99999.9......... 927 Production for Export oo........o......**e ...*o . 99.27 Carbonization of Forest Residue for Export Markets.......28 Carbonization Technologies........... .o..... . . . e...... 28 Technology Selection............ ........... ..... .29 Forest Exploitation Area... ..............e..e..... 29 Production Cost ..................... 30 Environmental Health and Safetyr....................32 Conclusion ..........................................o... 33 International Charcoal Marketing ........................33 Quality of Supply ................................. 33 Markets ................... 90999999999990999*99ooooo 34 Previous Costa Rican Exports. .....................e35 Pricingo...............o..............o.o...........9.s.36 Charcoal Export Analysiso...............oo0ooo 00.99o9....o37 Assumptionsoo.o.ooooo9..9999999999699999999se 9.....o37 Export Costs ....o...ooo..ooo...o..o..............o..e..oo39 Financial/Economic Analysis.........................39 Conclusiono 099999999999999 999999999999909 oe....oo..o41 IV. RESIDUE UTILIZATION FOR FUEL OIL SUBSTITUTION IN INDUSTRY. 99999999999 o .................o.......ooo.oo42 Overviewo..................... 999999999999999o9.9.999oo.oo.42 Process Heat in Industrye.............................9..o42 Process Heat Demant.................. ....9.9..9.9o.oo42 Installed Equipment Base.................oo.o..oo.ooo43 Wood vs. Charcoal for Fuel Oil Replacement...............43 Retrofit of Industrial Oil Fired Boilers and Air Heaterso......................o......................o.o46 Technical Options..............9ooo99o9999o99.9.9.oooo46 Costa Rican Experience with Gasification............47 Small Scale Industrial Heat Generation: Pretensados Nacionaleso................................ 999990999999.48 Descriptiono.......o................................. 48 Assumptions ..... *o 99o9. 99 99 9.9.o.............o....e..o48 Financial/Economic Analysis. 99999999.9.9.o.o..oo.oeo51 Conclusion9 99o09oo9o99o99....................o.o.o.53 Medium Scale Industrial Heat Generation: Fabrica Nacional de Licores.................o................. 53 Description .....99999o9oe9o...................53 Assumptionso...... 99999999eeo9e99oe9................... 53 Financial/Economic Analysis. ...............9.9.0..ooo56 Conclusionoo................................oo..ooooo..o..o.58 Large Scale Industrial Heat Generation: Industria Nacional de Cementoo ...................00.............. 58 Assumptions****................5 Financial/Economic Analysis ... ..................... 61 Conclusion. .......... ................................. 64 V. CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS ..... ......e.* .... 65 Summary .... .. ... ................ 65 Residue Utilization Options. .c#... .........66 Charcoal Export....e..................c. e..,66 Fuel Oil Substitution in Industry***** .....c....c66 Comparison of Residue Utilization Options ..c.......e.c67 Integrated Forest Management and Exploitation Pilot Projectie..e eec.......... .68 Objectives**.**oo.eoo*oo..o ..oov69 Activities.***. ..69*o*. Organizations o.ooo*oo.***.*oo..*69 Donor Involvement *.o.eoo.o*eoo*..*70 Environmental Risks 1...... Environmental Risk Amelioration.. 71 Regul.ation............... 72...... Cost of Forestry Controls... ... e..74 Economic Incentives***...* *.****.* ......*.....74 Policy Reforms c... . .... 75 Other Uncertainties and Risk Factors....75 Entry to Export Markets..... .....oo. ... ee. 75 Charcoal Export Market Competition .. ..... .*..76 TABLES 2.1 Soils Capability and Present Land Use 8..........ec8 2.2 Legally Protected Areas* ... c -as ... .10 2.3 Exploitation Limits in Protected Areasl..e.l.e..1l 2.4 Exploitable Forests in Protected Areas.... ..13 2.5 Exploitable Forests in Unprotected Areas..ece.e.*o14 2.6 Area of Sustainably Exploitable Forest.o....6*o4*19 2.7 Residue Production Density.*.oeceo. ....... .21 2.8 Potential Residue Production in Unprotected Primary Forests... 22 2.9 Potential Residue Production in Protected Primary Forests 22 2.10 Parameters for Residue Production Alternatives .....24 2.11 Residue Production Costs Under Optimal Selective Logging 25 3.1 General Assumptions for Charcoal Production Cost Analysis 3O 3.2 Technology Specific Assumptions for Charcoal Production Cost Analysis.30...q....o..o ......30 3.3 Financial Comparison of Alternative Carbonization Technologies... 31 3.4 Economic Comparison of Alternative Carbonization Technologies...... C C......cc.... 32 3.5 CIF Prices for Packed Barbecue Charcoal in Various Western European Countries, 1986o....... oo...... .6.37 3.6 General Assumptions for Charcoal Export Analysis .... 38 3.7 Market Specific Assumptions for Charcoal Export Analysise..................o..................... 38 3.8 Charcoal Export Financial Costs.....................39 3.9 Charcoal Export Economic Costs......................40 3.10 Financial Profitability of Charcoal Export..........40 3.11 Economic Profitability of Charcoal Export...........40 4.1 General Assumptions for Pretensados Nacionales Analysis. 66666660o66 666o6o6oo66o.oo..o..ooo6o66o50 4.2 Case Specific Assumptions for Pretensados Nacionales Analysisoo.o..o.... ....o.ooo.oo66oo651 4.3 Fuel Price Assumptions for Pretensados Nacionales Analysis. oooe*eoooo .*oeot*oo.oooo66666o6oo.651 4.4 Financial Analysis of Pretensados Nacionales Energy Alternatives... o 6ooo 66oo ..o. .6.66o66.6.6o52 4.5 Economic Analysis of Pretensados Nacionales Energy Alternatives.ooo.ooo.o.oo..oo.. 666.6.66.o.52 4.6 General Assumptions for Fabrica Nacional de Licores Analysis....oo..o.....o..oos.ooo.o oooo...o54 4.7 Case Specific Assumptions for Fabrica Nacional de Licores Analysiso................o.oooo.o*o.oeo54 4.8 Fuel Price Assumptions for Fabrica de Licores Nacionales Analysisoo.....................0 .6.6.656 4.9 Incremental Investments for Fabrica Nacional de Licores Casifier Retrofit6 606666666666666.6.6.6.056 4.10 Financial Analysis of Fabrica Nacional de Licores Energy Alternativesooo.6o6oe...e .6.6.6.6e...o.ee.57 4.11 Economic Analysis of Fabrica Nacional de Licores Energy Alternatives..o.o......eo.. 6.66o6.6.6o66.57 4.12 Present Fuels Use at Industria Nacional de Cemento. 66666666666666 ....o..eo.o..58 4.13 General Assumptions for Industria Nacional de Cemento Analysiso o o oo59 4.14 Case Specific Assumptions for Industria Nacional de Cemento Analysis...........o..... 666666666666 61 4.15 Fuel Price Assumptions for Industria Nacional de Cemento Analysis.. .... ................ .......61 4.16 Financial Analysis of Industria Nacional de Cemento Energy Alternatives. *666*o6***6 o*6o6o.62 4.17 Economic Analysis of Industria Nacional de Cemento Energy Alternatives.666seoo 666o 66.66......63 4.18 Sensitivity of INCSA Financial Analysiso............64 4.19 Sensitivity of INCSA Economic Analysis..............64 5.1 Forest Residue Netback Economic Value ...............o67 FIGIUE 2.1 Deforestation in Costa Rica: 1940 - 1983.oo0*004060008 2.2 Principal Primary Forest Extensions in the Northern and Atlantic Regions in Unprotected Areas .....e..........6666666612 4.1 Installed Boiler Capacitieso...*................... .44 4.2 Installed Direct-Heat Burner Capacities.............45 4.3 Materials Flow for Pretensados Nacionales...........49 4.4 Materials Flow for Fabrica Nacional de Licores......55 4.5 Materials Flow for INCSA Cement Factory ... ..0*000*660 IBRD 13532R Costa Rica . i - EUCUTIVE SUORY Ba¢kgr9=4d Objectivss 1. The immediate objectives of the forest residues utilization project are to assist the Government of Costa Rica, through the Direccion Sectorial de Energia (DSE) of the Ministry of Natural Resources, Energy and Mines (MIRNEM) to: (a) Determine the economic feasibility of utilizing land clearing and logging residue for: (i) direct substitution for imported fuels in the industrial sector; (ii) conversion to charcoal for energy uses in the industrial sector; (iii) conversion to charcoal for export; (b) Define the available technical options for the residues utilization; (c) Compare and evaluate the residue utilization options, including possible higher value non-energy uses; and (d) Recommend a residue utilization plan. $cope 2. The study of logging and land clearing residue production was limited to the Northern and Atlantic Zones of the country. These are the primary areas of remaining forest subject to commercial exploitation and agricultural expansion through land clearing. Residues can only be obtained on a commercially interesting scale from these forest concentrations. 3. The use of unconverted forest residues in the household and commercial sectors (i.e. as firewood) was not considered viable. Present demand for forest residues from the household sector is negligible. The main potential market is in urban areas, mainly in the Central Valley, located 90-180 km from points of residue production. Due to transport costs, unconverted forest residues will not be able to compete with the fuelwood presently available to the urban population in the Central Valley from nearer locations. v ii . Forest Residues SUPD1Y 4. Improper land use and deforestation frame the principal issue faced by the mission: sustainabllity of forest management, and hence of forest residues supply. Photo interpretations of January 1988 Landsat data support the most pessimistic assessments of the pace of deforestation, now estimated as 3.9% per year. It is perhaps not overly alarmist to conclude that there may not be any forest residues supply in 5-8 years, because there may not be any more exploitable dense forest (outside designated wuntouchablew park and biological preserve areas). 5. Roughly 70 percent of Costa Rica's remaining forest area occurs in legally protected wildlands. The remaining forest outside of strictly protected areas is quickly being logged and cleared. Because of Costa Rica's very rapid deforestation, many relatively recent studies of Costa Rica's forest and its economic potential have already become largely obsolete: This includes the 1984 Meta Systems study of potential forest residues utilization. 6. In Costa Rica, most forest residues are the result of either land clearing or commercial logging operations. These residues include tree limbs and branches, stumps, "reject' logs, and those parts of logs which are considered unsuitable for sawmilling. They also include whole trees which are incidentally felled in the logging process, but not extracted because of their relative lack of commercial value. Presently, such residues are either left to decay in the cut-over forest area, or burned in situ as part of the land clearing process. Land Clearing Residues 7. Most of the land suitable for permanent agriculture or grazing has already been cleared, so virtually all present-day clearing occurs on land that would be most productive if it remained in forest. The considerable discrepancy between land use capability and actual land use in Costa Rica is growing rapidly. 8. At present the greatest volume of forest residues in Costa Rica comes from land clearing operations. However, if the current pace of land clearing continues, the supply of residues from land clearing is not likely to last more than 5 years. This conclusion is based on the existence of roughly only 250,000 ha of legally exploitable production forest remaining in the country, and the estimate that about 60,000 ha/year of forest land is currently directly (for conversion to pasture) or indirectly (because of logging over and subsequent shifting cultivation) cleared. Logging Residues 9. Although in Costa Rica a variety of about 70 species is commercially logged, the bulk of the timber consists of only two or three different species. The dominant commercial species are characterized by a high specific density which makes them suitable for both charcoal production and as an industrial fuel. v iii - 10. Residues from commercial logging can be considered a sustainable resource, but only if the logging itself is sustainable, i.e., it can be repeated at specified intervals in perpetuity, without loss in long-term forest productivity. There are essentially two types of natural forest management systems which may, if RroDerl! managed, produce sustainable harvests of wood (including forest residues) in Costa Rica: (a) Selective logging with natural regeneration; and (b) Strip clearcutting with natural regeneration. Residues can also be produced sustainably from plantation forestry. 11. Unfortunately, there are almost no examples of sustained-yield natural forest management in Costa Rica. The country's forest industry has historically functioned almost entirely as a "by-product' of pasture and agricultural expansion, with the commercially valuable logs being selectively removed before subsequent land clearing. However, selective logging can be done with a view towards sustainability. Such a system of forest management involves leaving enough high-quality trees of commercially valuable species to provide good seed sources for natural regeneration. It also implies cutting on a sufficiently long rotation cycle, as well as taking care to minimize incidental logging damage to younger trees or to the soil. 12. If sustainable logging practices were implemented throughout the Northern and Atlantic Regions, some 206,000 to 495,000 solid m3 would be available annually at forest landings at financial costs ranging from US$3.80-4.85 per solid m3 (US$6.13-7.82 per air-dried tonne). The preferred means of residues extraction is by wheeled tractor coupled to a cart or sulky. Residues Utilization Options Charcoal ExRort 13. Present charcoal demand in Costa Rica is very modest. Households in the lowest socio-economic strata, followed by restaurants and domestic barbecues, account for virtually all charcoal use. The prospects for expansion of charcoal production on the basis of forest residues for the household and commercial sector are bleak. Costa Ricans tend to have a low preference for this fuel for cooking purposes relative to fuelwood and LPG, kerosene and electricity. In addition, the relatively short haulage distances for the fuelwood consumed in the urban areas of the Central Valley make charcoal based on forest residues trail behind in competitiveness. 14. Attempts in recent years by the management of two large flnces to export charcoal met with only limited success. Problems of maintaining the trade arose not over the issue of willingness on the part of these enterprises to engage in the export, but rather over insufficient knowledge - iv - of: (a) the available international markets; and (b) the input material and quality requirements necessary to compete in the higher value home and restaurant barbecue markets. 15. Successful charcoal export operations from other countries in the region, Mexico and Guatemala, indicate that Costa Rica may be able to replicate the production and marketing experience of these countries--which is, in part, focused on international barbecue markets--and develop a modest export trade. The quality of the charcoal available from a specific country and the assurance of maintaining quality control are the key factors determining entrance into the international market. 16. Analysis of a model production and transportation system shows that export of lump charcoal produced from forest residues to markets in Western Europe and/or the U.S. is a financially and economically viable venture. Best results are achieved by export to Western Europe, where the profit margin on CIF or FOB offer price is close to 30 percent. Quality standards can be met from production from residues of the dominant commercial logging species. The preferred carbonization technology is Beehive brick kilns, whose use has already been promoted in Costa Rica by ICAITI. Fuel Oil Substitution in Industry 17. Small Industries. Installation of locally manufactured gasifiers fed by wood residues is an attractive technology for small industries currently burning fuel oil in direct heat or process steam applications. Financial analysis of an existing gasifier indicated a 90 percent rate of return to the factory owner. 18. Economic analysis of the same installation revealed a strong' sensitivity to the pricing of fuel oil. Economic pricing of fuel oil in this study is based on CIF import costs, which assumes that the current exported excess of Bunker C domestic supply over demand will disappear as fuel oil is increasingly used for power generation. Pricing fuel oil on FOB export parity would likely render the case study retrofit marginal from a national planning viewpoint. Future domestic petroleum market developments, as well as international price movements, will thus determine the priority for licensing and technology transfer arragements with ITCR. In any case, the utilization of residues will be small due to the small energy demands at individual sites. 19. Medium Scale Industries. Medium scale industries with a process heat demand exceeding 1 MW. are not adaptable to retrofits by local gasifiers in their present state of technology development. A financial and economic model of a boiler at Fabrica Nacional de Licores indicates that the increased costs of imported gasification equipment overcome any economies of scale. The prospects for significant substitution of fuel oil by wood residues in these boiler-equipped industries are poor. 20. Large Scale Industries. The Industria Nacional de Cemento (INCSA) is the largest single industrial consumer of fuel oil in Costa Rica. Conversion of the factoryts rotary kiln is technically feasible through direct combustion of prepared wood residues, and would reduce fuel oil consumption from 78% to 40% of total energy use. Conclusions from the financial and economic assessments are similar to those reached in the small scale industries analysis. The retrofit would become marginal if fuel oil prices in economic terms dropped by 14 percent, as would happen if fuel oil is valued in FOB instead of CIF terms. 21. As the economic evaluation does not provide clear go/no go signals, a decision to invest at INCSA should be based on an assessment of the relative supply risks associated with each fuel alternative (fuel oil, petroleum coke, palmnut, and wood residues). The utility of specific retrofit investments will be maximized if engineering designs provide for fuel switching capability. ComDarison of Options 22. Energy uses of residues should proceed only after opportunities for utilization as small timber are exhausted. The highest energy residue economic value is achieved through the charcoal export option. Industrial fuel substitution schemes are ruled out to the extent that this usage competes with charcoaling for the same residue resource. This situation might arise in Costa Rica due to the expected slow diffusion of sustainable forest management practices. Integrated Forest Management and Exploitation Pilot Proiect 23. Security of supply for large scale enterprises such as charcoal exporting can only be assured through linkages to sustainable forest logging activities. Since there is a lack of familiarity in Costa Rica with the latter practice, a residues utilization activity can only be envisaged within the context of a new or pilot forest management venture as here recommended. 24. Activities of the proposed pilot project would include: (a) Establishment, management and exploitation of forest blocks; (b) Fixed and/or portable sawmill installation and operation; (c) Residue charcoaling for export; (d) Residue extraction for fuel oil substitution in small-scale industries; (e) Market development and marketing of forest end-products; (f) Ceneral rural enterprise development and management; and (g) Research, monitoring and dissemination of the results of the above activities. - vi - The USAID sponsored "Forest Resources for a Stable Environment" (FORESTA) project encompasses most of the above proposed components. The project is presently in an early stage of implementation working with peasant landowner groups in the buffer forest zones surrounding Braulio Carrillo National Park. 25. Charcoal production could be readily integrated into the USAID project design provided that the forest working circles are of adequate size to support an export oriented residue processing operation and that the peasant groups are able to demonstrate sufficiently strong credibility with international buyers. Initial production and export of as little as 100 tonnes/month might well be acceptable to buyers. This represents the output of one or two kiln batteries which could be constructed for a capital investment of under US$25,000. This amount is exclusive of needed complementary inputs in residues extraction, management and training, plus the other inputs already subsumed under the FORESTA project. 26. Apart from the FORESTA project, ample opportunities exist for other donor assisted projects emphasizing forest management and natural regeneration in other parts of the country. Environental Protection Risks 27. A soon as a market develops for products presently considered a residue, the residues become a by-product. This means that there is also the possibility that the by-product becomes a main product. Therefore, the major risk of succesful promotion of forest residues utilization in Costa Rica is that entities involved in residue production will not limit themselves to residues from timber logging operations but start exploitation activities solely for the energy market (be it charcoal for export or industrial fuelwood). Such a development may lead to uncontrolled deforestation. 28. Although it appears that the amount of land potentially deforested by charcoal export or industrial fuelwood companies may be a relatively small percentage of ongoing total deforestation, it could still be significant in absolute terms. Therefore strong and effective control measures will be necessary in any residues utilization project. Risk Amelioration 29. The following measures, if effectively implemented, which would help ensure that forest residues utilization for charcoal or industrial fuelwood promotes sustainable forest management: (a) Regulation (i) Licensing of wood conversion facilities - vii - (ii) Quotas for charcoal or wood chip supply (b) Control (i) Field supervision (ii) Monitoring and enforcement by DGF or other suitable institution (c) Economic Incentives (i) Encouragement of vertical integration in the forest industry (ii) Stimulation of forest landholder organizations (iii) Development of an integrated mix of forest products. Expenses of field supervision are the most substantial cost of an effective control system, and are estimated to be equivalent to about a 10 percent rise in the cost of residues production. 30. Notwithstanding the above-mentioned risks of increased deforestation, a new market for wood residues could actually encourage natural forest management or reforestation. Presently, most Costa Rican landholders do not perceive forestry as a profitable, long-term option for their lands. This is attributable to very low stumpage payments as well as the lack of tradition of managing forests to yield wood on a sustainable basis. 31. It appears that most Costa Rican rural landholders require a reliable, fairly frequent (i.e. every 2-3 years or less) cash flow from whatever productive system they undertake. If the production of forest residues for energy purposes can produce a sufficiently frequent cash flow, forestry may become an attractive option for the larger landholders. The sustainable forest management systems described in this report appear to be able to fulfill this requirement. - I - I. *iNTODUCTION Background Country Economic Conditions 1.1 Costa Rica is a small, mountainous country with an area of 51,200 km2 and a population of 2.7 million in mid-1987. GNP per capita reached US$ 1,610 in 1987. Presently Costa Rica is classified by the World Bank as a lower middle-income developing country. However, social amenities and physical/social infrastructure in Costa Rica are relatively well-developed for a country with Costa Rica's per capita income level. 1.2 The economy has been recovering fairly well from a severe crunch in the aftermath of the second petroleum price shock, with growth averaging 4.4% over the period 1983-87. Manufacturing (21% of 1987 GDP) has surpassed agriculture (18%) as the largest sector, and construction, commerce and financial services have also emerged as growth sectors. The open unemployment rate was reduced to 5.5% of the labor force in 1987, but hidden under- employment is still widespread. 1.3 Manufacturing and the export of nontraditional agricultural products were stimulated by trade liberalisation initiatives, complemented by adjustment measures for small industries and import substitution sectors. Nonetheless, merchandise exports are still relatively little diversified with coffee and bananas as main export earners, while foreign debt remains at a high level of US$4,200 million by the end of 1987 (94% of GDP). These factors leave the Costa Rican economy vulnerable to external shocks and call for prudent economic management. Country Energy Sector 1.4 As with other countries, Costa Rica faces the need to increase its energy supplies to meet the requirements of the economy as it recovers from heavy indebtedness and continues to grow. Considerable investment has been devoted to developing the country's rich hydro-electric potential, with the result that reliance on thermal generation has been minimized and the transmission and distribution network has been expanded to reach some 89% of the population. However, as detailed in the 1984 Joint UNDP/World Bank Energy Assessment, electric power accounts for less than 13% of net energy consumption. 1/ Imported petroleum, processsed at the refinery at Pt. Limon, meets approximately 47% of total energy demand. Woodfuels consumed primarily in the household sector account for 31% of energy consumption. Agricultural residues, principally bagasse and coffee husks, make up the remaining 9% of consumption. j/ Costa Rica: Issues and Options in the Enerx Sector, January 1984, Report No. 4655-CR. 1.5 Of the total national energy consumption of 1,433,100 TOE in 1981, 40% related to demand in the residential and commercial sector (mainly households), 32% to transport, and 29% to demand in industry and agriculture (mainly manufacturing). Fuel oil and diesel accounted for just under half of total industrial energy use. Those fuels are used primarily for direct heat and steam generation. 1.6 Woodfuels Situation. Fuelwood and charcoal are the main domestic sources of energy in Costa Rica, representing three-quarters of energy use in the household sector. When adjusted for end-use efficiencies, this proportion implies that about 40% of Costa Rican households depend on wood as a cooking fuel. There is strong evidence that woodfuel demands are in balance with supplies and have little impact on deforestation. About a third of households purchase fuelwood, a third collect it on their own farms, and a third obtain it at no monetary expense from third parties such as coffee plantations and sawmills (slabs, offcuts). Most of the fuelwood appears to originate from prunings of coffee plantation shade trees, live fences, windbreaks, orchards and woodlots, i.e. from managed and sustainable sources in little danger of depletion. 1.7 In a few areas 20-30% of the total fuelwood consumed is obtained directly by cutting down natural forest. These appear to be areas of recent settlement where farms have not yet reached their equilibrium configuration. In addition, localized shortages do exist in the more arid areas such as Guanacaste and in the heavily populated Central Valley. 1.8 Studies sponsored by UNDP and USAID have concluded that fuelwood is not regarded as a fuel of inferior quality, but that rural inhabitants, depending on their customs and social environment, tend rather to prefer fuelwood because of the smoky barbecue flavor it imparts to the food. Taste and custom may also explain the relative unpopularity of charcoal in Costa Rica. Approximately 6,000 tonnes where consumed in 1987 (Salazar 1987), representing less than 3% of wood demand. Much of this charcoal is used in low-income households, home barbecues and restaurants in the Central Valley, and is supplied by independent producers in the country's Southern Cordilllera using traditional earth mound kilns. Most of the charcoal produced in Costa Rica comes from trees felled for that sole purpose; the amount produced from forest residues is not significant. Proiect Develooment 1.9 A recommendation for a forest residues utilization activity was originally advanced in the Energy Assessment, and amplified by the follow-up Energy Sector Management Assistance Program (ESHAP) mission entitled 'Costa Rica: Recommended Technical Assistance Projects" (Report No. 027/84). Both reports noted the large waste of biomass resources in the form of unused logging and land clearing residues, and urged an investigation into the possibilities for their energy utilization in household and industrial markets. A reconnaissance mission in February 1986 confirmed the interest of the Costa Rican authorities, who suggested that charcoal export be included as an option. In this way, the net foreign exchange savings from petroleum displacement domestically could be compared with foreign exchange earnings from export sales. 1.10 The study was co-financed by the Government of the Netherlands and was initiated in March 1988. A team of Costa Rican forestry consultants was engaged to conduct a detailed assessment of the wood residue resource base resulting from commercial forestry exploitation and agricultural land clearing. 2a An ESMAP mission followed in May 1988, consisting of a mission leader, charcoal marketing specialist, forest engineer, biomass combustion engineer, energy economist and environmental economist. ]/ Objective 1.11 The immediate objectives of the forest residues utilization project is to assist the Government of Costa Rica (GOCR), through the Direccion Sectorial de Energia (DSE) of the Ministry of Natural Resources, Energy and Mines (MIRNEM) to: (a) Determine the economic feasibility of utilizing land clearing and logging residue for: (i) direct substitution for imported fuels in the industrial sector; (ii) conversion to charcoal for energy uses in the industrial sector; (iii) conversion to charcoal for export; (b) Define the available technical options for the residues utilization; (c) Compare and evaluate the residue utilization options, including possible higher value non-energy uses; and (d) Recommend a residue utilization plan. 2/ 'Estudio Sobre Utilizacion de Residuos Forestales en Costa Rica," Miguel Escoto Montero et Al. (Consultants - Forest Engineering), Cartago, Costa Rica, October 1988. ./ This report is based upon the findings of a mission which visited Costa Rica from May 8 to 28, 1988. The mission members were Messrs. Charles Feinstein (Mission Leader), Jeff Mullaney (Researcher - Charcoal Marketing Specialist), Winifred Rijasenbeek (Forest Engineer), Roland Siemons (Biomass Combustion Engineer), Jacob Jansen (Energy Economist) and George Ledec (Environmental Economist). Secretarial support was provided by Ms. Evelyn Cortez-Fusco. - 4 - 1.12 On the basis of the results of the above evaluation, the final objective of this ESMAP study is to formulate a comprehensive strategy and follow-up program to promote, where economic, the increased use of Costa Rica's forest residues. Emphasis is placed on the definition of: (a) Appropriate policy instruments and organizational/institutional measures required to support the recommended program; (b) Environmental risks under the present fiscal incentive and regulatory regime; and (c) Net benefits and investment requirements for program implementation. Scoge of Study Qy_trayge 1.13 Elimination of certain options was made early in the conduct of the study. Specifically, the two simplifications described in the following paragraphs were made in order to focus the mission's efforts. 1.14 The study of logging and land clearing residue production was limited to the Northern and Central Atlantic Zones of the country. As documented by Meta Systems (1984) and other studies, these are the primary areas of remaining forest subject to commercial exploitation and agricultural expansion through land clearing. Residues can only be obtained on a commercially interesting scale from these forest concentrations. 1.15 The use of unconverted forest residues in the household/ commercial sector (i.e. as firewood) was not considered viable. Present demand for forest residues from the household sector is negligible. The main potential market is in urban areas, mainly in the Central Valley, located 90-180 km from points of residue production. Due to transport costs, unconverted forest residues will not be able to compete with the fuelwood presently available to the urban population in the Central Valley. This fuelwood originates from fairly sustainable sources in nearer locations. Activities 1.16 The mission interviewed more than 75 persons associated with forestry and energy development in Costa Rica, and working in government administration, development, planning, research, teaching, training and the private sector. Field trips were made to agri/forestry cooperatives in San Carlos and Guapiles, to sites of forest management and current commercial timber extraction, and to six representative points of industrial process heat demand. - 5 - II. FOREST RESIDUES SUPPLY Overview 2.1 Improper land use and deforestation provide the backdrops for the principal issue faced by the mission: Sustainability of forest management, and hence of forest residues supply. Newly available photo interpretations of January 1988 Landsat data support the most pessimistic assessments of the pace of deforestation, now estimated as 3.9% per year. It is perhaps not overly alarmist to conclude that there may not be any forest residues supply in 5-8 years, because there may not be any more exploitable dense forest (outside designated "untouchable" park and biological preserve areas). For this reason, the forest resources situation is analyzed in some detail in Annex 1; key findings of the analysis are incorporated in this chapter. 2.2 In Costa Rica, most forest residues are the result of either land clearing or commercial logging operations. These residues include tree limbs and branches, stumps, "reject" logs, and those parts of logs which are considered unsuitable for sawmilling. They also include whole trees which are incidentally felled in the logging process, but not extracted because of their relative lack cf commercial value. Presently, such residues are either left to decay in the cut-over forest area, or burned in situ as part of the land clearing process. Forest residues can also result from silvicultural thinnings, either from plantations or managed natural forests and, on a very minor scale, forest residues can also come from naturally fallen deadwood. Forest Resources 2.3 According to the latest Direccion General Forestal (DGF) Landsat images (1988), Costa Rica presently has 25.9 percent of forest cover (1,323,183 ha). The majority of those forests are located in the Northern and Atlantic regions. 2.4 The natural forest, the principal resource base studied in this report, is classified in three groups: (a) Primary virgin forest is defined as forest in which the canopy covers 80 to 100 percent of the ground surface. Such forest has not been logged for over for at least 20 years, nor undercut for at least 5 years. (Undercutting is removal of small poles of 5 to 8 cm diameter). Under these period restrictions, it is assumed that both volume and quality of the original commercial timber species have been restored completely. (b) Primary undercut forest has same cover as the first classification, but during the last 5 years only the undergrowth (wood to a diameter of 8 cm) was removed. This forest type still contains a large amount of the original commercial timber. - 6 - (c) Secondary forest has a canopy cover of 60 to 80 percent, following a logging operation during the last 15 years. These forests contain only part of the volume and quality of the original commercial species. Landsat images, as used in this study, enable only a distiction between primary and secondary forest. Forest Exploitation Leeal ASRect 2.5 Control Measures. The principal effective measure taken by the Government to control deforestation has been the establishment of a network of legally protected forest areas which are often pointed to as model developments. However, outside these conservation areas the forest resource situation is becoming critical. 2.6 The main legal basis for forest management in Costa Rica is Law 7032, passed by the Legislative Assembly on March 11, 1986. Law 7032 has been reinforced and supplemented by an Emergency Decree, issued by President Arias on September 18, 1987. As the issuing of an wemergency decree" suggests, there is a relatively high level of awareness among government officials (and even among the public) about Costa Rica's deforestation problem. 2.7 The main problem with the control system is weak enforcement by DGF of limits to exploitation outside of the conservation areas. Forest management plans are typically submitted as a formality, and then are not followed. Each year, considerably more wood enters Costa Rican sawmills than is allowed to be cut by DGF permits. Land clearing of logged-over forests usually goes on without any permit, even though one is always required. The reasons that have been cited for the DGF's inability to control forest cutting include: Lack of adequate funds, misallocation of what funds are available, lack of necessary equipment (including the vehicles needed for visiting forest cutting sites), low salaries for DGF personnel, failure to sanction or dismiss unproductive employees, bureaucratic rigidity, and the strong political influence of loggers and sawmill owners, among others. 2.8 Reforestation Measures. The Government has also promoted reforestation through a variety of mechanisms, the most ambitious and costly of which is the Forestry Tax Credit (Certificado de Abono Forestal, CAF). A/ The CAF is issued by DGF in exchange for reforestation of a land plot, and can be used to pay any kind of tax. The value of the CAP (presently C/ 4/ As it is used in Costa Rica, the term "reforestation" refers exclusively to plantation establishment, not to promoting natural forest regeneration. 90,000/ha over a 6-year period) is supposedly equivalent to actual reforestation costs; however, the CAP is reportedly about 50 percent higher than the estimated full costs of proper reforestation. Because the CAF is so costly per hectare, the amount of land reforested under the program is limited by budget constraints, while landholders who receive the CAP enjoy a sizable "windfall profit". The CAF has also been criticized because it subsidizes large landholders, rather than small ones (who would pay little or no tax in any case). Logging 2.9 Loggers are an independent group acting as intermediaries between the forest and sawmill owners. They buy a forest concession and hire a consultant forester/firm to prepare a forest management plan for submittal to DGF. 2.10 The logging system in Costa Rica is based on out-dated land clearing equipment. Specialized forestry equipment is hardly available (Flores 1985). Reportedly, hardly any new equipment was imported during the past five years. The efficiency of the old type of equipment in forest exploitation is quite low. Logs of approximately 2.5 to 5.0 solid m3 are carried away one at a time, using a chain which unnecessarily damages part of the logs. Loggers also tend to take the shortest route with their bulldozers between the extracted tree and the landing, thus damaging the forest floor and non-harvested trees unnecessarily (Escoto 1988). Improvements to this system were suggested by Flores but they have not yet been implemented. 2.11 Due to relatively high haulage costs and the fact that stumpage fees are paid by extracted volume rather than the area exploited, loggers tend to extract only large diameter, valuable species. This "high grading" extraction pattern is likely to continue until sawmills become more vertically integrated with their raw material base, and relocate closer to logging areas. Deforestation 2.12 Owing to agricultural expansion (mainly cattle ranching) and to commercial timber exploitation (to a somewhat lesser degree), deforestation continues at an alarming rate estimated at 50,000 to 60,000 ha/yr (Escoto 1988; IDB 1987). The risks and damages due to deforestation are discussed in more detail below. Reafforestation with fast growing species of moderate timber quality has been increasing recently (19,544 ha afforested up to 1987; 6,000 ha planted in 1987) but cannot replace the volume and quality currently consumed or destroyed. Deforestation Trends 2.13 Deforestation in Costa Rica is one of the most dramatic cases of natural resource mismanagement in Latin America. The country's current - 8 - annual rate of deforestation (as a percentage of the remaining forests) is around 3.9 percent, the highest in Central America. From an area of 26,000 kin covering more than half the country in 1970, forest cover has been reduced to about 16,000 kdm (31%) in 1987. Figure 2.1 depicts the deforestation rates for the period 1940 to 1983. 2.14 Most of the land suitable for permanent agriculture or grazing has been cleared in the past, so virtually all present-day clearing occurs on land that would be most productive if it remained in forest. Table 2.1 shows the considerable discrepancy between land use capability and actual land use in Costa Rica; this discrepancy is growing rapidly. Cuadro 2.L4 CAPACIDAD DE LOS SUELOS Y USO ACTUAL DE LA TIERA (ies de ha) Efeativa- Us. Catesorfa manto aptos ?oroentaje Actual Porcentaje DLferecola Uso afrtaola 2,225 44 2,941 58 (+) 716 Cultivos anules 944 225 Cultivos permanentes 815 225 Pastisales 466 1,900 Us* Forestal 2,858 56 1,717 34 (-) 1,141 BOaque produatLvo 1,609 894 Basque de ProteecO6n 1,249 823 Otros U1as ain no closiflcados 27 __ 452 8 M 42S TOTAL 5,110 100 5,110 100 Fuentes BID, 1987. 2.15 Roughly 70 percent of Costa Rica's remaining forest area occurs in legally protected wildlands. The remaining forest (totalling very roughly 250,000 ha) occurs largely as fragmented "forest islands' (mostly of less than 1,000 ha) surrounded by pastures, rather than as extensive blocks of unbroken forest. The remaining forest outside of strictly protected areas is quickly being logged and cleared. Because of Costa Rica's very rapid deforestation, many relatively recent studies of Costa Rica's forest and its economic potential have already become largely obsolete: This includes the 1984 Meta Systems study of potential forest residues utilization. l/ 2.16 According to a study (USAID 1987), deforestation is mainly due to agricultural expansion (70%). To a lesser extent it is a result of commercial timber extraction (20%) and firewood harvesting (5%). ,/ This study also failed to exclude legally protected areas from its estimate of forest area available for residues extraction. S~~~~~~~~~14 kl 1983 t < t & \ MaberCOSTA R}CA Oc6ano Pacifico > < MIACea boscos. densa OArea bosc fes 196 1977 94,ss, 91 9tr18 1983~ ~ ~~Ii177J8 Figulre 2.1: Deforestation iln Co8ta Rica: 1940 to 1983 Source: DGF 10 Conseguences of Deforestation 2.17 Deforestation is Costa Rica's most pressing environmental problem, as well as the principal environmental risk associated with forest residues utilization activitities. 2.18 Deforestation in Costa Rica is leading to a variety of economically serious and environmentally disastrous consequences. The most obvious harm is the loss of the wood resource itself. Although Costa Rica is presently a wood exporter, it will need to import about US$200 million annually in unprocessed wood products by 1995 if deforestation and domestic demand trends continue (IDB 1987). Protected Forest Areas 2.19 Costa Rica's governmentally protected natural areas vary greatly in management philosophy and in effectiveness of on-the-ground protection. A distinction is made between unprotected and protected forests. Unprotected forests, whether privately or state owned, are free to be exploited or cleared. In protected forests, which can also be privately or state owned, commercial exploitation is forbidden or restricted, depending on the forest''s specific legal status. 2.20 Table 2.2 summarizes the extent of the various protected areas. Exploitation restrictions for these areas are indicated in Table 2.3. Tablg 2.2 LUGALLY PROTECTED AREAS Proportion of Area Total Country Area (ha) (X) National Parks (SPN) 432,290 6.50 Biological Reserves (SPN) 16,481 0.32 Absolute Biological Reserve (SPY) 1,172 0.02 National Monument (SPN) 218 0.00 Private Protected Wildiands 9,234 0.18 Wildlife Refuges (DGF) 127,867 2.52 Protection Zones (DCP) 99,848 1.96 Total Wildlends 687,110 13.52 (excluding Forest Reserves) Forest Reserves (DGF) 378,351 7.12 Indian Reserves (CM0tI) 278L839 5I49 TOTAL 1,344,300 26.13 Source: USAID, 1987. - 11 - Tabl* 2-t EZXPWITATION LIITS IN PROTCTED AREAS Exploitation Area Limits National Parks No commerial timber exploitation Biologioal Reserves Absolute Biologieal Reserve National Monument Private Protected Lands Wildlife Refuges Protection Zones Porest Reserves Limited possibilities of comercial timber exploitation under managment plan approved by DOW Indian Reserves Non-commeroial timber exploitation for subsistence of inhabitants possible Source: DOF: SPM; COMI. Unprotected Forest Areas 2.21 Principal primary forest extensions in the Northern and Atlantic regions in unprotected areas are shown in Figure 2.2. A brief description of land ownership in unprotected forest areas is given below. 2.22 Large Land Owners. There exist a number of private persons and companies possessing extensive forest areas of more then 500 ha. Generally holdings are in the 500 to 2,000 ha category, with the notable exception of Portico S.A. which owns approximately 10,000 ha near Sarapiqui. It appears that most unprotected forest area is owned by large landowners. 2.23 Small and Medium Size Land Owners. This category, which possesses forest areas of less then 500 ha, appears to be small. Nonetheless, this group plays a principal role in the process of deforestation. Being farmers, these landowners are the main actors in landelearing for agricultural purposes. The very small farmers usually start crop cultivation in recently cleared forests. The first years after clearing the land agricultural production is usually very profitable. As a result of poor techniques this leads soon to soil depletion and erosion, which forces the farmers to shift their fields, clear more land or even move to other zones. Often the small farmers sell the depleted soils to the larger extensive cattle rangers. 2.24 Squatters. These landowners mainly originate from the relatively over-populated Central Valley. They have entered forests of which ownership was not established in order to clear patches for agricultural production. As in the past land clearing was seen as land improvement, squatters could obtain land titles after having worked the land for at least 10 years (Hartshorn 1982). - = _ 4 5 7 e~~~~~~~~1 - I' - 14 6I Figure 2.2: Principal primary forest extensions in the Northern and Atlantic region in unprotected areas. Shaded area only indicates the relative location and size, but should not be used for size determination. 1. Los Pilares and Crucitas 7. South of Tortuguero N.P. 13. Tres Amigos 2. La Cureka S. Rio Reventazon 14. Guapiles 3. Sarapiqui 9. Talamanca 15. Guacimo 4. Rio Cuarto and Toro 10. Rio Pocosol 16. Siquirres S. Rio Sucio I1. Rio Infernillo 6. Rio Sierpe 12. Pe*as Blancas - 13 - 2.25 Associations and CooReratives. A large variety of associations and cooperatives exist. They range from farmer groups who merely united for the purpose of land acquisition to groups producing on a collective basis. In most associations, the farmers produce on an individual basis on privately owned land, the cooperative only playing a role in buying and selling of agricultural produce. Many of the associations are in land settlement schemes set up by the statal IDA (Agricultural Development Institute) organization. 2.26 IDA settlements vary in size from about 10 to 200 members and 30 to 1,500 ha. An average settler has about 10 ha. Presently 67 IDA settlements exist in the Northern region. About 27 of these settlements possess primary forest of which approximately 10 settlements have forest areas of more then 500 ha. In the Atlantic region, there are 33 IDA settlements. About 15 of those possess primary forests and about 12 have forest areas of more then 500 ha (Escoto 1988). 2.27 Two other, non-IDA associations own extensive primary forest areas: APROADAP located in the Forest Reserve Cordillera Volcanica Central possessing about 3,000 ha and Aleo Gaspar in the Barra del Colorado with some 1,500 ha. Exploitable Forest Surface Area 2.28 The surface areas of forests in the Northern and Atlantic region have been estimated based on 1987 Landsat images. The total forest surface area as well as exploitable areas in both protected and unprotected zones are indicated in Tables 2.4 and 2.5. Only 29% of the total primary forest is situated in unprotected areas. Table 2.4: EXPLOITABLE FORESTS rN PROTECTED AREAS (ha) Region Primary Forest Secondary Forest Northern 22,900 2,500 Atlantic 206.000 22.900 Total 229,000 25,400 Source: Annex 8. Location Relative to Potential Markets 2.29 Since transport of forest residues or derived products (wood chips, charcoal) plays a major role in the assessment of the viability of residue utilization, road transport distances from the most important potential wood production areas in the Northern and Atlantic Regions to San Jose and Port Limon have been estimated. The methodology is indicated in - 14 - Annex 9. Transport distances vary from 70 to 125 km to San Jose and from 30 to 150 km to Port Limon. Table 2.5: IXLOITARSL FOISSTS IN UNPROWTCTD ARLAS (ha) Region Primary Forest Secondary Forest Northern 139,000 28,000 Atlantic *.4000 11.000 Total 184,000 39,000 Sburcsg Amnx 8. Forest Residues Land Clearing Residues 2.30 At present the greatest volume of forest residues in Costa Rica comes from land clearing operations. However, if the current pace of land clearing continues, the supply of residues from land clearing is not likely to last more than 5 years. This conclusion is based on the existence of roughly only 250,000 ha of legally exploitable production forest remaining in the country, and the estimate that about 60,000 ha/year of forest land is currently directly (for conversion to pasture) or indirectly (because of logging over and subsequent shifting cultivation) cleared. 2.31 Therefore it follows that wood residues from land clearing must be considered a short-term resource, no a sustainable one. In view of the lifetime of the industrial forest residue utilization options that concern this study, forest residues from land clearing activities are eliminated. Logging Residues 2.32 Logged Species. Although in Costa Rica a variety of about 70 species is commercially used, the bulk of the timber consists of only two or three different species (Andrews 1982, Schartan 1980). 2.33 Escoto (1984) shows that, for the Atlantic Region, 51 to 58% of the commercial volume consists of Caobilla (Guarea), followed by 21 to 26% of Gavilan (Penthaclethra macroloba). Commercial species of less importance include Fruta Dorada (Virola) (5 to 6%), Danto Raton (4%), and Almendro (Dipteryx panamensis) (3%). A similar timber species composition is reported for the Northern Region. 2.34 The dominant commercial species are characterized by a high specific density (620 kg/solid ma air-dry) which makes them suitable for both charcoal production and as an industrial fuel (relatively low transport cost). - 15 - 2.35 Residue Morphology. In order to assess residue preparation costs, an idea of average size and morphology must be established. For purposes of this study two size classes of forest residues are distinguished: - 0.10 - 0.50 m diameter: This class consists mainly of branch material originating from the canopy of the extracted species, but also of stems of non-commercial species fallen incidentally in the extraction process. - diameters larger than 0.50 m: This class consists of reject parts of commercial stems, of completely rejected stems and of stems of non-commercial species fallen in the process of extraction. It has been established that approximately 50 to 65% of the forest residues are in the 0.10 - 0.50 m diameter range (Escoto 1982; Escoto, personal communication, 1988). Sustainable Forest Management 2.36 Residues from commercial logging can be considered a sustainable resource, but only if the logging itself is sustainable, i.e., it can be repeated at specified intervals in perpetuity, without loss in long-term forest productivity. Methods and implications of such management systems are outlined below. 2.37 There are essentially two types of natural forest management systems which may, if properly managed, produce sustainable harvests of wood (including forest residues) in Costa Rica: (a) Selective logging with natural regeneration; and (b) Strip clearcutting with natural regeneration. Variations and combinations of these two basic approaches are possible. Residues can also be produced sustainably from plantation forestry. 2.38 Unfortunately, there are almost no examples of sustained-yield natural forest management in Costa Rica. The country's forest industry has historically functioned almost entirely as a 'by-product" of pasture and agricultural expansion, with the commercially valuable logs being selectively removed before subsequent land clearing. Selective Logging with Natural Regeneration 2.39 Essentially all logging of natural forest in Costa Rica is 'selective' in the sense that only certain trees are removed. However, the trees removed are the most commercially valuable ones, and no high value trees are deliberately left to provide seed sources for future regeneration. - 16 - This process is therefore known as 'high grading' ("descremal in Spanish), and is not sustainable (because the high-value tree species are not maintained). Furthermore, many non-commercial trees are inadvertently knocked down or damaged by bulldozers during the logging operation. 2.40 However, selective logging can be done with a view towards sustainability. Such a system of forest management involves leaving enough high-quality trees of commercially valuable species to provide good seed sources for natural regeneration. It also implies cutting on a sufficiently long rotation cycle, as well as taking care to minimize incidental logging damage to younger trees or to the soil. Optional interventions may include periodic thinning of less valuable trees (to give the more valuable ones room to grow faster) and "enrichment planting' of the more valuable species. These interventions result in greater investment costs, but increase future yields of the most valuable species. 2.41 A possible example (and perhaps the only one) of selective commercial logging being attempted in a sustainable manner in Costa Rica is the logging operation of the corporation Portico S.A. This firm reportedly logs its forest lands with a genuine intent towards sustaining future harvests, although its silvicultural assumptions (especially about a 15-year harvest rotation period) have been criticized as being overly optimistic. Some non-commercial research on selective logging of natural forests is also being done, such as by CATIE in the Sarapiqui region of the Atlantic Zone. Strip Cutting with Natural Regeneration 2.42 The strip clearcutting or "strip shelterwood" system involves cutting all of the trees that occur in pre-selected strips about 50 meters wide. It is believed that such narrow strips tend to mimic the forest openings created by natural treefalls, and that natural regeneration is facilitated because every part of the deforested strip is close to the remaining forest, which serves as a seed source. Under this system, there may also be one or more intermediate selective cuts (thinnings) in each strip. 2.43 As yet, there is no experience with this forest management system in Costa Rica. However, a pilot forestry project using strip clearcutting appears to be quite successful (ecologically, economically, and socially) in the Amazon region of Peru, which is believed to have fairly similar tree growing conditions to Costa Rica's North and Atlantic Zones (Tosi 1988; Hartshorn et al., 1987; TSC 1982). As a result, USAID plans to incorporate this system within a proposed Costa Rica forestry project, called "Forest Resources for a Stable Environment" (USAID 1988). The project proposes strip cutting on a 40-year rotation (considered conservative for the local growing conditions) in several forested 'buffer zone" areas around the Braulio Carrillo National Park. This project component seeks to encourage the people already living in this area to earn their income from managing the natural forest sustainably, rather than from cattle ranching or other ecologically unsuitable activities. ^ 17 - 2.44 The strip clearcutting system has various advantages and disadvantages when compared to a sustainable selective cutting system. For example, strip clearcutting may be more economically attractive because all of the usable wood is removed during one intensive logging period per strip per rotation period, rather than during the more numerous (and costly) logging interventions under the selective cutting regime. On the other hand, it may be harder to keep land that has been clearcut from being converted to pasture or other non-forest uses. i/ 2.45 Therefore stripcutting should be introduced on an experimental scale since there is lack of data on strip regeneration. It may be possible that a long stage of secondary growth of non-valuable species impedes the regrowth of primary species. Serious consideration should also be given to negative effects such as the natural widening of the strips' soil compaction due to concentrated use as forest track. Plantation Forestry 2.46 Wood for energy purposes can be produced from plantations where it would result from periodic thinnings of trees for lumber, poles, pulp, or other 'primary' products. 2.47 Some 12,000 ha of forestry plantations have been established in Costa Rica within the past decade (up to 6,000 ha during the last year, encouraged by the CAP subsidy). Most of these plantations are in the highlands, rather than in the North and Atlantic Zone lowlands and foothills (where most of the deforestation is presently taking place). The most commonly used plantation species are the native laurel (Cordia alliodora) and introduced cypress (Cupressus lusitanica), eucalyptus (Eucalyptus globulus), pine (Pinus caribaea), and melina (Melina arborea). The recently approved Forestry Development Pilot Project financed by the Inter-American Development Bank (IDB 1987) intends to establish another 10,000 ha of plantations throughout the country. 2.48 Because these forest plantations are composed of only one or a few tree species (often introduced ones), they do not support many native animal or plant species. From a biological conservation standpoint, plantations therefore cannot substitute for natural forest. Plantations can provide the same water and soil conservation services as natural forests, though often not as well (because the trees are usually smaller, and there is little or no undergrowth). However, well-managed plantations can be very efficient producers of wood (for energy as well as other purposes). To the extent that tree plantations replace degraded pastures or other already deforested lands, they represent an environmental improvement. The only significant environmental concern with tree plantation projects in Costa Rica would be if the plantations were created by clearing natural forest. W/ It should be noted that the people doing the strip clearcutting in the apparently successful Peru project are Indians with a tradition of preservation of the natural forest; this would not necessarily be the case in the proposed USAID Costa Rica project. - 18 - Sustainably Exploitable Forest Area 2.49 In this section forest areas available for exploitation under conditions of sustainable forest management are estimated. First the possible sources of forest residues are established, and secondly the total area where sustainable commercial exploitation can be conceived is defined for the Northern and Atlantic Regions. Residue Production Area 2.50 Various forest areas may be used for residue production: primary forest, secondary forest, plantations, and residues from land clearing. However, as discussed above, sustainable residue production must be considered complementary to logging (timber production). As significant logging activity is confined to the primary forests, for this study the resource of principal interest is the primary forest. Restrictions 2.51 Only part of the area covered with primary forest can be considered as a sustainable resource for timber and wood residues. Constraints are imposed by ecology, commercial size and accessibility. 2.52 Ecology. Most primary forest is located in protected areas. Depending on the specific status of protection, a restricted commercial logging operation is allowed. As Costa Rica is already facing ecological problems, only limited extraction on a sustainable basis is acceptable in protected areas. It is estimated that only roughly 20% of the primary forest in protected areas can be exploited. A second point of consideration is the foreseeable extension of protected areas. Due to the increasing awareness of environmental matters, Costa Rica has seen a steady growth of protected area. Conservationists have presented various protection proposals, one of which covers large areas of presently unprotected forest near the Nicaraguan border. 2.53 Forest Block Sizes. Sustainable forest exploitation requires a minimum forest plot size. Present commercial forest operations cover 30-50 ha per year. In order to enable a similar annual production on a sustainable basis, a minimum forest plot size of 500 ha is needed. Analysis of forest block sizes of primary unprotected forest shows that for the Northern and Atlantic Region respectively 60% and 85% fall into the category of continuous forest blocks of more then 500 ha. Total surface areas of this category, indicated by the heading "long term' are presented in Table 2.6. 2.54 Accessibility. Primary forest areas nowadays open to commercial exploitation are mostly located in remote zones, or in areas that pose problems due to poor drainage conditions in combination with excessive rainfall. Access to many forests is limited to one or two months per year. As timber becomes more scarce and prices rise, additional investments in roads and specially adapted haulage equipment, and thus the exploitation of more difficult areas, may become economically feasible. Unfortunately no - 19 maps of sufficient detail, which might serve in the exact assessment of the specific extent and severity of this restriction for each area, were available to the mission. Time Horizon of ExDloitation 2.55 In order to assess the time span in which exploitation of specific forests may take place, a distinction was made between areas available in the short and in the long term. 2.56 Due to the high costs involved in the exploitation of remote forests with bad drainage conditions, in the short term (i.e. within 5 years) only 50% of the Uar&ce forest area is considered exploitable. As timber prices increase in the long term, it is assumed that these high costs will be compensated and that the exploitable area will finally reach 100%. 2.57 Approximately 20% of the Rrtet primary forest area is estimated to be exploitable on a sustainable basis in the short term (within 5 years). Exploitation possibilities of such forest in the long term will not be considered in this study, as this depends to a very large extent on the experiences gathered in short term sustainable exploitation. Summary Area Estimates 2.58 Although the areas defined above naturally depend to a large extent on future forestry legislation and the development of timber prices, as a best estimate the total sustainably exploitable forest areas in the Northern and Atlantic Regions amount to respectively 92,700 ha and 118,800 ha. As shown in Table 2.6, the Northern Region areas consist largely of unprotected forest. Forests in protected areas which can be considered for commercial exploitation under sustainable management are almost solely located in the Atlantic Region. Tal 26 ARX& OF SUSTAXNAJLY IXPLITABLE FOURT (ha) Unprotected Protected Rlegion _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Short term Long term Short term Long term Northern 41,500 85,000 9,700 Atlantic 19,500 39,000 79,600 - Total 61,000 122,000 89,500 - Sources Tables 2.4, 2.51 Annex Is Mission estimates.. - 20 - Forest Residue Production 2.59 Naturally, the amount of forest residues available depends on wood extraction methods. In addition, timber extraction amounts (and therefore available residue volumes) are also greatly influenced by market forces. Already a demand shift can be observed in the timber market: Production of small timber is becoming more and more attractive as compared to fuelwood production. 2/ It therefore becomes more and more economic to improve wood extraction methods (reduce damage to logs) and to convert wood formerly rejected as residues by means of small forest-based portable sawmills. Residue Production Density 2.60 Present Production. Present average residue production can be deduced from data given by Flores (1985). Of the wood volume cut only 54% leaves the forest. With an average volume cut of 50.8 solid m3/ha (1983) this implies that 23.4 solid ml/ha is left in the form of branches and reject stems. More recent information based on new forest inventories indicates a residue production of 17.7 and 26.3 solid m3/ha for primary forest in the Northern and Atlantic regions respectively (Escoto 1988). On the basis of these data the mission estimates current residue production for both regions at respectively 16.0 and 23.0 solid m3/ha. 2.61 Potential Production Under Sustainable Yield Conditions. Estimates below consider two sustainable forest management options: optimal selective logging and strip cutting. Both options assume optimal felling and hauling techniques, implying minimal damage to logs and forest floor. 2.62 For oRtimal selective logging, Flores (1985) suggests that present residue production of 46% can be reduced to 25%. This reduction could be brought about by two simultaneous developments: (a) The development of a market for new, not yet used (potentially commercial) species as well as for smaller sized timber (the latter would make a portable sawmill operation on the forest landing feasible); and (b) An increase of the bruto volume cut from 50 to 80 solid me/ha, in order to extend the production lifetime of the commercial forests. The increase in volume cut would imply a substantial cost reduction due to the decrease of haulage distances as sawmillers satisfy their log input requirements from smaller radii. 2/ The market price for small timber ranges between 14 and 20 US$/solid m3 whereas the price for fuelwood is in the order of 2 to 4 US$/solid m3 at the forest gate. - 21 - 2.63 Some loggers have already started extraction of smaller size diameter logs of commercial and non-commercial species. Also a technology of this type has been tested by ITCR and has showed promising results. With adequate incentives to loggers a change over to the above production methods would probably require a period of 5 years. An important incentive could come from a change in stumpage fee arrangements which are presently based on the amount of timber extracted rather than on the extractable volume felled. 2.64 The above scenario would result in a potential residue production for energy purposes of up to 15 solid m/ha. Assuming a rotation cycle of 15 years (not yet validated in Costa Rica) the annual residue production would amount to up to 1.0 solid f/ha-yr. 2.65 The alternative timber production method involves strigcutting. As in this system all standing wood is cut, it results in a much larger amount of residues. It is assumed that those residues are graded according to their most economic use, and that only the lowest grade is available for energy purposes. 2.66 The strip cutting scenario results in a residue production of up to 110 solid mn/ha. Assuming a rotation cycle of 40 years (not yet validated in Costa Rica), the annual residue availability for energy purposes in this case is estimated at up to 2.7 solid m3/ha-yr. 2.67 Residue production data for the present method as well as for the two sustainable alternatives are presented in Table 2.7 for both the Nortern and Atlantic Regions. It must be emphasized that the annual production figures of the sustainable alternatives depend strongly on the as yet not validated rotation cycle assumptions. Table 2.7: RESIDUE PRODUCTION DENSITY Excloitation Cycle period Nortbhrn Region Atlantic Region Alternative (yr) _ (sc3Ihalharvest) (sm3Iha-yr) (sam3/halharvest) (sm3lha-yr) Present 0 16.0 -- 23.0 -- Optimal Selective 15 14.0 0.9 15.0 1.0 Stripoutting 40 74.0 1.9 109.0 2.7 Soure: Mission estLiates. Total Eotential Residue Production 2.68 Total sustainable residue production is estimated in Tables 2.8 and 2.9 by combining the residue area data with the production density figures. The potential amounts range from 116,000 to 260,000 solid m3/yr for unprotected primary forest and from 90,000 to 235,000 solid m3/yr for protected areas. - 22 - SaLJ 2.8s POTENTIAL ESIDUI PMODUCTION IN UWNPOTECTID PRIMRY FORTS (su31yr) Exploitation Alternative Region _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Optiml Selective Stripouttins Northern Short term 39,000 77,000 Long tern 7,000 154,000 Atlantic Short term 20,000 53.000 Long ter 39,000 106,000 Total short term 59,000 130,000 Total long term 116,000 260,000 Souresi Tables 2.6, 2.7. Table 29: POTENTIAL RESIDUE PRODUCTION IN PROTECTED PRIMRY FORESTS (Sc3lyr) Exploitation Aternative Region _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Optimal Selective Stripoutting Northern Short tern 9,000 18,000 Long ter -- Atlantic Short term 81,000 217,000 Long term -- - Total short teom 90,000 235,000 Total long term -- -- Shweet Tables 2.6, 2.7. Extraction and Residues PreRaration Log Extraction 2.69 Present System. At present in Costa Rica selective logging with out-dated and generic equipment is practiced. Due to the high transport costs to distant sawmills, relatively low stumpage prices and the attributicn of stumpage fee to the actually extracted volume, only the most valuable trees of DBH (Diameter at Breast Height) between 0.60 and 0.90 m are taken out. Timber losses caused by roughly chaining the stems to the landing are considerable, resulting in many reject stems at the landings. The damage to standing timber is even more severe, because bulldozer operators take the shortest routes to the forest landing sites thus unnecessarily destroying trees. - 23 * 2.70 To determine the residue base in this case for an average exploitation area of 30 ha, only commercial species of DBH over 0.60 m are taken into account. It is assumed that all residues produced have value only for energy purposes (charcoaling or chipping). 2.71 Sustainable Selective Logging with Optimal Timber Production. In this case use is made of commercial and potentially commercial timber above 0.40 m DBH. Therefore the volume of timber taken out is greater in comparison to the present way of exploitation. Felling and hauling are characterized by: - Falling: Less damage to the target tree and to surrounding trees by carefully selecting the felling direction and clearing of lians where necessary. - lHaulage: Tracks are planned to minimize haulage distance and track width. Wide-track bulldozers are employed as soil conditions require; skidders are used where distances make them economically feasible. 2.72 This option assumes that part of the residues are too valuable to be used for energy purposes, i.e. 50% gross and 25% net of the residues are not available for charcoaling and/or chipping. Assuming a minimum plot size of 500 ha and a rotation cycle of 15 years, the area that can be logged on an annual basis is 33 ha. 2.73 Stri_utting with Optimal Timber Production. This option assumes that strips of approximately 20 x 500 m are completely cut down, except for protected trees or seed-trees (when necessary). On a solid volume basis this production method implies a reduction of the average haulage distance to the landing. Felling precautions and haulage are assumed identical to the sustainable selective logging option. 2.74 Due to improved grading of residues, this option again assumes that a portion of the residues are not available for energy purposes. Assuming again a minimum plot size of 500 ha and, in this case, a rotation cycle of 40 years, the area that can be strip cut annually comes to 12.5 ha. Residue Extraction 2.75 Tracti In the model calculations (Annex 10), two different traction alternatives, wheeled tractors and animal traction (oxen span) were considered. From a cost point of view, wheel tractors are the most attractive option. However, bad soil conditions in some cases may necessitate the use of animal traction but insufficient numbers of suitable animals (e.g. water buffalo) are presently found in Costa Rica. 2.76 Haulage. Depending on the in situ residue size, the following technical options for residues hauling to the forest landing are assumed: Stem rejiects: Reject stems are collected by sulky which is drawn by a wheeled tractor or by an oxen span. - 24 - Branch material: Branches are sized at the stump and transported in carts, again either moved by mechanical or animal traction. Residue Preparation 2.77 For cbarcoal production complete rejected logs and other residues of different diameters can be used. However, the wood needs to be sized to lengths of about 0.9 m, achieved by means of chainsaws. 2.78 Residues for Ship production need to be sized by means of chainsaws to lengths not exceeding 2.0 m. Wood intended for chipping must have diameters below 0.2 m. All reject stem material needs to be split in order to meet the diameter requirement. It is additionally assumed that 25 percent of the residue branch material must be split in order to reach the correct dimensions. Log splitters of various designs are available for this purpose. Residue Production Costs Haulage Distance 2.79 One basic parameter influencing production cost is the haulage distance of the wood residue. Hauling distances were determined for each option using geometrical models and then corrected for residue production per ha. Differences in average hauling distances shown in Table 2.10 are mainly explained by production density. Details on the calculation of hauling distances are found in Annex 10. TIble 21: PARAMETERS FOR RESIDUE PRODUCTION ALTERNATIVES Opt. Strip- Present Sal. euttlng Forest plot site (ha) 30 33 13 Average haulage distance (m) 550 770 380 Branch to stem volume ratio 1.00 1.00 1.00 Residue availability (sa3Iha) pI 19.5 15.1 91.5 lj Residue availability averaged for Northern and Atlantic Zones. Souree Annex 10. Production Costs 2.80 Residue production costs for each of the three exploitation alternatives were calculated on basis of a model using the input parameters detailed in Table 2.10. Costs vary in all cases between US$3 and US$8/solid im. Cost differences are only partially attributable to the various exploitation systems. Cost variations are mainly caused by the input - 25 - material (stem rejects or branches) and by different haulage options. Generally, production costs of wood residues for charcoaling are somewhat lower than for industrial petroleum substitution applications (chipping). This is mostly due to the cost of stem splitting, an additional operation which is necessary in the chipping option. Detailed residue production cost calculations are found in Annex 10. 2.81 Because there is no significant difference in residue production costs as under the three different forest exploitation systems, the mission chose the costs resulting from the optimal selective logging scenario for ensuing evaluations. The reasoning is that the current forest exploitation system is not sustainable, while on the other hand, as yet there is insufficient experience with the stripcutting method. This choice results in an average financial production cost of US$4.85/solid m3 for wood residue for industrial fuel use (chipping) and US$3.80/solid m9 for wood destined for charcoal production. Table 2.11 presents more detailed cost data for the two different input materials and uses. Table 2.11: RESIDUE PRODUCTION COSTS UNDER OPTWAL SELECTIVE LOGGING ^I (US$18m3) Use Induatrlal Fuel Charcoal Preferred Haulage Option Branches 3.85 4.42 Wheeled tractor and cart Stem rejects 5.81 3.20 Wheeled tractor and sulky Average 4.85 3.80 AI At forest landLngs. jo j: Annex 10. * 26 - III. RESIDUES UTILIZATION FOR CHARCOAL EXPORT Ovrview 3.1 This section outlines and analyzes the financial and economic prospects for producing and exporting lump charcoal. The export target market is the lucrative home barbecue and restaurant market in both Western Europe and the United States. The industrial charcoal market is not considered due to the relatively more advanced technology necessary to produce industrial charcoal, stricter quality specifications, as well as the fact that larger quantities of charcoal are generally required to enter the international industrial market. 3.2 An examination of the financial and economic viability of producing and exporting residue-derived charcoal from Costa Rica appears justified for several reasons. First, the quantity of forest residues in the North and Central Atlantic Zones of Costa Rica (estimated at 206,000 to 495,000 solid m3 annually on a sustainable basis, depending on the exploitation system used) is sufficient to provide enough raw material to warrant entrance, at least on a limited scale, into the international charcoal market. Second, there exist the in-country technical capabilities to produce export quality barbecue charcoal (although initial technical assistance may be required). Third, successful charcoal export operations from other countries in the region, i.e., Mexico and Guatemala, indicate that Costa Rica may be able to replicate the production and marketing experience of these countries--which is, in part, focused on international barbecue markets--and develop a modest export trade. Present Charcoal Production and Consumption Demand and SuDDly 3.3 At present charcoal demand in Costa Rica is very modest. Current charcoal consumption is estimated by ICIATI at approximately 6,000 tonnes per year. Restaurants and households account for virtually all charcoal use. 3.4 All internal charcoal demand is met by domestic production. Charcoal making is a minor industry in Costa Rica, characterized by small-scale production with a high seasonality. The majority of the charcoal produced, approximately 4,000 tonnes per annum, is prepared using traditional earth kiln methods. This production takes place primarily in the Talamanca area of the Southern Cordillera, located along the Pan-American Highway between Empalme and Villa Mills. The remaining 2,000 tonnes comes from both earth and brick kilns which are scattered throughout the country. According to ICIATI, there are 22 brick kilns of 3 and 5 meter diameter in Costa Rica, none of which are producing charcoal on a full-time basis. - 27 - 3.5 The vast bulk of locally produced charcoal is destined for the low-income household, home-barbecue and restaurant markets in the Central Valley. Marketing is undertaken by five fairly large trading firms vho distribute the production for final sale in San Jose, Heredia, Alajuela and Cartago. It is reported that two distributors actually dominate the entire distribution market. 3.6 Charcoal produced in areas outside the Cordillera de Talamanca is generally utilized for local consumption. However, a small percentage is shipped for sale to the San Jose market. As an example, the flnca El Ensayo, located on the north-central border with Nicaragua, is working with four brick kilns and is shipping small quantities of packaged charcoal prepared from forest residues for the home-barbecue market in San Jose. Also, the cooperative COOPEINDIO in the Guapiles area is producing a small amount of charcoal with locally available land-clearing residues employing one brick kiln. The cooperative's charcoal is purchased by an intermediary, repackaged and sold in the local market. 3.7 The current retail price of packaged charcoal in the markets of San Jose is approximately US$1.00 per 2.5 kg bag (US$400/tonne), which is more than twice the price paid to the local producers in the Talamanca area (Salazar 1987). Expansion of Domestic Market 3.8 The mission considers the prospects for expansion of charcoal production on the basis of forest residues for the household and commercial sector to be bleak. Two reasons account for the less promising prospects. Firstly, Costa Ricans tend to have a low preference for this fuel for cooking purposes relative to fuelwood and modern cooking fuels such as LPG, kerosene and electricity. Secondly, the relatively short haulage distances prevailing in Costa Rica for the fuelwood consumed in the urban areas of the Central Valley make charcoal based on forest residues trail behind in competitiveness. For these reasons, this report does not further investigate the domestic market for charcoal made from forest residues. Production for Export 3.9 Quality standards of all the charcoal presently produced in Costa Rica are too low for export. There is no control with respect to the type of wood used or quality of charcoal produced. In general, charcoal is produced from residues of the species or combination of species that happen to be available. COOPEINDIO, one of the manufacturers mentioned above, produces variable density and brittle charcoal from large trees of different species, including both hardwoods and pines, which were felled more than eight years ago. El Ensayo produces charcoal from thinnings from fruit trees and various other species (including pine) that happen to be available on the finca. In the Cordillera de Talamanca region, charcoalers use oak (a standard species for the international markets) as well as other species which are available, but production in earth kilns leaves the charcoal contaminated by dirt and vulnerable to excess moisture absorption. The lack of quality standards--exemplified by the mix of soft and hard woods, - 28 - contamination, often the high biological deterioration of the raw material and the moisture content--unquestionably excludes any of the current production from being marketed and sold abroad. Carbonization of Forest Residue for Export Markets Carbonization Technologies 3.10 Although a variety of kiln and retort types exist, four principal carbonization technologies may be distinguished: (a) Earth pits or mound kilns; (b) Stationary kilns (e.g. Beehive, Half Orange, Missouri and TDRI kilns); (c) Transportable metal kilns (Uganda Mark V or TPI kilns); (d) Stationary retorts (e.g. Lambiotte process). 3.11 The pit and mound methods are labor intensive and not very sophisticated in terms of quality control, due to the risk of product contamination with earth and the difficulty of maintaining a standard carbonization rate. An advantage of these methods is that they can be applied at the site where the raw material is available. 3.12 Stationarx kilns are a long term investment which can operate on a single spot for 3 to 4 years, if sufficient fuel is available. Stationary kilns come in various capacities, optimized for local conditions (especially forest plot size). Due to the length of the production cycle (involving wood preparation, loading, ignition, carbonization, cooling and unloading) and because the carbonization and cooling period does not require much attention, it is advisable to operate a number of kilns at a time, in such a way that each kiln is in a varying stage of the carbonization process. The most economic number of kilns to be operated by one team of laborers differs with the kiln type involved; the 49 m3 Brazilian Beehive kiln can best be operated in batteries of 7 or a multiple of this number. For the TDRI brick kiln the minimum battery size is 4. Naturally, these differences influence operating costs. Typically, the annual production of a battery of Beehive kilns is approximately 920 tonnes of charcoal/yr (input 5,900 solid m3 wood/yr). For a TDRI kiln battery these amounts are respectively 175 tonnes charcoal/yr and 1,100 solid n3 wood/yr. 3.13 The use of stationary kilns involves transport of input wood to the carbonization site and this, naturally, bears a certain cost. Like pit and mound kilns, transportable metal kilns can be operated at the site where wood is available, and can be especially attractive if residues are widely dispersed and transport distances are long. Like stationary kilns, metal kilns are best operated in batteries. For the TPI design the recommended - 29 - unit battery size is 4 kilns. The annual production of a battery of this kiln type is about 140 t/yr. 3.14 Besides above kiln techniques, retort processes like the Lambiotte system can be considered. The basic difference with the kiln technology is the continuous production process which enables more efficient energy use and a somewhat higher charcoal yield. The process enables excellent quality control, resulting in charcoal of tightly defined specifications. A prerequisite for reliable and economic operation is a continuous supply of wood, preferably all of the same species. Production capacities range from 2,000 to 6,000 tonnes charcoal/yr (input of 13,000 to 39,000 solid m3 wood/yr). Technology Selection 3.15 Pit and mound kilns produce an earth contaminated charcoal quality, unsuitable for the barbeque market in industrialized countries. For this reason this technology is not further considered. 3.16 The large Missouri kiln is a design developed for use in the United States. Being constructed of expanded shale aggregate concrete, it is especially fit for a rougher climate, and its operation is mechanized to replace labor. Given its large volume, costs of construction and the low Costa Rican labor cost, it must be considered less appropriate for application in Costa Rica. 3.17 Lambiotte retorts call for a reliable and defined species wood supply. It is difficult to see how this could be achieved from forest residues in Costa Rica. In addition, a preliminary production cost assessment showed that this technology is too expensive. Therefore, this option is not investigated further. 3.18 Therefore the only options that make sense in Costa Rican circumstances are the smaller stationary kilns of the TDRI and Beehive type and the transportable metal TPI kilns. The production costs of these alternatives are compared in the following paragraphs. Forest Exploitation Area 3.19 Only suitable pieces of selected hardwood species produce lump charcoal of acceptable export quality. For the optimal selective logging alternative (refer to Chapter II) it is estimated that nearly 100% of the residues available for energy use can be used for charcoal production. In the case of strip cutting only 50% of the available graded forestry residues are assumed suitable for acceptable quality charcoal. From the density of residues production and depending on the forest exploitation scenario, the forest area necessary for one Beehive kiln battery varies between 2,600-9,100 ha. The TDRI and transportable TPI kilns need forests areas ranging from 490-1,740 ha and 390-1,370 ha respectively. As optimal selective logging calls for the larger forest areas, in this analysis the higher figures will be applied. This will imply that, where smaller and hence more than one - 30 - forest area is involved, extra haulage costs must be paid depending on distances between the different forest areas and the kiln site. Production Cost 3.20 Assumtions. A summary of general physical and cost assumptions is given in Tables 3.1 and 3.2. General pricing assumptions are given in Annex 11. Wood residue densities were established for the wood species under consideration. The carbonization yield (kgb charcoal per kgd of wood) is conservatively set at 25 percent for all three alternatives. Sack costs are assumed to be part of the production cost and realistically estimated with the intended export markets in mind. It is additionally assumed that in all alternatives a ready-for-shipment product is delivered, i.e., all charcoal is manually sacked and loaded in a 40 foot shipping container. Iable 3 1. GENIOAL ASSUMPTIONS FOR CHARCOAL PRODUCTION COST ANALYSIS Parameter Value Annual operating days (daylyr) 220 Average solid wood densLty (k8s/m) 620 Average bulk vood density (kg/bem) 372 Average charcoal solLd density (kg/sm3) 500 Carbonization yLeld (kgdb charcoal/k&b wood) 0.25 Sack size (kg charcoal) 2.5 Sack cost (US$Isack) 0.15 Residue transport cost from forest landing to carbonization site (USS/t-km) 0.21 Source MLssLon estimates. TABLE 32 TECINOLOGY SPECIFIC ASSUMPTIONS FOR CHARCOAL PRODUCTION COST ANALYSIS ICAITI Brick TDRI BrLek TPI metal tilaS Kilns kilns Number of kilns per unit 7 4 4 Effective kiln volume (m3/klln) 45 15 8 Kiln cycle time (days) 7 7 4 Total investment cost per kiln battery (US$) 15,768 6,278 4,300 Kiln life time (yr) 4 4 3 Kiln load factor 1.0 1.0 0.9 Annual charcoal production (t/yr) 921 175 138 Annual wood consumption (sm3lyr) 5,940 1,131 891 Forest block sise (ha) 9,138 1,741 1,371 Average wood transportation distance (km) 20 20 5 Unskilled labor (man-yr) 8 6 4 Source: Annex 12; Mission estimates. 3.21 Optimum production levels are assumed for each technology, implying that kilns are grouped according to their appropriate battery size. Transportable kilns are moved to a new site every three months. - 31 - 3.22 The prepared residue costs ex forest landing are as determined in Chapter II. As one forest landing basically covers an exploitation area in the order of 30 ha, and in view of the needed forest exploitation area for the three different kiln batteries, the residues found at multiple forest landings are necessary to supply the raw material. The wood residues must therefore be transported once more from a variety of landings to a single carbonization site. Based on geographic studies, this additional transport distance is set at 20 km for the stationary kilns and 5 km for the transport- able kilns. Residue transportation financial costs from forest landing to the kiln site are conservatively put at 0.21 US$/t-km (tractor haulage). 3.23 Financial/Economic Analysis. Financial and economic production cost analyses are given in Tables 3.3 and 3.4. Financial production costs range from 119 to 159 US$/tonne, the ICAITI beehive kilns constituting the most attractive option. Similar conclusions are drawn from an economic analysis. The TDRI brick kilns must clearly be rejected for application under prevailing circumstances. The difference between the transportable TPI kilns and the ICAITI beehive kilns is smaller though still substantial. The reason for the favorable performance of the ICAITI kiln is its large effective volume and the high labor productivity associated with the Beehive kiln type. Table 3.3: FINANCIAL COKPARISON OF ALTERMATIVB CARBONIZATION TECHNOLOGIES Cost Item ICAITI Brick TDRI Brick TPI kilns Kilns Kilns (US$Syr) (Us$lyr) (US$Iyr) annualized capital costs 5,191 2,067 1,790 Operating cost Wood residues at forest gate 22,572 4,299 3,386 Residue transport to site 15,444 2,942 579 Labor (unskilled) Kiln operation, sacking 10,240 7,680 5,120 and container loading Sacks 55,242 10,522 8,286 Maintenance (41 capex/yr) 630 250 172 TOTAL 109,319 27,760 19,333 Unit cost (USSIt) 119 159 140 Sacked at kiln site (US$/sack) 0.30 0.40 0.35 Sougrc Tables 3.1, 3.2t Mission estimates. 3.24 Since charcoal production cost depends significantly on the transportation distance between the forest landings and the kiln site, the TPI and ICAITI alternatives were further investigated through a sensitivity analysis. The TPI alternative becomes more financially attractive if the transportation distance exceeds 47 km, or 51 km using economic pricing. As it is unlikely that suitable sites cannot be found where distances are shorter, the TPI alternative is rejected. - 32 - Environmental Health and Safety 3.25 The production of potentially hazardous non-condensible gases, liquids and tars is associated with charcoal production on an industrial scale. The principal noxious gas is carbon monoxide, which is emitted from the stack of beehive type brick kilns and safely dispersed over a wide area. Care should be taken, however, to ensure adequate kiln ventilation before unloading. Tablo 34: ECONOMIC OMPARISON O ALTERNATIVB CARBONZATION TSEUNOLOGIES Eeonmode ICAXTZ Srick TDRI Brick TPI Metal Cost Item Conversion Kiln. Kiln, Kilns pactor (IS*Iyr) (US$Iyr) (US$Iyr) Annualized capital costs 0.95 4,931 1,964 1,701 Operating eoat Wood residues at forest sate 0.95 19,424 3,700 2,914 Residue transport to site 0.87 13,406 2,554 503 Labor (unskilled) Kiln operation, sacking 0.75 7,680 5,760 3,840 and container loading Sacks 0.95 52,480 9,996 7,872 Maintenace (42 capex/yr) 0.95 599 238 163 TOTAL 98,520 24,212 16,993 Unit cost (US$It) 107 138 123 Sacked at kiln site (US$Isack) 0.27 0.35 0.31 Source: Table 3.3: Mission estimates. 3.26 Liquid and tar emissions as a fraction of the air-dry weight of the input wood are about 25% water, 20% acids, and 4% tar. For the estimated wood input of 5,900 mn/yr (3,650 tonnes/yr) to a beehive brick kiln battery, expected annual outputs would be 780 tonnes of acids and 155 tonnes of tar. These by-products are normally emitted as entrained volatiles in the stack gas and condense in droplet form over a wide area. The output of a single kiln battery located away from population concentrations may be safely dispersed in this manner. 3.27 Significant environmental hazards result from the recovery of various constituents of the pyroligneous acid (methanol, acetic acid, acetone and tars) as has been attempted in Brazil through the use of modified beehive kilns with a condensing section. The problem is proper disposal of the concentrated but non-utilizable fractions, which can destroy soils and pollute groundwater. However, the usual situation is that the value of the utilizable fractions is less than their costs of extraction, so recovery arragements are not envisioned for any potential Costa Rica project. - 33 - Conclusion 3.28 The ICAITI Beehive kiln is clearly the most attractive carbonization technology available for charcoaling of forest residues in Costa Rica, able to produce lump charcoal ready for shipment at an average financial cost of 119 US$/tonne. Charcoal production cost appears to be very sensitive to sack cost (51% of total cost), residue cost at forest landing (21%) and residue transportation cost to kiln sites (14%). International Charcoal Marketing Ouality of Supply 3.29 The quality of the charcoal available from a specific country and the assurance of maintaining quality control are the key factors determining entrance into the international market. Other factors would include competitive price, dependability of supply (which is generally more important to importers than quantity) and proper packaging. Importers may also look for a stable history on the part of the firm or entity in producing charcoal (Recently formed enterprises in Mexico, however, entered the export trade with sales to a large European importer months after initial production). Quality in terms of charcoal bulk density is also of importance for the general viability of charcoal export: Higher density charcoal weighs more, and since charcoal is transported in ocean containers which are sold by volume, it is more viable to ship heavier charcoal than light charcoal. 3.30 Western European and United States consumers identify barbecue charcoal quality in terms of ease of ignition, slightly tarry flavour, lump size and long burn-out time. For lump charcoal these properties technically result from the wood species involved and the level and variation of carbonization rate. As a rule of thumb West European and United States importers use the following quality standards: Moisture content (wet basis) of 5-8%; volatile matter content (dry and ash free basis) of approximately 20%; bulk density of 300-350 kg/bi3. Although important, strength requirements are not specified. The ash content, as a result of fillers, is only important for charcoal briquettes, where it increases the burn-out time and the density. Ashes in the bulk of lump charcoal are due to contamination with soil. Such contamination is unacceptable for any charcoal export. 3.31 In order to protect the interests of the French charcoal production industry and build consumer confidence in French charcoal, the National Association of Charcoal Producers in France developed a standard for charcoal which became effective in 1984. This standard specification originates from the charcoal production for the steel and chemical industries. Hence its reference to carbon content, which has little relevance for the barbecue charcoal consumer. Reportedly this standard applies for all EEC countries (Engalichev 1986), however, it appears to be effective only in France. Theoretically this practice may change in 1992 with the unification of the EEC market. It is, however, doubtful whether i 34 - the French charcoal industry is strong enough to oppose the various European charcoal importers who have difficulties in providing the market with sufficient charcoal and hence an interest in imports from outside Europe. 3.32 In the two export scenarios presented in this chapter, the assumption is made that all quality requirements can be met, given the supply of wood species, the carbonization technology applied, and the level of carbonization skill that can be developed with an appropriate training program. Markets 3.33 It is important to distinguish between lump charcoal and charcoal briquettes in an export analysis in that natural lump charcoal dominates the home-barbecue and restaurant markets throughout Western Europe. Demand for lump charcoal is growing at an estimated rate of 10% per year. In the United States, however, charcoal briquettes dominate the home-barbecue market (US$434 million in sales in 1987), while lump charcoal is used primarily in the commercial (restaurant) sector. Similar to Europe, the demand for natural lump charcoal is growing in the United States and the commodity is more often appearing as a speciality item for the home barbecue market because of its 'natural' attraction. 3.34 The international lump charcoal market is not a market for which formal information on supply and demand is readily available. The market is generally dominated by a few large importers and precise information is generally closely held. In essence, while the demand for lump charcoal in the markets under consideration is growing, there is a dearth of formal information on both the structure and dynamics of the same markets. 3.35 Western Eurne. The information that is available reveals that in the European market the major importing countries are Belgium, The Netherlands, Federal Republic of Germany (FRG), France and the United Kingdom. Total imports to these countries in 1984 totalled over 137,000 tonnes, with an estimated value of US$43 million (Engalichev 1986). The total market for lump charcoal in FRG and France is even larger than the import statistics indicate as both countries are also producers and exporters of lump charcoal. The Netherlands and the United Kingdom are also producing, but not exporting, lump charcoal. General indications are that the market has grown sizeably since 1984. FRG reportedly imported in the area of 100,000 tonnes in 1987. 3.36 The major producers and exporters to the Western European market are Spain and Portugal, who together share approximately 60% of the market. The entrance of Spain and Portugal into the EEC has further enhanced their positions in the market. After Spain and Portugal, the Eastern European countries (Romania, Yugoslavia, Czechoslovakia, Hungary and Poland) share between 17-20% of the West European market. Imports from South Africa have traditionally accounted for 6-7% of the market, although there has recently been a movement away from this supply source. Finally, imports from Latin America (Brazil, Paraguay, Argentina, Mexico and Guatemala) account for between 1.5 and 2% of the Western European market. - 35 - 3.37 United States. Informatien on the United States market shows that in 1986, total imports of charcoal were valued at US$2.9 million (U.S. Department of Commerce statistics, 1987). Mexico was by far the largest exporter to the United States with sales to the United States valued at US$2.3 million. The Philippines and Canada were a distant second and third respectively, with exports valued at US$141,000 and US$121,000. 3.38 Dominating Mexican charcoal export to the United States market is mesquite charcoal which, as an increasingly popular product in the home barbecue market in the United States, retails for between US$3.00-5.00 per 4 kg bag. The increasing popularity of mesquite charcoal has induced the two largest producers of charcoal briquettes in the United States--Royal Oaks (US$100 million in sales in 1987) and Kingsford Company (sales not revealed)--to produce or purchase and sell their own mesquite charcoal. In addition, smaller firms have emerged in the United States market to sell alder, hickory, grapevine, cherry, and applewood chunks or chips. These "speciality' barbeque chips are generally packaged in small (1 kg) bags and command retail prices ranging from US$4.00-5.00 per bag. 3.39 While mesquite and speciality chips are growing in popularity in the home barbecue market in the United States, the restaurant market is dominated by natural lump charcoal. Distributors on both the east and west coasts of the United States who were contacted for the study expressed keen interest in purchasing lump charcoal. The indicated resale market was the commerical sector (restaurants) which, unlike the home barbecue market, is not seasonal in nature. (The home barbecue market in the United States is strongest in the summer months of June, July and August.) It is important to note that all the distributors contacted in the United States, as well as those in Europe, indicated priority concern with quality assurances, followed by a competitive price, reliability of supply, and packaging. 4.37 JaRan. Japan is an expanding barbecue charcoal export market. Contacts with import agents indicate that Japan is ready to purchase up to 20,000 tonnes per year from Mexican sources, at CIF prices equal or exceeding those quoted for Western Europe. However, export from Costa Rica would involve truck transport of the charcoal from the Atlantic or Northern Regions to the Pacific coast port of Caldera at an additional cost (relative to Atlantic coast shipments) of about US$15-20/tonne. In addition, the lesser selection of shipping companies serving the Caldera-Japan route imply that shipping costs would be higher than the favorable rates offered by Baltic Lines to European ports. In sum, although Asian markets are not examined in any detail in this study, export prospects to Japan appear to be comparable to those for Western Europe. Previous Costa Rican Exports 3.40 Attempts in recent years by the management of two large fincas, Lachner & Saenz and Max Koberg Enterprises, to export charcoal have met with limited success. According to representatives from these enterprises, trade in 1984 and 1985 totalled US$ 385,000, but was suspended in 1986. Problems of maintaining the trade arose not over the issue of willingness on the part ^ 36 - of these enterprises to engage in the export, but rather over insufficient knowledge of: (a) the available international markets (contracts were established with only one buyer); and (b) of the input material and quality requirements necessary to compete in the higher value home and restaurant barbecue markets. In the case of both enterprises, charcoal exports in 1984 and 1985 were sold in bulk bags to a lower value market. Price offers FOB in Port Limon were reported to have been between US$90-120 per tonne. The viability of the trade, according to representatives interviewed, was marginal. As discussed in the previous section, the criteria necessary for export to more lucrative barbecue markets dictate a more focused concern with specific species, quality, packaging, market timing and contractual guarantees. These aspects would be the prime considerations necessary for entering the international trade. Pricing 3.41 As noted, there is not an international guide available for natural lump charcoal pricing--either FOB prices in producing countries or CIF prices in port of destination. Such information, however, can be obtained in a survey fashion through quotes from importers or distributors. Quoted FOB offer prices vary according to the port of origin and the port of final destination for the importer, as well as to the quality and quantity of the charcoal to be delivered. In addition, prices depend on the packaging requirements, i.e., delivery in bags ready for market (usually 2.5 and 5 kg bags) or in bulk 15-30 kg bags, and on the party responsible for assuming the cost for the bags. The custom in the trade is that samples are essential for the importer or distributor in order that lab tests can be performed on the charcoal quality prior to contractual agreements. 3.42 According to recent information gathered for the study, FOB offer prices in Veracruz, Mexico for charcoal bound for the European home barbecue market ranged between US$190-220 per tonne (June 1988). The FOB offer price in Mexico assumed the delivery of charcoal to the port of Veracruz or Tampico in market-ready, 2.5 kg bags. The bags in this particular case were supplied by the importer (at their cost) to the charcoal producers at the production site. A producer who assumes the cost of retail packages could presumably command a higher FOB offer price. Annex 13 contains a sample contract for charcoal export. 3.43 CIF prices, particularly in the case of Europe, were found to be more standard and all quotes assume that the charcoal is of a quality acceptable for the barbecue markets. Recent CIF offer prices from European importers/distributors based in FRG ranged from US$400-425 per tonne (June 1988). The quoted CIF offer price, as with the FOB price, is for charcoal packaged for direct retail sale in the home-barbecue market. Representative prices from across the Western European market for 1986 are listed in Table 3.5. - 37 - Table 3.5 C? PRICES FOR PACKED BARUECU CHARCO IN VARIOUS WEST RN EUROPEAN COUNTRIES, 1986 Ccutry Local Quote (U88It) Ftanee 315 - 350 United Kingdom 390 - 340 FRO 350 - 370 Belgium 320 - 330 The Netherlands 322 - 335 Sourjee Engalichev (1986) for U.S. Ageney for Inteational Developmnt. 3.44 Offer prices from distributors based in the United States generally varied by wider margins than European prices. Quotes ranged from US$268-403 per tonne. It is important to note, however, that distributors contacted in the United States--both on the west and east coast--were generally reluctant to give definitive prices. Most of the firms contacted were interested in seeing samples and knowing quantities available before firm prices were quoted. This may explain, in part, the wide variation in offer prices. In addition, the prices quoted in the United States assumed the delivery of the charcoal to the distributors. (Prospective purchasers contacted in the United States market expressed interest only in a delivered product. In this case, the charcoal producer would have to assume the cost of international shipping and, depending on final location, land transport costs in the United States). The retail price of lump charcoal, sold in small volumes, in the United States market ranges from US$403-537 per tonne (June 1988). Charcoal Export Analysis 3.45 The viability of charcoal production for export was considered for two different export markets, Western Europe and the United States. The principal components of the charcoal export analysis are: (a) A breakdown of costs for production, retail bags, land transport and port handling, thus establishing a producer FOB cost in Port Limon (Atlantic Coast); and (b) Sea transport (container) costs to markets in Western Europe and the United States, thus establishing CIF and landed costs in the potential market areas. Assumptions 3.46 Charcoal production costs resulting from the most attractive carbonization method are used as an input for the export analysis. The analysis evaluates charcoal production at an average site (Guapiles) located * 38 - 80 km from Port Limon. The charcoal is transported from the kiln site to Port Limon in standard 40 foot containers of 68 bulk ma with 48 bulk am workable (bagged charcoal on pallets) capacity. Transport and associated costs are detailed in Annex 11. In both scenarios, the sea transport companies are responsible for the land shipment in Costa Rica. The arrangement is that a shipping container(s) of 12 meters (40 feet) is *spotted at the production site and, once filled, transported to Port Limon by truck. The export study general parameters are summarized in Table 3.6. Table 36: CEIEDAL ASSUMPTIONS FOR CUARCOAL EXPMRT AXaLYSIS Parameter Value Charcoal production cost (US84t) 119.00 including sacks and seking Effeetite oentainer size (bOmS) 48.00 Chorcoal bulk density (kg/haS) 300.00 A/ Domestic land transport distane (kh) 80.00 Domesti land transport cost (US$ivehiale-kn) 2.20 Port storase (US$ientainer-day) 35.00 Port storage period (day) 1.00 Freltht forwarder fees (US$lcontainsr) kI 75.00 jI Voumtric denity estimated per Annex 14. hi Inludins insurance. jaMxss Tables 3.1, 3.3, Mission estimates. 3.47 Market specific assumptions for the two export scenarios are listed in Table 3.7. Export to the United States requires different--and more expensive--shipping companies (The company with the most competitive rates for European ports, Baltic Shipping Co., and whose price quotes are used in the European alternative does not service ports in the United States). Therefore the U.S. alternative shows slightly higher FOB costs in Port Limon, as well as in higher CIF costs in the ports of interest in the United States (New Orleans and Houston). TablkJ.7s MAIM SPECIFIC ASSUMJPIONS FOR CHARCOAL PO AALYSIS Europea U.S.A. Markets Port handling (US$Icontainer) 340.00 510.00 Shipping cost (US$Icontainer) 1850.00 a1 2340.00 Dunker charge (US*Icontainer) 0.00 70.00 TeSrinal cost (USIcoontainer) 0.00 360.00 Administration (U8$/contalner) 30.00 30.00 Duty (U8/1t) 0.00 I 0.00 hI il IncludLng bunker charge. ki Duty free for markets under consideration. soucs mission estimates. - 39 - UXort Costs 3.48 Export costs were calculated based on the above input parameters and are presented in Tables 3.8 and 3.9. Charcoal export to Western Europe (Rotterdam/Hamburg) is considerably cheaper than to the United States (financial landed cost of 293 US$/t as compared to 369 US$/t). 3.49 Export costs depend mainly on production cost and charcoal density. The latter factor is important since many cost factors are on a container basis, the load of which varies linearly with the density. Domestic transport cost, and hence kiln site location, appears to be of minor influence. However, the overseas shipment constitutes a main cost factor. Table 3.8t CHARCOAL EXPORT FINANCIAL COSTS Western U.S.A. Zurop (US$1e) (US$1t) Production Cost 119.00 119.00 Doestic Land Transport 12.22 12.22 Port Storage 2.43 2.43 Handling 23.61 35.42 --------------------------------------------------__-------------__------- FOB COST 157.26 169.07 -----------------------------------------_---------------------__--------- Shipping Coot 128.47 162.50 Bunker charge 0.00 4.86 Freight Forwarder Fee 5.21 5.21 --------------------------------------------------------------_----__----- CIP COST 290.94 341.64 terminal 0.00 25.00 Adinlstration 2.08 2.08 Import Duty 0.00 0.00 LAND8D COST 293.03 368.72 Sources Tables 3.6, 3.7, Mission estimtes. Financial/Economic Analysis 3.50 Two export possibilities are investigated: (a) Delivery FOB Port Limon; and (b) Delivery CIF Rotterdam/Hamburg. As noted above, recently quoted FOB offer prices in Veracruz, Mexico are based on the provision of retail bags by the importer. As the sacks are valued at about US$60/t, this analysis conservatively assumes an FOB offer price of 220 US$/t. CIF offer price is taken as $400 per tonne, the low end of recent European quotes. - 40 - Tae 3,9 CUAROAL EXPORT ECONOMIC COSTS Econesec Western Converio n Europe U.S.A. Factor (US$8t) (US$tt) Production Cost 0.91 107.00 107.00 Domestic Land Transport 0.87 10.63 10.63 Port Storage 0.95 2.30 2.30 HandlIng 0.95 22.43 33.65 -----------------------------------------------------------------__------- FOB COST 142.36 153.58 ---------_----------------------_------------------------------__--------- Shipplng Cost 1.00 128.47 162.30 Bunker eharge 1.00 0.00 4.86 Freoiht Forvarder Fee 1.00 5.21 5.21 ----------------------------------------------------------------_--__----- CIF COST 276.04 326.15 __________________________________________________________________________ Terminal 1.00 0.00 25.00 Administration 1.00 2.08 2.08 Import Duty 1.00 0.00 0.00 LANDED COST 278.12 353.23 Sourcee Table 3.8, Mission estimates. 3.51 Tables 3.10 and 3.11 indicate the returns for the various options. Although various export scenarios indicate an attractive rate of return, export to Western Europe is clearly the most attractive alternative. At the assumed FOB and CIF offer prices, an exporter would be indifferent between the two possibilities. Table 310t INNCIL PROFITABILITY OF CHARCOAL EXPORT European U.S.A. Markets FOB cost (US$It) 157.26 169.07 FOB offer price (US$It) 220.00 220.00 Profit margin 29X 232 CIF cost (US$It) 290.94 341.64 CIF offer price (US$It) 400.00 400.00 Profit margln 27X 152 Sourcst Table 3.8. Table 3,11: ECONOMIC PROFITABILITY OF CHARCOAL EXPORT European U.S.A. Markets FOB cost (US$1t) 142.36 153.58 FOB offer prlie (US$It) 220.00 220.00 Profit margln 35X 30X CUF cost (US#It) 276.04 326.15 CIF offer price (US$It) 400.00 400.00 Profit margin 312 18X Sources Table 3.9. - 41 - 3.52 A sensitivity analysis reveals that export to Western Europe becomes financially unattractive (zero profit) when: (a) Charcoal production cost increases to 182 US$/t; or (b) Charcoal density decreases to 144 kg/bm3. 3.53 An increase of production cost to the above levels is very unlikely. Decrease of charcoal density to the above values is clearly not realistic. Conclusion 3.54 Export of lump charcoal produced from forest residues to markets in Western Europe and/or the U.S. is a financially and economically viable venture. Best results are achieved by export to Western Europe. Relative offer prices determine the preference for export on an FOB or CIF basis. 3.55 However, it must be emphasized that the production, packaging and transport of lump charcoal for the international markets is not a simple procedure. While demand for lump charcoal is growing in the markets under consideration and offer prices indicate attractive profit margins, there are numerous sellers with proven quality material and with years of experience competing for market space. The prospective venture in Costa Rica, if it is to be undertaken, has to be well organized and guarantee quality and timing of deliveries to the potential purchaser. A marketing effort would also be required to inform the purchasers of the product available, as well as to educate potential producers in the dynamics of the market. While Costa Rica possesses most of the capabilities to carry out these tasks, technical assistance would be required for start-up operations. Such expertise is available in the region in the countries with experience in the production and export of lump charcoal, Mexico and Guatemala, and would be an essential component of any follow-up activities. 3.56 Apart from the above considerations, the sustainability of forest residue resources must be thoroughly established before a charcoal export venture could be seriously considered. - 42 - IV. RESIDUE UTILIZATION FOR FUEL OIL SUBSTITUTION IN INDUSTRY Overvli 4.1 In 1982 Costa Rican manufacturing industry consumed about 50,000 tonnes of fuelwood (16,000 TOE), mainly in process heat and steam generation applications. An additional 400,000 TOE was consumed for the same purposes in the form of fuel oil, diesel oil, LPG, kerosene, gasoline and electricity. Given sufficient availability and cost advantages, a portion of the latter amount in principle could be substituted by wood residue fuels. According to a 1983 sample survey conducted by DSE, 99.8% of the industrial motive power was based on power from the central grid, leaving only 0.2% as generated in diesel and gasoline (back-up) sets. For this reason, the present study is limited to wood residue substitution possibilities in the industrial process heat sector. Cogeneration, the simultaneous generation of electric power and heat, falls outside the scope of this study. 4.2 According to above mentioned 1983 DSE report, 47% of the industrial process heat is raised from fuel oil, 23% from LPG and 20% from diesel. Fuel oil is clearly the most important fuel in process heat generation, and it is also the least-cost. Therefore, study evaluations concentrate on replacement options for this fuel. Process Heat in Industry Process Heat Demand 4.3 Before technologies for conversion of existing equipment to wood fueling can be discussed, it is necessary to briefly review the distribution of industrial demand and the technology presently employed in process heat generation. Two sources on fuel oil consumption are available. One study (Meta Systems 1984) is based on 1981 survey data. The second source is the national oil company, RECOPE, which made 1986 sales figures available to the mission. The two sources show good agreement. 4.4 RECOPE data show that the two cement factories in operation (one of the three existing cement plants is closed) are by far the largest fuel oil consumers. With an annual consumption of 164,000 and 107,000 barrels of fuel oil, these factories used 19% and 13% respectively of the fuel oil delivered by RECOPE in 1986. Thirty-two other industrial sites are responsible for another 53% of RECOPE's fuel oil deliveries, consuming amounts varying between 3,000 and 48,000 barrels in 1986. The remaining 15% of RECOPE's sales is not specified but is consumed in small quantities per customer. - 43 Installed Equipment Base 4.5 In view of the types of industry in Costa Rica, a wide variety of energy systems can be found: integrated boiler-furnaces for process steam, furnaces with air heaters for drying purposes, as well as single burners for high-temperature direct heat. An impression of the actually installed equipment can be given on basis of the Meta Systems study, which gives details on installed equipment for a sample of 55 industries located throughout the Central, Atlantic and Pacific regions and responsible for more than 85% of the industrial fossil fuel consumption. Boiler-furnace systems for process steam purposes are the most common category. Figures 4.1 and 4.2 indicate size and size distribution of the installed equipment. 4.6 Most industrial boilers are smaller than 10 KW in terms of thermal input with capacities more or less equally distributed in a range from 0.5 to 10 MW,,. Although a few direct heat installations of very large capacity occur (thermal inputs of 10, 14 and 35 SW*), most non-steam applications involve relatively small burner systems with capacities between 0.5 and 2 MWg,. Wood vs. Charcoal for Fuel Oil Replacement 4.7 It has been suggested (e.g. Meta Systems, 1984) to first convert forest residues into charcoal and to subsequently use the charcoal for substitution of industrial fuel oil. Both unconverted residue and charcoal fuels are feasible from a technical point of view, and the investment costs for retrofitting of boiler installations are of the same order. There are no efficiency advantages for either of these fuels. The potential advantage of the charcoal option is the reduced transportation cost per unit of energy made available to the industry. Given a financial cost of US$0.10/t-km for weight limited bulk transportation and lower heating values of 15.0 and 28.0 MJ/kg for wood and charcoal respectively, the financial costs of energy at the factory gate for wood and charcoal are: DC,,,w - (PC,w,/LHVW,- + (US$6.67/GJ/1000 km x D) DC^u - (PC,ww1LHVew) + (US$3.57/GJ/1000 km x D) with: DC - Delivered energy cost (US$/GJ) PC - Production cost (US$/t) LHV - Lower heating value (GJ/t) D - Transport distance (km) 4.8 The longer the transport distance, the greater the relative transport cost advantage of charcoal. The charcoal's higher production cost can be more than or partly offset by lower haulage cost depending on the distance between the charcoal kiln(s) and the industrial customer. Only from a certain "break-even" transport distance onwards is the charcoal option more Fiaure 4: INSTALLED BOILER CAPACITIES Number of Boilers 2 4 22- 204. 1 8 16. 14 12 2 _.-.__.....-. .- -...-.-.--.-. ..--.----. . . . ...._. _ 1 ...--.. t...-. .. . . ..... . .. ... . .... … ._ .. . 8 14- _ . ...... .. . . . . . ~~~~~~~~~........ . . ... 1 2 e . . . ~~~~~~~. . _.. . ..... 0o 12 fi Ls._. 1 2 3 4 6 6 7 8 9 10 11121314151617181920212223242526 Capacity Classes (1 * 0-1 MWth) Sajam: DSE; Meta Systems. Figure 4.2: INSTALLED DIRECT-HEAT BURNER CAPACITIES Number of Burners 24 # ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~. ........ ...... ............. .. _._. .... . .._ 24 22 20 20 * .-.--.--. --..--._.-.-. -.- .-............-------- ------. - 14 1 28 - . -...--.---.----.-.- -.---.----~--..-.---............ 10 8- 1 6 ~~~~~~~~~~~~~.. . . .. . .... .. .~_...._...... 8 1 1[ 1 1 > _ 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121314151617181920212223242526 Capacity Classes (1 a 0-1 MWth) og:e: DOE; Meta Systems. - 46 - favorable. With a financial production cost of unsacked bulk charcoal of US$60/t and financial production cost of bulk wood chips of US$10/t, the financial break-even distance above which charcoal is to be preferred is presently about 460 km. Because distances between potential producer and consumer in Costa Rica are always below this value, from a financial point of view the direct use of uncarbonized forestry residues will be preferable. A similar conclusion is obtained from application of economic prices. As aresult of this analysis the charcoal option in process heat generation will not be further considered. Retrofit of Industrial Oil Fired Boilers and Air Heaters 4.9 Fuel oil substitution by wood fuels may be either achieved through installation of a completely new wood-fired process heat system or through retrofitting the existing oil-fueled equipment. As a rule retrofitting is the cheaper option and is therefore further examined below. Technical Options 4.10 In consultation with DSE and after visiting a variety of industries, the mission concluded that most existing boilers are of the fire-tube package type with single central oil burners. In principle this boiler type can be converted to wood fuel in two different ways: (a) Removal of the existing oil burner and installation of a pre-combustor. The system involves combustion of wood chips in a separate furnace. The resulting hot combustion gases are led through the fire tubes in the boiler where their sensible heat is transferred through conduction and convection to the steam/water system. (b) Replacement of the oil burner by a gas burner and installation of a direct heat gasifie. The separate gasifier generates a hot combustible gas ("producer" or wood gas) consisting of carbon monoxide, hydrogen, methane and gaseous tars. The gas is burnt directly in the boiler without cooling or cleaning. Besides convection and conduction, the heat transfer mechanism includes radiation from the gas flame. 4.11 Oil fired boilers are designed for a combination of convective, conductive and radiative heat transfer. Rated capacity and efficiency assume all three heat transfer mechanisms. A retrofitting approach limiting heat transfer to convection and conduction, as is the case with pre-combustion, therefore leads to a decreased capacity (derating) and a lower efficiency reflected in higher stack gas temperatures for systems converted to wood fuel in this manner. In contrast, retrofitting by means of a gasifier makes use of the radiative properties of the burning gas, and therefore leads to higher capacity and better efficiency than pre-combustion. - 47 - 4.12 In general, the amount of radiative heat transfer from flames is determined by four parameters: (a) Gas inlet temperature; (b) Adiabatic flame temperature; (c) Excess air ratio; and (d) Fuel-specific combustion reactions. The largest difference between burning producer gas and the original oil flame is the lower adiabatic flame temperature. However this is mostly compensated by the high gas inlet temperature. Therefore, capacity derating and efficiency decrease of an oil fired boiler retrofitted with a heat gasifier is negligible (Bliek 1984). 4.13 Another issue that must be considered is the turn-down ratio of the system. Because of the presence of hydrogen, the gas has a wide flammability range. Therefore the turn-down ratio of the system will be determined by the gasifier rather than the gas burner. Because the turn-down ratio of wood heat gasifiers is generally more than sufficient for industrial heat systems, the flexibility of the adapted equipment will be acceptable for most applications. 4.14 A disadvantage of retrofitting by means of a heat gasifier is the possibility of boiler contamination through entrained fly ash. Some precautions can be taken (the correct design of ash traps), however, more frequent boiler cleaning or the retrofitting of ash blowers may prove to be necessary. 4.15 In specific cases other combustion technologies may be preferred. For example, a cement kiln can be fueled directly with pulverised wood. For large capacity installations this is more economical than the use of gasifiers. Costa Rican ExDerience with Gasification 4.16 The Instituto Tecnologico Costarricense (ITCR) has been involved in development of gasification technology since the early 1980s. To date, ITCR has not commercialized this knowledge so it is not possible to quote a commercial price for this type of gasifier. However, in 1987 a private consultant installed a small 500 kWh gasifier for process heat application at Pretensados Nacionales, a small manufacturer of concrete products. Since installation, the consultant has improved the system until satisfactory performance was obtained. The mission was informed that the gasifier cost approximately US$4,000 (C300,000), or US$8/kW,,. This is consistent with prices quoted in other Latin American countries such as Brazil. - 48 - 4.17 An estimate of a commercial price must take two factors into account: (a) The price of a heat gasifier can be low since no gas cooling and cleaning system is necessary as with power gasifiers; and (b) Labor costs are considerably lower than in Europe. In the case studies below, a price of US$12.50/kW, is used for small locally- produced gasifiers in the capacity range of 250 to 1,000 kWm. It is assumed that this price covers overheads and profits for a future local manufacturer. The local design and production of larger gasifiers of over 1 MWF involves more study and experience. For installations of this size it will be necessary to import the necessary equipment and expertise. Small Scale Industrial Heat Generation: Pretensados Nacionales Description 4.18 Pretensados Nacionales is a small producer of concrete poles, blocks and pipes. Its annual turnover is in the range of US$550,000-800,000. Energy costs are in the order of 1.5 to 2.5% of this amount. The production process involves a curing period during which the moulded products are maintained at a temperature of approximately 100 IC. Curing chambers are heated by means of process steam fed from two small boilers of capacities of 300 and 500 kWt. Each boiler operates about eight hours per day (another diesel fueled boiler of 1,000 kW is not in use). Originally one of the boilers was fueled by industrial diesel oil, while the other (of dutch oven type) was and is today fired by direct wood combustion. In 1987, one diesel fueled boiler was retrofitted to burn producer gas generated in a wood gasifier. 4.19 Pretensados Nacionales owns a forest plot which produces fuelwood. The wood is transported in the form of stems in the company's own trucks. At the plant site the wood is sawn into 30 mm thick disks and cut into small blocks by means of a chainsaw and an axe. These small blocks are excellent fuel for both the dutch oven as well as the gasifier. The fuel supply chain is depicted in Figure 4.3. Assumptions 4.20 In general, Pretensados Nacionales has had a beneficial experience with the wood gasifier. However this experience is very specific, especially (as the company owns a forest plot and has its own transport means) with respect to the on-site cost allocated to the wood fuel. In order to turn this specific experience into a more general case, the analysis below differs in some respects from the actual practice currently in use. In particular, a residue fuel supply system is assumed in which commercial transport entrepreneurs collect reject stems and branches at forestry landings and transport these 150 km to the end user. - 49 - Figure 4.3 Transport of stems and branches from forest landing to thermal plant. (chainsa Manual fuel preparation at plant site. Manual boiler fuelling. Materials Flow for Pretensados Nacionales. - 50 - 4.21 The case study analyzes three alternatives: (a) The base case assumes that all process heat is generated by means of fuel oil (Bunker C) fired boilers; (b) Alternative y assumes that part of the process heat is generated by a diesel oil fueled boiler and the remainder by a wood fueled dutch oven. This was the actual situation before the gasifier was installed. It is further assumed that the investment costs of this alternative are the same as the base case; (c) Alternative 2 assumes that part of the process heat is generated by means a wood fueled dutch oven and the remainder by a diesel fuel boiler retrofitted with a locally manufactured wood gasifier. This is the present situation. 4.22 Tables 4.1 and 4.2 review the data on which this case study is based. Pricing assumptions are as stated in Table 4.3 and Annex 11. Table 4.1: GENERAL ASSUMPTIONS FOR PRKTENSADOS NACIONALES ANALYSIS Parameter Value Annual operating days (daylyr) 245 Furnace load factor 0.7 furnace efficiency (X) Fuel oil furnace 80 Diesel oil furnance 80 Dutch oven 55 Gasifierlboiler 72 _/ a/ No boiler deratings gasifier efficiency of 90X. Source: Pretensados Nacionales; Mission estimates, - 51 - Table 423 CASE SPECIFIC ASSUMPSIONS FOR PRETENSADOS NACIONALES ANALYSIS Base Case Alternative I Alternative 2 Installed capacity (kW) Fuel oil furnace #1 300 Fuel oil furnace #2 500 -- -- Diesel oil furnace -- SOO -- Dutch oven S- 300 300 Ga,ifier/boller -- -- 500 BoLler operating hrs per day (hr/day) Fuel oil furnace #1 8 -- -- Fuel oil furnace #2 5 -- -- Diesel oLl furnace -- 5 -- Dutch oven -- 8 3 Gasifier/boiler -- -- Daily fuel consumption Fuel oil (l/day) 375 -- -- Diesel oil (1/day) 193 -- Wood (sm3jday) -- 1.18 1.80 Average truck loads of -- 0.59 0.90 wood per month (imo) Labor for vood preparation (man-hr/day) -- 3 6 Source: Pretensados Naclonales, MiLsion estimates. Table 4.3: FVEL PRICE ASSUMPTIONS FOR PREITESADOS NACIONALES ANALYSIS Fuel Distance Financial Financial to plant transport cost price at to plant plant site (km) Fuel oil 5 0.00301 $11 0.150 $/1 Diesel oil 5 0.00406 $/1 0.281 $11 Wood residues 1SO 9.30 $/sm3 14.20 $/sm3 Source: Annex 11. Financial/Economic Analysis 4.23 Total investment costs for the gasifier and boiler retrofit (Alternative 2) are set at US$6,950 based on the earlier estimated cost/kWh for commercially distributed local equipment and the gasifier efficiency. Lifetime of the gasifier retrofit is taken as 8 years. 4.24 Financial and economic analyses of the conversion alternatives are given in Tables 4.4 and 4.5. - 52 - Table 4.4: FINANCIAL ANALYSIS OF PRETENSADOS NACIONALES ENERGY ALTERNATIVES Cost Item Base Case Alternative 1 Alternative 2 (US$/yr) (US$Iyr) (US$Syr) Annualized incremental capital costs - 1,399 Sub-total -- -- 1,399 Incremental operating costs Boiler fuel Fuel oil ex depot 13,478 -- -- Fuel oil transport 276 -- -- Diesel oil ex depot -- 13,127 -- Diesel oil transport -- 192 -- Wood residues (at -- 1,405 2,139 forestry landings) Wood residue transport -- 2,694 4,101 Labor Fuel preparation -- 480 960 Incremental maintenance Gasifier system (42 of capex/yr) -- -- 278 Sub-total 13,754 17,898 7,478 TOTAL 13,754 17,898 8,877 NPV (w.r.t. base case) 21,683 FIRR (w.r.t. base case) 901 Pay-back Period 1.1 yr Source; Tables 4.2, 4.3: Mission estimates. Table 4.5: ECONOMIC ANALYSIS OF PRETENSADOS NACIONALES ENERGY ALTERNATIVES Economic Cost Item Conversion Base Case Alternative 1 Alternative 2 Factor (USS/yr) (US$/yr) (USSIyr) Annualized incremental capital costs 0.95 -- -- 1,329 Sub-total -- -- 1,329 Incremental operating costs Boiler fuel Fuel oil ex depot 0.68 9,165 -- -- Fuel oil transport 0.87 240 -- - Diesel oil ex depot 0.50 -- 6,564 Diesel oil transport 0.87 -- 167 -- Wood residues (at 0.88 -- 1,236 1,882 forestry landings) Wood residue transport 0.87 -- 2,344 3,568 Labor Fuel preparation 0.75 -- 360 720 Incremental maintenance Gasifier system (41 of capexlyr) -- -- 264 Sub-total 9,405 10,671 6,434 TOTAL 9,405 10,671 7,763 NPV (w.r.t. base case) 6,948 EIRR (v.r.t. base case) 42Z Pay-back Period 2.2 yr Source: Table 4.41 Mission estimates. - 53 - 4.25 As expected, the analysis confirms the cost advantages of fuel oil over diesel oil in process heat raising applications. The calculations also indicate that the gasifier is the least cost option, confirming the financial and economic viability of the retrofit. The results are relatively insensitive to the capital cost of the installation, but depend quite strongly on the price of fuel oil. The gasifier retrofit becomes a break- even project if the financial and economic price of bunker drops by 35% and 19% respectively. Conclusion 4.26 Locally manufactured gasifiers are a financially attractive option for small scale industries presently burning conventional fuels. However, the attractiveness of such retrofits from a national perspective depends on the economic pricing of fuel oil. Positive economic signals result if Bunker C is valued at CIF import parity, as assumed in this analysis. Pricing fuel oil at FOB export parity would negate the cost advantages of wood residue fired systems. Medium Scale Industrial Heat Generation: Fabrica Nacional de Licores Descrigtion 4.27 Fabrica Nacional De Licores is one of the largest Costa Ricau alcoholic beverage producers, distilling 5 to 7 million liters annually. Energy is a large production cost component, accounting for approximately 48% of the variable cost. 4.28 The distillery has two fuel oil-fired steam boilers, of which only one is operated while the other is used for back-up during maintenance periods. Rated capacity of each of the boilers is 10.5 NW*. The load on the operating unit is constant at 70% of rated capacity (7.4 MW,), indicating some boiler oversizing. The annual bunker oil consumption is about 2,980,000 1/yr. Assumptions 4.29 The case study analyzes two alternatives: (a) The base case (the present situation); and (b) The wood fueled gasifier alternative. In the latter alternative one of the boilers is retrofitted with a heat gasifier of 8.0 KW, rated capacity which therefore operates at nearly full capacity. The thermal efficiency of the gasifier is estimated at 95%. In order to account for scheduled maintenance of the gasifier/boiler system, it is assumed that the back-up boiler is in operation for 10% of the annual operating hours. In this power range imported gasification equipment is - 54 - necessary. An installed investment cost of US$90/kW, is used (including boiler retrofit, gasifier transport and installation). 4.30 Wood fuel is brought to the forest landings and prepared as described in Chapter II. The split and sized logs and branches are transported to Fabrica Nacional De Licores, then unloaded and chipped on site. Assuming that 68 m3 trucks are used, the daily consumption amounts to 1.6 truck loads. Unloading and handling is achieved by means of a small bulldozer. The electrically powered chipper (30 kW.) has a capacity of 4.4 t/hr and is operated by 2 unskilled laborers for 8 hours per day. After chipping, the wood is stored in an intermediate fuel storage from where it is conveyed by means of a belt feeder to the gasifier. It is assumed that the gasifier is operated by 3 unskilled and 3 semi-skilled laborers in 3 shifts (two laborers per shift). The materials flow is diagrammed in Figure 4.4. 4.31 The annual wood fuel demand amounts to 12,000 solid in. In view of this considerable demand, a fairly large average wood transport distance (180 km) had to be assumed. Tables 4.6-4.8 detail all further assumptions made for this particular case. Table 4 6: CENERAL ASSUMPTIONS FOR FABRICA RACIOMAL DE LICORES ANALYSIS Parameter Value Planned operating days (daylyr) 216 Boiler load factor 0.7 Gasifier efficiency 95Z iource; Fabrica Nacional de Licores; Mission estimates. Table 4.7: CASE SPECIFIC ASSUMPTIONS FOR FABRICA RACIONAL DE LICOPES ANALYSIS CasifLer Base case Alternative Installed boLler capacity (MWt) 10.5 10.5 Installed gaslfier capacity (MWth) -- 8.0 Annual fuel consumption Fuel oll (llyr) 2,980,800 298,080 Wood (sm3lyr) -- 12,173 Source; Fabrica Naclonal de Licores, Misslon estimates. -55 - Mechanical feeder Bucket elevator Gasifier Wood chips store Motor shovel Gasifier system Wood -hipper Manual I Chipper feed stock Motor shovel Main wood store Figure 4.4 Materials flow for Fabrica Nacional de Licores - 56 - Table 4.8: FUEL PMCE ASSUMPTIONS FOR FABRICA DE LICORES NACIONALES ANALYSIS Fuel DLatance Financial Financial to plant transport cost price at (km) to plant plant site Fuel oil 10 0.00301 $1/ 0.15 $1l Wood residues 180 11.20 S1/m3 16.00 SIam3 Sources Annex 11. Financial/Economic Analysis 4.32 Investment costs for the gasifier and boiler retrofit (Alternative 1) are estimated in Table 4.9 based on commercially available imported gasifiers. Lifetime of the gasifier retrofit is taken as 12 years. Table 4.9: INCREMENTAL INVESTHENTS FOR FABRICA RACIONAL DE LICORES GASIFIER RETROFIT jI Item Amount (US$) Site works (100 w2 asphalt) 2,100 Fuel preparation and handling Motor shovel 35,000 2 z Chipper (1 back-up) 60,000 Boiler retrofit Gasifier plus boiler retrofit 700,000 Intermediate fuel buffer 25,000 Belt feederlelevator 31,000 TOTAL 853,100 a/ All equipment installed, excluding taxes. Sources Mission estimates. 4.33 Financial and economic analyses of the conversion alternatives are given in Tables 4.10 and 4.11 - 57 - Table 4.10t FINANCIAL ANALYSIS OF PABRICA NACIONAL DE LICORES ENERGY ALTERNATSVES Gasifier Cost Item Base Case Alternative (US$Syr) (US$iyr) Annualized incremental capital Costs Gasifier retrofit -- 122,392 Fuel preparation, tranaport and handling -- 15S336 Sub-total -- 137,728 Incremental operatLng costs Fuel Fuel oll ex depot 437,184 43,718 Fuel oil transport 8,960 896 Wood residues (at forestry landings) -- 59,040 Fuel for residue preparation -- 1,633 Wood residue transport to collection point -- 20,616 Wood residue transport -- 135,853 Labor Fuel preparation -- 2,560 Boiler and gasifier operation unskilled -- 3,840 semi-skilled -- 5,760 Incremental maintenance Gasifier system (4X of capex/yr) -- 30,326 Chipper (42 of capexlyr) 3,800 Sub-total 446,144 308,042 TOTAL 446,144 445,770 NPV (v.r.t. base case) 2,070 FIRR (w.r.t. base case) 121 Pay-back Period 6.2 yr Source. Tables 4.7-4.9w Mission estimates. Table 4.11: ECONOMIC ANALYSIS OF FABRICA NACIONAL DE LICORES ENEMY ALTERNATIVES Economic Local Caslfier Cost Item Conversion Content Base Case Alternative Pactor (1) (US$Iyr) (US$Iyr) Annualized incremental capital costs Gasifier retroflt 0.95 25 -- 120,862 Fuel preparation, transport and handling 0.95 10 -- 15,260 Sub-Total 11 136,122 Incremental operating costs Fuel Fuel oil ex depot 0.68 100 299,128 29,913 Fuel oil transport 0.87 100 7,778 778 Wood residues (at forestry landings) 0.88 100 __ 51,955 Fuel for residue preparation 0.50 100 -- 809 Wood residue transport to collection point 0.87 100 __ 17,895 Wood residue transport 0.87 100 __ 117,925 Labor Fuel preparation 0.75 100 -- 1,920 BoLler and gasLfier operation unskilled 0.75 100 -- 2,880 semi-skllled 0.90 100 -- 5,760 Incremental maintenance Gasifier system (41 of capexlyr) 0.95 50 __ 29,567 Chipper (41 of capex/yr) 0.95 50 __ 3,705 Sub-total 306,906 263,108 TOTAL 306,906 399,230 NPV (v.r.t. base case) (481,486) EIRR (v.r.t. base case) negative Pay-back Period > 12 yr Source: Table 4.101 Mission estimates. - 58 - 4.34 The gasifier investment is only a break-even proposition for private entrepreneurs, and produces negative returns when economic (shadow price) values are substituted for market prices. A rise in fuel oil prices of 30% over May 1988 CIF import levels would be required to reverse the economic analysis findings. Conclusion 4.35 The use of imported gasifier technology in medium to large scale industrial boiler retrofits is not an attractive option under present petroleum product prices. Large Scale Industrial Heat Generation: Industria Nacional de Cemento Description 4.36 The Industria Nacional De Cemento (INCSA) is the largest of two cement factories in Costa Rica and, unlike its fellow company, it is state owned. The Costa Rican cement production is divided between the two companies by mutual agreement. Originally the INCSA plant was completely fueled with fuel oil. Energy being an important issue for this industry (approximately 30% of variable production cost are energy costs), in 1987 the system was adapted to burn petroleum coke, palmnut shells and corn cobs. The USAID financed installation included powderized-fuel burners in the pre-calciner and the associated silos, conveyor belts and mills. The powder flame in the pre-calciner is still boosted by a fuel oil burner, mainly for flame stability purposes, while the rotary kiln is fired with fuel oil only. The present energy consumption of the factory is summarized in Table 4.12. able J.12 PRESENT FUELS USE AT INDUSTRIA NACIONAL DE CEMENTO 2 of Total Plant Process Fuels Energy Consumption Pre-calciner Fuel oil 142 Biomass or Petroleum coke 222 Rotary Kiln Fuel oll 642 Totalt 1002 Source. lNCSA. Thus the factory has been able to substitute 22% of its energy consumption by petroleum substitute fuels. - 59 - Assumptions 4.37 This case study analyzes three alternatives: (a) In the base case only fuel oil is used. This was the situation of INCSA before the pre-calciner retrofit in 1987. (b) Alternative I represents the present situation as described above. (c) Alternative_2 assumes investments to use forestry residues both as a fuel for the pre-calciner as well as for the rotary kiln. In this alternative 60% of the bunker oil presently used in both the pre-calciner and rotary kiln is substituted by wood fuel, which is technically feasible without problems of flame stability. Because the petroleum coke used in Alternative 1 is somewhat more expensive than wood, in Alternative 2 this fuel is also replaced by wood fuel. A technical description of the alternatives is given in Annex 15. 4.38 The wood fuel is prepared as described in Chapter II. The logs and branches are transported to INCSA and unloaded and chipped on-site in two 10 tonne/hr chippers working 8 hours/day. The materials flow is represented schematically in Figure 4.5. Annual wood consumption in Alternative 2 amounts to 70,262 sn3/yr (44,000 tonnes/yr). On a daily basis the wood consumption is 213 sm3/day which is equivalent to the load of six 22 tonne trucks per day. Because of the large wood volumes needed, a long average wood transport distance (180 km) is assumed. 4.39 The logistics for supplying this amount of residues to INCSA are of course very complicated, implying that Alternative 2 has a built-in risk of wood fuel wood unavailability. Potentially two other fuels, petroleum coke and palmnut shells, are available at prices near to that of wood fuel. Therefore, in order to lower the risk of wood fuel supply interruption, the burners and grinding system are of the multi-fuel type. A summary of case study physical and price assumptions is given in Tables 4.13 to 4.15. Table 4,13 GENERAL ASSUMPTIONS FOR INDUSTRIA NACIONAL DE CEMENTO ANALYSIS Parameter Value Annual operating days (dayslyr) 330 Operating hours per day (hr/day) 24 Clinker production (t/yr) 364,000 Energy consumption per tomne of clinker (MJ/t) 3,600 Annual energy consumptLon (MJ/yr) 1.31 X 10i Fueling capacity of pre-calciner (C of 36X total fueling capacity) SouMes INCSA, Mission estimates. - 60 - Inclined Wood chips store belt conveyur Grinding and dosing system Chipper Horizontal belt conveyor Manual Chipper feed store | Motor shovel Main wood store Figure 4.5: Materials flow for INCSA Cement Factory - 61 - Table 4.14: CASE SPECIFIC ASSUMPTIONS FOR INDUSTRIA NACIONAL DE CEMENTO ASALYSIS Base Case Alternative 1 Alternative 2 Fuel oil percentage int Pre-calciner 1001 40X 401 Rotary kiln 100X 100X 40X Petroleum substitute energy percentage (X) oX 22X 601 Fueling capacities Pre-cal*Iner: Palmnut shells (t/hr) -- 2 2 Petroleum coke (t/hr) -- 2 2 Wood residues (sm3i/r) -- 3 Rotary kiln: Fuel oil (l/hr) Wood residues (sm3/hr) -- -- 15 Annual fuel consumption Fuel oil (1/yr) 32,686,455 25,626,181 13,074,582 Palmnut shells (tlyr) -- 8,000 8,000 Petroleum coke (tlyr) -- 4,585 -- Wood residues (sm3lyr) -- -- 70,262 Source: INCSA: Mission estimates. Table 4.15: FUEL PRICE ASSUMPTIONS FOR INDUSTRIA NACIONAL DE CEMENTO ANALYSIS Distance FLnancial Financial Unit cost Fuel to plant transport cost price of energy to plant at plant at site (km) (USSMO J) Fuel oil 6 0.00301 $11 0.150 $/1 0.00373 Palmnut shells 182 18.20 $It 25.20 Sit 0.00152 Petroleum coke 182 18.20 SIt 75.50 SIt 0.00230 Wood residues 180 11.20 $/sm3 17.20 $Ism3 a/ 0.00185 _/ Includes vood residue preparation cost of US$1.24/sm3. Source: Annex 11. Financial/Economic Analysis 4.40 Investment requirements for Alternatives 1 and 2 are estimated in Annex 15 at US$299,000 and US$1,180,000 respectively. Based on actual cost experience from the 1987 pre-calciner retrofit, local content of the capital investment is estimated to be 25%. With proper maintenance, the solid fuel systems should last 15 years. - 62 - 4.41 Financial and economic analyses of the various options are given in Tables 4.16 and 4.17. The calculated results verify the wisdom of the pre-calciner retrofit, and suggest that a similar type of investment to convert the rotary kiln to multi-fuel operation would be very profitable both financially and economically. Internal rates of return for the financial analysis are well over 100%; economic returns at 66%, while still very high, do not match the financial levels due to the wedge that petroleum product taxes drive between market and efficiency prices. Table 4.16 FINANCIAL ANALYSIS OP INDUSTRIA NACIONAL DE CEHENTO ENERGY ALTERNATIVES Base Case Alternative 1 Alternative 2 (US$Iyr) (USSIyr) (US$Syr) Annualised incremental capital costs -- 43,900 173,223 Sub-total -- 43,900 173,223 Incremental operating costs Fuel Fuel oil ex depot 4,794,013 3,758,507 1,917,605 Fuel oil transport 93,257 77,033 39,303 Palmnut shells ex Quepos -- 56,000 56,000 Palmaut shells transport -- 145,600 145,600 Petroleum coke Pt. Limon -- 262,768 -- Petroleum coke transport -- 83,452 -- Wood residues ex forest Sate -- -- 340,772 Wood residue transport -- -- 45,741 to collection point Wood residues transport -- -- 784,128 Chipper and conveyor fuel -- -- 9,766 Labor Fuel preparation and handling Semi-skilled -- 1,920 3,840 Unskilled -- -- 10,240 Incr. maintenance cost (52 of capex) -- 14,950 58,990 Subtotal 4,892,270 4,400,230 3,411,986 TOTAL 4,892,270 4,444,130 3,585,209 NPV (v.r.t. base case) 3,130,451 9,163,054 FIRM (v.r.t. base case) 165Z 125X Pay-back period (vwr.t. base case) 0.6 yr 0.8 yr NPV (v.r.t. Alternative 1) 6,032,603 FIRR (w.r.t. Alternative 1) 112X Pay-back period (v.r.t. Alternative 1) 0.9 yr Source: Tables 4.13-4.15; Mission estimates. - 63 - Table 4.17: ECONOMIC ANALYSIS OF INDUSTRIA NACIONAL DE CEMEBSO ENMERY ALTERNATIVIS Econocle Local Conversion Content Base Case Alternative 1 Alterative 2 Factor (X) (US#/yr) (US$Iyr) (UR$Iyr) Annualized ineremental capital costs 0.95 25 -- 43,352 171,058 Sub-total -- 43,352 171,058 Incremental operating costs Fuel Fuel oil ex depot 0.68 100 3,280,135 2,571,626 1,312,054 Fuel oil transport 0.87 100 85,290 66.868 34,116 PaLmnut shells ex Quepos 0.95 100 -- 53,200 53,200 Palmnut shells transport 0.87 100 -- 126,386 126,386 Petroleum coke Pt. Limon 1.00 100 -- 262,768 Petroleum coke transport 0.87 100 -- 72,440 -- Wood residues ex forest &ate 0.88 100 -- -- 300,020 Wood residues transport 0.8? 100 -- -- 39,705 to collection point Wood residues transport 0.87 100 - 680,652 Chipper and conveyor fuel 0.54 100 -- -- 5,296 Labor Fuel preparation and handling Semi-skilled 0.90 100 -- 1,728 3,456 Unskilled 0.75 100 -- -- 7,680 Incr. maintenance cost (52 of capex) 0.95 50 -- 14,576 57,515 Subtotal 3,365,425 3,169,592 2,620,081 TOTAL 3,365,425 3,212,943 2,791,139 NPV (v.r.t. base case) 1,095,888 4,134,853 FIRR (w.r.t. base case) 692 662 Pay-back period (v.r.t. base case) 1.5 yr 1.5 yr NPV (w.r.t. Alternative 1) 1,038,964 FIRR (v.r.t. Alternative 1) 66X Pay-back period (v.r.t. Alternative 1) 1.5 yr Source: Table 4.161 Mission estiaates. 4.42 Sensitivitv Analysis. Because of the magnitude of the proposed Alternative 2 investment and residue collection scheme, an exploration of project risk factors was undertaken. Tables 4.18 and 4.19 summarize a sensitivity analysis of the INCSA results on three key paraneters: cost of residues production, cost of fuel oil, and the capital cost of the retrofits. The financial sensitivity analysis shows that a private er.trepreneur could experience a 21% percent drop in fuel oil costs, yet sti'l profit from the conversion to wood firing in the rotary kiln. The economic sensitivity figures are the more relevant, however, especially considering the state ownership of INCSA. From the economic viewpoint, the Alternative 2 investment would cease to be justifiable if the economic cost of fuel oil dropped 14% from the May 1988 CIF import parity level assumed in the foregoing analyses. FOB export parity prices are already lower than this level. - 64 - Tblo 4 18: SENSITIVITY OF INCSA FINASCIAL ANALYSIS Variable Switching Value X Change Alternative 2 w,r.t Base Case PriLe vood ex forest landing (US$lsm3) inaensitive Price fuel oil ex depot (US$11) 0.079 (46X) Investment cost (US$) insensitive Alternative 2 w.r.t. Alternative 1 Price wood ex forest landing (US$/sr3) 6.16 27X Price fuel oil ex depot (US$11) 0.116 (212) Investment cost (US$) 1,514,664 28X Source: Table 4.16t Mission estimates. Table 4.19: SENSITIVITY OF INCSA ECONOMIC ANALYSIS Variable Switching Value S Change Alternative 2 w.r.t Base Case Price vood ex forest landing (US$/sM3) 6.23 462 Price fuel oil ex depot (US$11) 0.122 (292) Investment cost (US$) 1,492,845 33X Alternative 2 w.r,t. Alternative 1 Price wood ex forest landing (US$sam3) 5.64 32Z Price fuel oll ex depot (US$11) 0.127 (142) Investment cost (US$) 1,321,810 182 Source: Table 4.17; Mission estimates. Conclusion 4.43 The economic viability of conversion of large scale direct heat installations to direct wood residue combustion is dependent on the pricing of fuel oil. The proposed investments at INCSA cannot be justified from a national planning perspective so long as Costa Rica remains a net exporter of fuel oil. A detailed feasibility analysis of the proposed INCSA conversion would be warranted if this situation changes in the future due to increased fuel oil demand for electricity generation, restructuring of the RECOPE refinery product slate, or if world fuel oil prices rise significantly. j/ I/ See Annex 11 for a discussion of these points. - 65 - V. CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS summary 5.1 Charcoal export has been identified as a technically feasible and economically viable residues utilization option, if an environmentally acceptable means of assuring long-term residues supply could be implemented. The economic attractiveness of two other technically feasible options: (a) Fuel oil substitution in industrial direct heat (direct combustion) applications; and (b) Fuel oil substitution in small-scale boiler retrofit applications using locally manufactured gasifiers; is based on certain assumptions about the future supply and demand balance for domestically refined fuel oil. These assumptions and overall prospects for the three options are summarized in following sections. 5.2 Two possible methods of managing and commercially expoiting forest resources on a sustainable basis were also identified: (a) Optimal selective logging; and (b) Stripcutting. Neither method has a track record in Costa Rica, although pilot efforts in other countries (e.g. Peru) have met with apparent success and are thought to be adaptable to suit local conditions. If sustainable logging practices were implemented throughout the Northern and Atlantic Regions, some 206,000 to 495,000 solid m3 would be available annually at forest landings at financial costs ranging from US$3.80-4.85 per solid m3 (US$6.13-7.82 per air- dried tonne). The preferred means of residues extraction is by wheeled tractor coupled to a cart or sulky. 5.3 Existing land clearing residues, while presently available in a number of locations in good quantity, were found to be a limited life resource and to be unsuitable for charcoal export quality. Basing a project on on-going land clearing activity is similarly inadvisable. Persuant to Law 7032 and the Emergency Decree, any forest land clearing must have a DGF permit, and it must be on land proven to be suitable for agriculture. Since the great majority of forest lands presently being cleared in Costa Rica meets neither criterion, it is both illegal and counter to government policy. - 66 - Residue Utilization Options Charcoal Export 5.4 Examination of the viability of exporting charcoal produced from residues was justified on two grounds: (a) The domestic market for charcoal is small and is already satisfied by traditional production methods which do not contribute significantly to deforestation; and (b) External markets exist for quality charcoal which are more lucrative than those identified previously by export efforts in 1984-85. 5.5 Analysis of a model production and transportation system shows that export of lump charcoal produced from forest residues to markets in Western Europe and/or the U.S. is a financially and economically viable venture. Best results are achieved by export to Western Europe, where the profit margin on CIF or FOB offer price is close to 30%. The conclusion is robust with respect to a range of plausible charcoal production costs and charcoal densities. Quality standards can be met from production from residues of the dominant commercial logging species. The preferred carbonization technology is Beehive brick kilns, whose use has already been promoted in Costa Rica by ICAITI. Fuel Oil Substitution in Industrv 5.6 Small Industries. Installation of locally manufactured gasifiers fed by wo)l residues is an attractive technology for small industries currently burning fuel oil in direct heat or process steam applications. Analysis of the existing ITCR gasifier at Pretensados Nacionales, S.A. indicated a 90 percent rate of return to the entrepreneur. 5.7 Economic analysis of the same installation also produced favorable results, but revealed a strong sensitivity to the pricing of fuel oil. Economic pricing of fuel oil in this study is based on CIF costs, which assumes that the current excess of Bunker C domestic supply over demand will disappear as fuel oil is increasingly used for power generation. Pricing fuel oil on FOB export parity would likely render the case study retrofit marginal from an economic viewpoint (i.e. net of taxes and adjusted for forex undervaluation). Future domestic petroleum market developments, as well as international price movements, will thus determine the priority for licensing and technology transfer arragements with ITCR. Regardless of what scenario develops, the net utilization of residues will be small due to the small energy demands at individual sites. 5.8 Medium Scale Industries. Medium scale industries with a process heat demand exceeding 1 MWth are not adaptable to retrofits by local gasifiers in their present state of technology development. A financial and economic model of a boiler at Fabrica Nacional de Licores indicates that the increased - 67 - costs of imported gasification equipment overcome any economies of scale. The prospects for significant substitution of fuel oil by wood residues in these industries are poor. 5.9 Large Scale Industrles. Analyses focused on the Industria Nacional de Cemento (INCSA), the largest single industrial consumer of fuel oil in Costa Rica. Conversion of the factory's rotary kiln is technically feasible through suitable wood fuel preparation and direct combustion, and would reduce fuel oil consumption from 78% to 40% of total energy use. Conclusions from the financial and economic assessments are similar to those reached in the small scale industries analysis. The retrofit would become marginal if fuel oil prices in economic terms dropped by 14 percent, as would happen if fuel oil is valued in FOB instead of CIF terms. 5.10 As the economic evaluation does not provide clear go/no go signals, a decision to invest at INCSA should be based on an assessment of the relative supply risks associated with each fuel alternative (fuel oil, petroleum coke, palmnut, and wood residues). The utility of specific retrofit investments will be maximized if engineering designs provide for fuel switching capability. Comparison of Residue Utilization Options 5.11 In order to provide a tool for prioritizing residue utilization, a forest residue netback economic value was computed for the alternative residue uses. The netback value of the residues in the forest (in situ value) is analogous to the stumpage value of a standing tree. Calculated values are shown in Table 5.1. Table 5,lFOREST RESIDUE NET3ACK ECONM1GC VALUE (US$/s m) Residue Netback Value Residue Use Switching Value Production Cost aI in Forest Charcoal Feedstock ki 15.31 3.27 12.04 Industrial Fuel Oil Substitute £/ 6.23 4.27 1.96 Al At forest landings. bl For charcoal production FOB export to Europe. _l At INCSA. Source: Tables 3.4, 3.9, 4.17s Annex 11 Mission estimates. 5.12 The higher netback value of residues destined for charcoaling suggests that this is the higher priority residue utilization. However, the project selection rule where capital is not a constraint is to accept all projects giving a positive net present value (or, equivalently, an IRR greater than the discount rate). Industrial utilization schemes are ruled out only to the extent that this usage competes with charcoaling for the same - 68 - residue resource (mutual exclusivity). This situation might arise in Costa Rica due the expected slow diffusion of sustainable forest management practices. For example, a charcoal export market of 1,000 tonnes/month (if it ever were to materialize) would consume about 80,000 sn?/yr of wood residues. This represents a significant percentage (39%) of the estimated total residues availability if all suitable forest lands were placed under optimal selective logging. 5.13 Of equal interest is to compare the residue 'stumpage' figures with values of wood at the forest gate used for non-energy purposes. Small timber generally commands a market price of US$14-20/solid m3 higher than the value put on charcoal feedstock. The comparison verifies the earlier drawn conclusion that energy uses of residues should proceed only after opportunities non-energy utilization are exhaustd. As a point of reference, firewood is valued at about US$2-4/solid m3 at the forest gate. Integrated Forest Management and Exploitation Pilot Project Rationale 5.14 Inability to secure a regular and long term supply of forest residues represents a major risk to any proposed residues utilization scheme with the exception of the small demands posed by locally manufactured heat gasifiers. Security of supply for large scale enterprises such as charcoal exporting can only be assured through linkages to sustainable forest logging activities. Since the latter practice scarcely exists in Costa Rica, a residues utilization activity can only be envisaged within the context of a new or pilot forest management venture as here recommended. 5.15 One of the major inferences of this report is that a lack of knowledge on sustainable forestry management (exploitation) systems exists at all levels: professional foresters, loggers, campesLnos and large landholders. Formerly and, to a large extent, still at present, unprotected forests are open to exploitation for short-term gain but ultimate resource exhaustion. With the Emergency Decree of 1987, the political will was demonstrated to change this situation and to take sustainable forest resource management seriously. 5.16 Present use of forest products is not optimized, the only significant end product being large timber. Movement toward a broader product mix, ranging from timber to charcoal, is proposed for inclusion in the pilot activities. Simultaneous promotion of integration of resource owners and product processors is a necessary element of the strategy. 5.17 Assistance would be targeted to two different target groups. Campesino groups will require both short- and long-term technical assistance covering techniques of forest management and general entrepreneurship. It is likely that start-up and working capital assistance would be required as well. Large landowners, on the other hand, would only require assistance in the form of workshops and short-term consultancies of a technical nature. . 69 - Objectives 5.18 The objectives of the proposed integrated forest management and exploitation project would be to: (a) Assist in the reduction of deforestation in Costa Rica by demonstrating the economic and technical feasibility of sustainable forest management; (b) Disseminate knowledge and experience on sustainable forest management in Costa Rica and on a broader scale to the Central American region; (c) Validate managed natural regeneration as a co-existing forest development alternative to reforestation; (c) Strengthen local institutional capabilities in forest management and forest industries development through involvement of local research, training and technical assistance organizations; and (d) Maximize income and foreign exchange earnings derived from forest exploitation through development of a broader forest products mix and expansion of local value-added processing. Activities 5.19 Activities to address the above objectives include: (a) Establishment, management and exploitation of forest blocks; (b) Fixed and/or portable sawmill installation and operation; (c) Residue charcoaling for export; (d) Residue extraction for fuel oil substitution in small-scale industries; (e) Market development and marketing of forest end-products; (f) General rural enterprise development and management; and (g) Research, monitoring and dissemination of the results of the above activities. Organizations 5.20 Local. Significant local capabilities in forestry research exist at CATIE as well as in local conservation institutions such as TSC. ITCR has considerable experience in forest exploitation systems and provided much of the data upon which the various residuo recovery systems modeled in this - 70 - report are based. ICAITI has established a good track record in the construction and training of operators of the recommended charcoal kilns. 5.21 Foreign. Expatriate assistance would likely be required from a consultant organization experienced in general project mangement, forest resource management and rural industries. For successful entry into the charcoal export market, specialized expertise is required in operation of large kiln batteries, quality control, packaging and overseas market development. Donor Involvement 5.22 The USAID sponsored *Forest Resources for a Stable Environment" (FORESTA) project encompasses most of the above proposed components. The project is presently in an early stage of implementation working with peasant landowner groups in the buffer forest zones surrounding Braulio Carrillo National Park. 5.23 Charcoal production could be readily integrated into the project design provided that the forest working circles are of adequate size to support an export oriented residue processing operation and that the peasant groups are able to demonstrate sufficiently strong credibility with international buyers. As discussed in Chapter III, the primary requirements for entry into the barbecue charcoal market are not absolute size of production but an a quality product regularly supplied over the long term at a reasonably competitive price. Initial production and export of as little as 100 tonnes/month might well be acceptable to buyers. This represents the output of one or two kiln batteries which could be constructed for a capital investment of under US$25,000. This amount is exclusive of needed complementary inputs in residues extraction, management and training, plus the other inputs already subsumed under the FORESTA project. 5.24 EjIdo (rural community cooperative) groups in Veracruz, Mexico were able to begin charcoal export within a few months of start-up with technical assistance provided through USAID in Mexico City. Presumably this expertise could be made available, at an appropriate juncture, to Costa Rica through study tour and consultancy arrangements. It must be noted, however, that the Mexican charcoal export is based on thinning, forest conversion and reforestation of existing hardwood stands found in large, continguous forest blocks. The preconditions for residue recovery thus appear to be more favorable than in the Costa Rican case. 5.25 Apart from the USAID FORESTA project, ample opportunities exist for other donor assisted projects emphasizing forest management and natural regeneration in other parts of the country. Visible results and payoffs occur in the much longer term than reforestation/afforestation measures, which may explain the international donor preference for tree-planting schemes thus far exhibited. - 71 - Environmental Risks 5.26 A soon as a market develops for products presently considered a residue, the residues become a by-product. This means that there is also the possibility that the by-product becomes a main product. Therefore, the major risk of succesful promotion of forest residues utilization in Costa Rica is that entities involved in residue production will not limit themselves to residues from timber logging operations but start exploitation activities solely for the energy market (be it charcoal for export or industrial fuelwood). Such a development may lead to uncontrolled deforestation, because empirical price evidence suggests that wood directly cut for energy purposes can be supplied about as cheaply as wood residues from logging operations (UNDP/World Bank 1987). 5.27 Given this situation, it is not difficult to visualize the likely effect on a forested property where wood for energy is produced. At first, residues that are very close to the charcoal kiln(s) or roadside collection point will be extracted. However, as soon as these conveniently located residues are exhausted, it will be cheaper to cut nearby trees than to go considerably further into the forest for residues. An ever-widening circle of deforestation around the kiln or roadside collection point is likely, possibly until the entire property has been cleared. 5.28 Another possible deforestation scenario from poorly-controlled forest residues utilization is the "pass-through arrangement", where illegal producers pass their wood to licensed producers. If a landholder has a license to supply forest residues, he may find it cheaper to purchase wood (from trees deliberately felled for wood energy) from his unlicensed neighbors than to haul residues from the more distant parts of his own property. 5.29 Although it appears that the amount of land potentially deforested by charcoal export or industrial fuelwood companies may be a relatively small percentage of ongoing total deforestation, it could still be significant in absolute terms. Given Costa Rica's present forestry crisis and the severe and often irreversible consequences of further deforestation, any project that might promote additional tree felling must be approached with great caution. Therefore strong and effective control measures will be necessary in any residues utilization project. Environmental Risk Amelioration 5.30 The following measures, if effectively implemented, will help to ensure that forest residues utilization for charcoal or industrial fuelwood promotes sustainable forest management, rather than accelerated deforestation. The measures were formulated in such a way that private financial attractiveness and social (economic and environmental) acceptability are in reasonable harmony. As is usually the case with - 72 - environmental recommendations, the greatest challenge lies in their effective implementation. Regulation 5.31 A number of institutional controls could be used to minimize the deforestation risk from charcoal export or industrial wood energy use. It is proposed to implement a system of licenses for activities which are related to forest residue use. Along with such a system an effective control organization should be developed. 5.32 Licensing. The construction of wood conversion facilities, notably charcoal kilns (and perhaps wood chippers and gasifiers) should be strictly regulated and licensed. Licenses for each facility should be granted only upon determining that enough forest land exists in the designated residues collection sites to supply the kilns (or chipper or gasifier) with a sustainable wood supply. If effectively implemented, such licensing would limit the area of forest potentially subject to mismanagement (i.e. live tree cutting in lieu of residues collection) by limiting the amount of wood that can be processed for charcoal or industrial energy. However, it could not ensure that the wood which is processed for energy actually came from forest residues, rather than trees deliberately cut for wood energy. 5.33 Under Law 7032 (Title 4), all types of forest industry facilities (including charcoal kilns) must be licensed by DGF. Nevertheless, many (perhaps most) of the charcoal kilns presently operating in Costa Rica do not have any type of permit from DGF. To have effective control of the number and location of charcoal kilns and other facilities, it will be necessary to strengthen DGF substantially or to grant licensing authority to another institution. 5.34 Quotas. Each contract for the delivery of charcoal or woodchips should specify a strict quota for the maximum amount that can be obtained per unit time from the forested property. Like the licensing of wood conversion facilities, these supply quotas (if effectively enforced) would limit the amount of wood that can be utilized to a sustainable level. In the case of charcoal for export, the DGF or other agency should grant export permits only when environmentally justified contract quotas are being followed. Law 7032 already provides for all imports and exports of forest products to be approved by DGF. 5.35 Quotas should be based on a conservative estimate of the maximum sustainable wood yield from the forest plot. If the maximum sustainable yield is underestimated, the result may be economic underutilization of wood resource. However, if the yield is overestimated, this will almost certainly result in additional tree cutting to produce enough wood residues to meet the quotum. Quotas must be reviewed and readjusted if necessary whenever a supply contract is renegotiated, in order to incorporate new information on actual residues production from sustained-yield forestry. - 73 - g2ntro_l 5.36 Suservision. It has been suggested that purchasers of wood residues (whether a large domestic industry or a charcoal export broker) should have a professional forester(s) among its permanent staff. The foresters would ensure that the charcoal or residue indeed comes from the forest plot stated in the supply contract. Those foresters would also check periodically that the official management plan for the plot is followed. To strengthen environmental monitoring further, the purchaser of wood residues could be required to submit to DGF a periodic (e.g. annual) report on forest management in each property from which residues were bought. 5.37 It is very likely that such a forester would be placed in a conflict of interest situation, as advice to stop residue supply may endanger the business of his employer, and therefore his/her own employment. It may be possible to make arrangements with respect to hiring and dismissal subject to approval of a qualified third party, such as a bilateral donor, a governmental environmental commission or a reputable NCO. 5.38 A system of licensed consultant foresters could also be envisaged. Loggers or forest landowners would be required by law to hire an licensed consultant forester to design a forestry management plan, and the forester would also be responsible for monitoring its proper execution. The position of such foresters would be analogous to the role of certified accountants. DGF would be required to devise a system of random checks on the performance of the licensed foresters. 5.39 Monitoring and Enforcement. The purpose of the above mentioned in-house or contract foresters would be to supplement, rather than replace, the regular forestry control functions of the DGF. Even assuming an effective and self-regulating residues utilization industry, institutional strengthening of DGF (or an equivalent agency) is important for the following reasons: (a) The long term sustainability of forest residues utilization requires sustainable logging and forest management practices, which, in turn, require effective institutional control. (b) DGF has legal responsibility for licensing kilns and other wood conversion facilities, as well as any charcoal exports. (c) Effective enforcement by DGF would provide some insurance against any deficiencies in field supervision. 5.40 Since DGF is already overburdened with responsibilities relative to its resources, any new projects (including forest residues utilization) which increase DGF's workload should be compensated by strengthening its capabilities. 5.41 The most difficult task in this regard is to determine how the DGF can be properly strengthened. S.)me independent observers in Costa Rica believe that the DGF is so weak that it should be replaced by one or more - 74 - other organizations, such as an autonomous new forestry institute kalong the lines of ICE, the electric utility). Others argue that access to ;ufficient funding, equipment, training, and other inputs, coupled with strong leadership, could make DGF an effective forestry management institution. A thorough analysis of strategies to overcome DGF weaknesses is bey-,d the scope ot this study. Cost of Forestry Control 5.42 Marginal enforcement costs (licensing of wood conversion facilities, sustainable level limited supply contracts) appear to be fairly insignificant. The main additional cost stems from an initial assessment of the maximum sustainable wood residues production from each forested property. It would be virtually impossible to 'hide" charcoal production facilities from possible inspection, as those facilities must be situated very near to roads to allow transport. Also, Costa Rica is a small country with good communications, so that any new, sizable business in a bulky commodity like charcoal would quickly become well-known. The same applies for control on industrial fuelwood users. 5.43 Costs of field supervision are more substantial. Preliminary estimates (provided by DGF) suggest that proper on-the-ground enforcement of forest management plan standards costs about C30/ha-yr, including investment and recurrent costs. Assuming a residues production of 1.0 solid n/ha-yr of managed forest, this cost is equivalent to approximately a 10 percent increase in the cost of residues production. The principal cost items would be in salaries, vehicles, fuel, per diem for field expenses, various minor equipment, spare parts, and routine office overhead. Since it is foreseen that residues extraction takes place concurrently with logging, and since field supervision aims at both logging and residue supply (that is to say on integrated forestry), the marginal field supervision costs specifically attributable to residues extraction are low. 5.44 The costs of general institutional strengthening of DGF (or an equivalent institution) are also held to be significant. However, given the very broad scope of DGF's forestry responsibilities, only a small percentage of these costs would be attributable to the control of forest residues utilization. Economic Incentives 5.45 Economic incentives to encourage sustainable forest management systems, rather than the current short term "liquidation", are probably more important than adequate legal measures. At present, landholders get only a small fraction of the real value of wood produced from their lands. A variety of measures can be taken to raise the wood price paid to landholders. These may include: (a) Encouragement of vertical integration in the forest industry. Presently, very few sawmill owners also own and manage forest land. Similarly, very few forest landowners also own sawmills or other wood processing facilities. - 75 - (b) Stimulation of forest landholder organizations, in order to enable more effective price negotiations with loggers, truckers and sawmill owners. Even though a strict supply cartel may not succeed, a looser organization could still raise consciousness among landholders of the true financial value of their wood. (c) Stimulation of the development of an integrated mix of forest products . From an environmental as well as from an economic perspective, it is important to encourage forest management for an integrated mix of wood products, including lumber, poles, furniture, handicrafts, pulp and paper, particle board, etc., Those products tend to have a much higher value per unit of wood used than charcoal or firewood. Ideally, only wood which is not suitable for any higher-value, non-energy use should be used for charcoal or industrial fuel. 5.46 Notwithstanding the above-mentioned risks ef increased deforestation, a new market for wood residues could actially encourage natural forest management or reforestation. Presently, most Costa Rican landholders do not perceive forestry as a profitable, long-term option for their lands. This is attributable to very low stumpage payments as well as the lack of any tradition of managing forests to yield wood on a sustainable basis. 5.47 It appears that most Costa Rican rural landholders require a reliable, fairly frequent (i.e. every 2-3 years or less) cash flow from whatever productive system they undertake. If the production of forest residues for energy purposes can produce a sufficiently frequent cash flow, forestry may become an attractive option compared to cattle raising for the larger landholders. The sustainable forest management systems described in Chapter II of this report appear to be able to fulfill this requirement. Poligy Reforms 5.48 The Costa Rican government could markedly improve the country's forestry situation by reconsidering various policies that promote deforestation and discourage sustainable forest management. Some of these policies were briefly reviewed in Annex 1. A detailed analysis of these issues is beyond the mandate of the mission. Other Uncertainties and Risk Factors Entry to Export Markets 5.49 A key barrier for entry into international charcoal markets is the establishment of necessary credibility as an exporter. This would not likely present a problem for large landholding corporations already engaged in the international export trade of other commodities such as beef. But European importers may look in askance at campesino groups with little or no - 76 - prior business experience. The bulk of the trade may be captured by existing large enterprises, contrary to possible income distribution aims of the government. 5.50 Entry barriers may be lowered by implementing adequate quality control procedures, promoting exports through forwarding of samples and attendance at European export fairs, and by securing adequate capitalization and technical/managerial assistance. Charcoal Exnort Market Competition 5.51 While sensitivity analyses on cost calculations show encouraging results, they cannot fully capture the potential effects of competition from other charcoal producing countries. The integration of the European market in 1992 is another factor which will increase marketing uncertainties. Countering these trends are continued growth in the Western European barbecue charcoal market and the desire of importers to diversify their sources. - 77 - REFERENCES Andrews, W., 1982. "Los Aserraderos de San Carlos: Informacion del Mercado," DGF, San Jose. 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Assistance 4/85 035/85 Ghana Energy Rationalization in the Industrial Sector of Ghana 6/88 084/88 Guinea- Recommended Technical Assistance Bissau Projects in the Electric Power Sector 4/85 033/85 Management Options for the Electric Power and Water Supply Subsectors 9/89 100/89 Indonesia Energy Efficiency Improvement in the Brick, Tile and Lime Industries on Java 4/87 067/87 Power Generation Efficiency Study 2/86 050/86 Diesel Generation Efficiency Improvement Study 12/88 095/88 Jamaica Petroleum Procurement, Refining, and Distribution 11/86 061/86 Kenya Power System Efficiency Report 3/84 014/84 Liberia Power System Efficiency Study 12/87 081/87 Recommended Technical Assistance Projects 6/85 038/85 Madagascar Power System Efficiency Study 12/87 075/87 Malaysia Sabah Power System Efficiency Study 3/87 068/87 Mauritius Power System Efficiency Study 5/87 070/87 Panama Power System Loss Reduction Study 6/83 004/83 Papua New Energy Sector Institutional Review: Proposals Guinea for Strengthening the Department of Minerals and Energy 10/84 023/84 Power Tariff Study 10/84 024/84 Senegal Assistance Given for Preparation of Documents for Energy Sector Donors' Meeting 4/86 056/86 Seychelles Electric Power System Efficiency Study 8/84 021/84 Sri Lanka Power System Loss Reduction Study 7/83 007/83 Syria Electric Power Efficiency Study 9/88 089/88 Energy Efficiency in the Cement Industry 7/89 099/89 ENERCY SECTOR MANAGEMENT ASSISTANCE PROGRAM Activities Completed Country Project Date Number ENERGY EFFICIENCY AND STRATEGY (Continued) Sudan Power System Efficiency Study 6/84 018/84 Management Assistance to the Ministry of Energy and Mining 5/83 003/83 Togo Power System Efficiency Study 12/87 078/87 Uganda Energy Efficiency in Tobacco Curing Industry 2/86 049/86 Institutional Strengthening in the Energy Sector 1/85 029/85 Power System Efficiency Study 12/88 092/88 Zambia Energy Sector Institutional Review 11/86 060/86 Energy Sector Strategy 12/88 094/88 Power System Efficiency Study 12/88 093/88 Zimbabwe Power Sector Management Assistance Project: Background, Objectives, and Work Plan 4/85 034/85 Power System Loss Reduction Study 6/83 005/83 HUSEHOLD, RURAL, AND RENEWABLE ENERGY Burundi Peat Utilization Project 11/85 046/85 Improved Charcoal Cookstove Strategy 9/85 042/85 China Country-Level Rural Energy Assessments: A Joint Study of ESMAP and Chinese Experts 5/89 101/89 Fuelwood Development Conservation Project 12/89 105/89 C6te d'Ivoire Improved Biomass Utilization--Pilot Projects Using Agro-Industrial Residues 4/87 069/87 Ethiopia Agricultural Residue Briquetting: Pilot Project 12/86 062/86 Bagasse Study 12/86 063/86 The Gambia Solar Water Heating Retrofit Project 2/85 030/85 Solar Photovoltaic Applications 3/85 032/85 Ghana Sawmill Residues Utilization Study, Vol. I & II 10/88 074/87 Global Proceedings of the ESMAP Eastern & Southern Africa Household Energy Planning Seminar 6/88 085/88 India Opportunities for Commercialization of Non-Conventional Energy Systems 11/88 091/88 Indonesia Household Energy Strategy Study 2/90 107/90 Jamaica FIDCO Sawmill Residues Utilization Study 9/88 088/88 Charcoal Production Project 9/88 090/88 Kenya Solar Water Heating Study 2/87 066/87 Urban Woodfuel Development 10/87 076/87 Malawi Technical Assistance to Improve the Efficiency of Fuelwood Use in the Tobacco Industry 11/83 009/83 Mauritius Bagasse Power Potential 10/87 077/87 Niger Household Energy Conservation and Substitution 12/87 082/87 Improved Stoves Project 12/87 080/87 Pakistan Assessment of Photovoltaic Programs, Applications and Markets 10/89 103/89 Peru Proposal for a Stove Dissemination Program in the Sierra 2/87 064/87 ENERGY SECTOR MANAGEMENT ASSISTANCE PROGRAM Activities Completed Country Project Date Number HOUSEHOLD, RURAL, AND RENEWABLE ENERGY (Continued) Rwanda Improved Charcoal Cookstove Strategy 8/86 059/86 Improved Charcoal Production Techniques 2/87 065/87 Senegal Industrial Energy Conservation Project 6/85 037/85 Urban Household Energy Strategy 2/89 096/89 Sri Lanka Industrial Energy Conservation: Feasibility Studies for Selected Industries 3/86 054/86 Sudan Wood Energy/Forestry Project 4/88 073/88 Tanzania Woodfuel/Forestry Project 8/88 086/88 Small-Holder Tobacco Curing Efficiency Project 5/89 102/89 Thailand Accelerated Dissemination of Improved Stoves and Charcoal Kilns 9/87 079/87 Rural Energy Issues and Options 9/85 044/85 Northeast Region Village Forestry and Woodfuel Pre-Investment Study 2/88 083/88 Togo Wood Recovery in the Nangbeto Lake 4/86 055/86 Uganda Fuelwood/Forestry Feasibility Study 3/86 053/86 Energy Efficiency Improvement in the Brick and Tile Industry 2/89 097/89 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~r- 1K IN c to 220 = w X- a 'O°S\. to9~~~°°f t '" gtIoXC /5- j H>k3- 0 So, W 9. _~~~ a 4) O > ° w _~~~~~~~~~~~~ iIi 3tF td t ix_ I-I, - - ,4. , 0- - "  -, ,7-- -- , ,.--_1, -_ -,.'I- - -- ,,-., '..I.-- F  --.,,-  .,." ,-. .I..--I0.-'.., _,,..--,.. ,I. ,.-,-.,..- I-.-..-.1-,-..0 ,., 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I, , -I I---_,, ";. - , t,-_, i -!: , ',  L, .- , 4., L ,-. _; L. ,-  - m".,. , , . , .- - -;.,..,  'O " I , , ., 1P- ., PI, ", ,, - -_-, '-,,, ;-'!,. o ,-,-f,": ,` - ., -  yjl- -- - .,;" -' " "L",I- --2:11.,. ,Iik-'ff -W -  -, -  ,.'- ,.,-. -Z i:-2!,,,., ,--*-: 1,-- 4k'`,_ ,1 .". -_-'i - ; 4!-.  -, _ :, `.-., I - 4,,  .. ,,,-,--_ _!,.'-` 11*,-,- - -". -,_'If-` lk'*. 11 .i-,I,11 ,W.-.' -1.-,. I " , ". - _ -e IN." _,7,--r-- ',;7,--- -  -:'.-_-,; " .,-,-- -.- _.,_11 \ \ ~~~~~~~~~~Cobenurna boecos densa (mis deOO%decobWrturadel suelo) 1940-983 dw /Area boecosa densa Ockano Pacifico Fuente: OPSA. DoF. Cobentura boscou densa (100% de cotinm del _*w_) sCo A1im tn los ados 1940, 19SO, 1911.1911 y 19%1 Ligra 2L1: La deforerstacidn on Costa Rica entre 1940 y 1983 BU: DGF - 12 - Areas de bosgue protegidas 2.19 Las areas de bosque natural protegidas por el Gobierno de Costa Rica varian enormemente en cuanto al concepto de ordenaci6n a que estan sujetas y a la eficacia de la proteccion sobre el terreno. Se hace una distincion entre los bosques protegidos y los no protegidos. Los bosques no protegidos, sean de propiedad privada o estatal, pueden explotarse o talarse libremente. En los bosques protegidos, que tambien pueden ser de propiedad privada o estatal, la explotaci6n comercial estd prohibida o restringida, dependiendo de la situaci6n legal especifica del bosque de que se trata. 2.20 En el Cuadro 2.2 se resume la extensi6n de las distintas zonas de protecci6n. Las restricciones que se aplican a la explotaci6n de esas zonas se indican en el Cuadro 2.3. Cuadro 2.2: ZONAS LEGALMN113 PROTEGIDAS Proporcldn de Superficie superficli total del pals (ha) (porcentaje) Parques nacionales (SPN) 432,290 8.50 Reservas btol6gicas (SPN) 16,481 0.32 Reserva biol65Lca absoluta (SPN) 1,172 0.02 Nenumento naclonal (SPN) 218 0.00 Tierras vfrgenes protegidas privadas 9,234 0.18 Refuglos de fauna silvestre (DGF) 127,867 2.52 Zonas progesidas (DGF) 99,848 1.96 Total de tierras vlrg8nes 687,110 13.52 (excluidas las reservas forestales) Reservas Forestales (DGF) 378,351 7.12 Reservas indlgenas (CONAI) 2T8 839 5.49 TOTAL 1,344,300 26.13 Fuente: USAID, 1987. - 13 - Cuadro 2.3 LIMITES DE EXPLOTACION EN AREAS PROTEGIDAS Limites de Zona ExplotacOi6n Parques nacionales Prohlbida la explotaci6n comercial de madera Reservas biol6gicas Reserva biol6gica absoluta Moonuoento nacLonal Tierras vfrgenes privadas protegidas Refugios de fauna sLlvestre zonas protegidas Reservas forestales Posibilidades limitadas de etplotaci6n comercaal de madera con arreglo a un plan de manejo aprobado por la DGF Roservas Lndfganas Permitida la explotaci6n no comercial de madera para subsistencia de los habitantes Fuente: DGFa SPit CONAI. Areas de bosgue no protegidas 2.21 Las principales extensiones de bosques primarios situadas en areas no protegidas de las zonas Norte y Atlantica se muestran en la Figura 2.2. A continuaci6n se ofrece una breve descripci6n de los regimenes de propiedad de la tierra en las zonas forestales no protegidas. 2.22 Grandes terratenientes. Existen numerosos particulares y empresas que poseen extensas zonas forestales de mAs de 500 ha. Generalmente sus predios tienen entre 500 y 2.000 ha de superficie con la notable excepci6n de la empresa Portico S.A., que es duefia de aproximadamente 10.000 ha cerca de Sarapiqui. Al parecer la mayor parte de las zonas forestales no protegidas son de propiedad de grandes terratenientes. 2.23 Terratenientes Requefios y medianos. Esta categoria, que posee extensiones forestales de menos de 500 ha, parece ser reducida. No obstante, el grupo desempefha un importante papel en el proceso de deforestacion. Este tipo de terratenientes, por ser agricultores, son los actores principales en el proceso de limpieza de terrenos para fines agricolas. Los agricultores muy pequefios por lo general inician la produccion de cultivos en zonas recientemente sometidas a desmonte. Durante los primeros afios siguientes a la limpieza del terreno, la producci6n agricola suele ser muy rentable. Pero como consecuencia de la aplicaci6n de t6cnicas deficientes, muy pronto se produce agotamiento y erosi6n del suelo, lo que obliga a los agricultores a buscar otros campos, desbrozar nuevas tierras, e incluso trasladarse a otras zonas. Con frecuencia los pequefios agricultores venden los terrenos agotados a los criadores de ganado en gran escala. 9 _ II~~~~1 ---- \ - - _ 4 5 7 _ 14 - 16 Figura 2.2: Principales extensiones de bosques primarios situadas en Areas no protegidas de las zonas Norte y AtlAntica. El Area sombreada s6lo es indicativa de la ubicaci6n y el tamafto respectivos, y no debe utilizarse para la determinaci6n del tamafio. 1. Los Pilares y Crucitas 7. Al sur de Tortuguero N.P. 2. La Curefia 8. Rio Reventazonf 3. Sarapiqui 9. Talamanca 13. Tres Amigos 0 4. Rio Cuarto y Toro 10. Rio Pocosol 14. GuApiles 5. Rio Sucio 11. Rio Infiernillo 15. Guacimo 6. Rio Sierpe 12. Pefias Blancas 16. Siquirres - 15 - 2.24 Ocupantes sin titulo. Estos terratenientes proceden principalmente del sobrepoblado Valle Central. Han ocupado bosques cuya propiedad no estaba establecida, con objeto de limpiar pedazos de terreno y destinarlos a la producci6n agricola. Como en el pasado la limpieza del terreno era considerada un mejoramiento de este, los ocupantes ilegales podian obtener titulos de propiedad de la tierra despues de haberla trabajado durante 10 afios por lo menos (Hartshorn, 1982). 2.25 Asociaciones y cooperativas. Existe una gran variedad de asociaciones y cooperativas, que van desde agrupaciones de agricultores que se han unido con el s6lo prop6sito de adquirir tierras, hasta agrupaciones que producen en forma colectiva. En la mayoria de las asociaciones, los agricultores producen individualmente en tierras de propiedad privada, y el papel de la cooperativa se limita a la compra y venta de los productos agricolas. Muchas de las asociaciones son parte de los sistemas de asentamientos agricolas establecidos por el organismo estatal denominado Instituto de Desarrollo Agricola (IDA). 2.26 Los asentamientos del IDA varian en tamafho y tienen entre 10 y 200 miembros y entre 30 y 1,500 ha. El colono medio dispone de alrededor de 10 ha. Actualmente existen 67 asentamientos del IDA en la zona Norte, de los cuales unos 27 poseen bosques primarios. La masa forestal cubre mas de 500 ha en alrededor de 10 de esos asentamientos. En la zona Atlantica, hay 33 asentamientos del IDA. Aproximadamente 15 de estos poseen bosques primarios y alrededor de 12 tienen zonas forestales de mas de 500 ha (Escoto, 1988). 2.27 Otras dos asociaciones no relacionadas con el IDA son duefias de extensas areas de bosque primario; ellas son la APROADAP, situada en la reserva forestal de la cordillera volcanica central, que posee alrededor de 3,000 ha, y Aleo Gaspar, situada en la barra del Colorado, dueha de unas 1.500 ha. Bosgues aprovechables Superficie 2.28 La superficie de la masa forestal de las zonas Norte y AtlAntica ha sido calculada sobre la base de las imagenes del Landsat de 1987. La superficie forestal total, asi como la superficie aprovechable de las zonas tanto protegidas como no protegidas, se indican en los cuadros 2.4 y 2.5. Solo el 29% del total de bosques primarios estA situada en areas no protegidas. - 16 - Cuadro 2.4: DOSQUES APROVECHIALES EN AREAS PROTEGZDAS (ha) Re81On Boaque PriDsLro Bosque Secundario Norte 22,900 2,500 Atl6ntL*a 206.000 22.900 Total 229,000 25,400 Puente: Anexo 8. Cuadro 2.5: BOSQUES APROVECHABLES EN AREAS NO PROGEGIDAS (ha) Regl6n Boaque Prinarlo Bosque Secundario Norte 139,000 28,000 Atl6ntica 45.000 11.000 Total 184,000 39,000 Fuente: Ahexo 8. Ubicacion en relaci6n con los Rosibles mercados 2.29 Como el transporte de los residuos forestales o los productos derivados de estos (astillas de madera, carb6n vegetal) desempefia un importante papel en la evaluaci6n de la viabilidad de la utilizaci6n de los residuos, se han calculado las distancias del transporte por carretera desde las areas mas importantes de Dosible producci6n de madera de las zonas Norte y Atlantica hasta San Jose y Puerto Lim6n. La metodologia utilizada se indica en el Anexo 9. Las distancias varian entre 70 y 125 km hasta San Jose, y entre 30 y 150 km hasta Puerto Lim6n. Residuos Forestales Residuos derivados de la limnieza de terrenos 2.30 En la actualidad el mayor volumen de residuos forestales de Costa Rica procede de las operaciones de limpieza de terrenos. Sin embargo, si se mantiene el ritmo actual de estas, el abastecimiento de residuos tal vez no dure mas de cinco afios. Esta conclusi6n se basa en el hecho de que s6lo quedan unas 250,000 ha de bosques productivos legalmente aprovechables en el pais, y en el calculo de que actualmente se desbrozan unas 60.000 ha de tierras forestales al aflo, ya sea directamente para convertirlas en pastizales, o indirectamente debido a quo se las tala y luego se destina el terreno a otros cultivos. - 17 - 2.31 De lo anterior se desprende que los residuos derivados de la limpieza de terrenos deben considerarse un recurso de corto plazo y no un recurso sostenible. Habida cuenta de la duracion de las opciones de utilizaci6n de residuos con fines industriales que interesan al presente estudio, se eliminan los residuos derivados de la limpieza de terrenos. Residuos derivados de la explotaci6n forestal 2.32 Especies explotadas. Aunque en Costa Rica se explotan comercialmente alrededor de 70 especies diferentes, la mayor parte de la madera proviene de s6lo dos o tres especies (Andrews 1982, Schartan 1980). 2.33 Escoto (1984) sefiala que, en la zona Atlantica, entre el 51% y el 57% del volumen comercial se compone de Caobilla (Guarea), y entre el 21% y el 26% de Gavilan (Penthaclethra macroloba). Entre las especies comerciales menos importantes se cuentan la Fruta Dorada (Virola) (5% al 6%), el Danto Rat6n (4%) y el Almendro (Diperyx panamensis) (3%). En la zona Norte la composici6n de las especies es similar. 2.34 Las especies comerciales predominantes se caracterizan por su elevada densidad especifica (620 kg/m3 secado al aire), lo que las hace aptas tanto para la produccion de carb6n vegetal como para combustible industrial (debido a su costo de transporte relativamente bajo). 2.35 Morfologia de los residuos. Con objeto de evaluar los costos de preparacion de los residuos, es necesario tener una idea de su tamafio medio y su morfologia. A los efectos del presente estudio se distinguen dos clases de residuos forestales seg4n su tamafto: - Entre 0.10 y 0.50 cm de diametro: Esta clase se compone principalmente de ramas procedentes de la cobertura de copas de las especies evacuadas, pero tambien de troncos de especies no comerciales que se voltean incidentalmente durante el proceso de evacuaci6n. - Diametro superior a 0.50 cm: Esta clase se compone de partes de desecho de los fustes comerciales, troncos enteros desechados, y troncos de especies no comerciales volteadas durante el proceso de evacuaci6n. Se ha establecido que aproximadamente entre el 50% y el 65% de los residuos forestales mide entre 0,10 y 0,50 cm de diametro (Escoto 1982; Escoto, comunicacion personal, 1988). Manejo forestal sostenible 2.36 Los residuos de la explotaci6n comercial puede considerarse un recurso sostenible, pero s6lo si la explotaci6n misma tambien es sostenible, - 18 - es decir si puede repetirse a intervalos especificos a perpetuidad, sin que haya perdida de la productividad forestal a largo plazo. Los metodos y las consecuencias de esos sistemas de manejo se sehalan a continuaci6n. 2.37 Existen esencialmente dos tipos de sistemas de manejo de los bosques naturales que, si se administran adecuadamente , permiten un aprovechamiento sostenido de la madera (incluidos los residuos forestales) en Costa Rica: (a) Corta por entresaca selectiva acompatfada de regeneraci6n natural; y (b) Corta rasa por fajas acompatiada de regeneraci6n natural. Pueden aplicarse variaciones y combinaciones de esos dos sistemas basicos. Tambien pueden producirse residuos en forma sostenida a partir de las plantaciones de bosques. 2.38 Lamentablemente, casi no existen ejemplos de aprovechamiento sostenido de los bosques naturales en Costa Rica. Hist6ricamente, la industria forestal del pais ha funcionado casi enteramente como "subproducto" de la expansidn de los pastizales y de la agricultura, y las maderas de valor comercial se han extraido en forma selectiva antes de proceder a la limpieza de los terrenos. Corta por entresaca selectiva acompafhada de regeneraci6n natural 2.39 La explotaci6n de los bosques naturales de Costa Rica es esencialmente "selectival en el sentido de que se extraen s6lo ciertos Arboles. Pero los drboles que se extraen son los de mas valor comercial, y no se dejan arboles de alto valor como fuente de semillas para la regeneraci6n futura. Por consiguiente, este proceso, conocido como descrema, no es sostenible porque no se conservan especies de alto valor. Ademas de eso, muchos arboles no comerciales resultan accidentalmente volteados o dahfados por las topadoras durante la operaci6n de corta. 2.40 No obstante, la corta por entresaca selectiva puede realizarse con vistas a un aprovechamiento sostenido. En un sistema de manejo forestal de ese tipo, se dejan suficientes ejamplares de alta calidad de especies comercialmente valiosas con objeto de que constituyan una buena fuente de semillas para la regeneraci6n natural. Ademas, la corta se realiza dentro de un ciclo de rotaci6n suficientemente prolongado, y se cuida de reducir al minimo el dahto causado fortuitamente a los Arboles m4s j6venes o al suelo durante el proceso. Entre otras posibles intervenciones se incluye el aclareo peri6dico de arboles menos valiosos (para permitir que los de mayor valor crezean con mAs rapidez), y la "plantaci6n para enriquecimiento" de las especies mas valiosas. Esas medidas entrahan mayores gastos de inversi6n, pero aumentan el rendimiento futuro de las especies mAs preciadas. 2.41 Un posible ejemplo (y quiza el tnico) de explotaci6n comercial selectiva realizada con miras a un aprovechamiento sostenible tal vez sean las operaciones de madereo que lleva a cabo la empresa Portico S.A. Seg4n se - 19 - informa, esa firma explota sus tierras forestales con la genuina intencidn de obtener un rendimiento futuro sostenible, aunque 8us hip6tesis en materia de silvicultura, especialmente la que se refiere a un periodo de rotaci6n de las cosechas de 15 aftos, han sido criticadas por considerarselas demasiado optimistas. Tambien se est4n realizando algunos estudios de caracter no comercial sobre corta por entresaca selectiva de los bosques naturales, como el del CATIE en la regi6n de Sarapiqul en la zona Atlantica. Corta rasa pog falas acompaAada de regeneracion natural 2.42 El sistema de corta rasa por fajas o de wregeneraci6n bajo cubierta por fajas" consiste en la corta de todos los arboles que se hallan incluidos en las fajas preseleccionadas de alrededor de 50 metros de ancho. Se cree que esas fajas tan angostas se asemejan a los claros que producen los arboles que caen espontdneamente, que facilita la regeneraci6n natural porque cada parte de la faja deforestada esta pr6xima al resto del bosque, que sirve de fuente de semillas. Con arreglo a este sistema, tambien pueden realizarse cortas selectivas intermedias (aclareos) en cada faja. 2.43 Hasta el momento no existe experiencia con este sistema de manejo forestal en Costa Rica. Sin embargo, un proyecto forestal piloto en que se practica la corta rasa por fajas parece estarse ejecutando con bastante 6xito desde el punto de vista ecol6gico, econ6mico y social, en la regi6n amaz6nica del Perd, donde se estima que las condiciones de crecimiento de los arboles son bastante similares a las que existen en las zonas Norte y Atlantica de Costa Rica (Tosi 1988; Hartshorn et al., 1987; TSC 1982). Como resultado de ello, la USAID se propone incorporar ese sistema a un proyecto forestal propuesto para Costa Rica, denominado 'Recursos forestales para un medio ambiente estable" (USAID 1988). En al proyecto se propone la corta por fajas con un periodo de rotaci6n de 40 ahos (considerado conservador para las condiciones de crecimiento locales) en varias "zonas boscosas de amortiguaci6n' de suelo forestal que circundan al Parque Nacional Braulio Carrillo. Este componente del proyecto tiene por objeto instar a las personas que ya viven en la zona a obtener sus ingresos del manejo sostenible del bosque natural, en lugar de obtenerlos de la cria de ganado o de otras actividades inadecuadas desde el punto de vista ecol6gico. 2.44 El sistema de corta rasa por fajas tione varias ventajas y desventajas respecto de un sistema sostenible de corta selectiva. Por ejemplo, la corta rasa por fajas puede ser mas interesante econ6micamente porque toda la madera utilizable se extrae en el curso de una sola operaci6n intensiva de corta, por faja y por periodo de rotaci6n, y no en el curso de las operaciones mas numerosas y costosas de corta quo se realizan con el sistema de corta selectiva. Por otra parte, tal vez sea mas dificil evitar . 20 - que los terrenos sometidos a corta ras. ieen convertidos en pastizales o se destinen a otros usos no forestales. ./ 2.45 Por consiguiente, la corta rasa por fajas deberia intentarse en forma experimental, habida cuenta de que se carece de datos acerca de la regeneraci6n de las fajas. Es posible que el crecimiento secundario de especies sin valor durante una etapa prolongada impida la regeneraci6n de las especies primarias. Tambien deben considerarse seriamente los efectos negativos como el ensanchamiento natural de la compacidad del suelo de las fajas debido a su utilizaci6n constante como senderos forestales. Plantaciones forestales 2.46 TLa madera para usos de energia puede producirse en las plantaciones como resultado de los aclareos peri6dicos realizados para obtener madera de construccion, estacas, pulpa u otros productos "primarios". 2.47 En el ukltimo decenio se han establecido en Costa Rica unas 12.000 ha de plantaciones forestales (hasta 6.000 en el utltimo aflo, con el estimulo del subsidio del CAF). La mayoria de las plantaciones se encuentran en las tierras altas, y no en las tierras bajas y los faldeos de las montafias de las zonas Norte y AtlAntica, que es donde se esta produciendo actualmente la mayor parte de la deforestaci6n. Las especies utilizadas mas comunmente en las plantaciones son el laurel nativo (Cordia alliodora) y el cipres introducido (Cupressus lusitanica), el eucalipto (Eucalyvtus globulus), el pino (Pinus caribaea), y la melina (Melina arborea). El proyecto piloto de desarrollo forestal aprobado recientemente y financiado por el Banco Interamericano de Desarrollo (BID 1987) se propone establecer otras 10.000 ha de plantaciones en todo el pais. 2.48 Debido a que las plantaciones se componen de s6lo una o unas pocas especies arb6reas (por lo general introducidas),no pueden sustentar a una fauna y flora aut6ctona muy variada. Desde el punto de vista de la conservaci6n biol6gica, las plantaciones no pueden, pues, sustituir a los bosques naturales. Las plantaciones pueden prestar los mismos servicios que los bosques naturales en cuanto a conservacion del agua y del suelo, aunque con frecuencia no tan bien, porque en general los Arboles son mds pequetos y no existe sotobosque o este es muy reducido. Sin embargo, las plantaciones bien manejadas pueden producir madera en forma muy eficiente para fines de energia y otros usos. En la medida en que las plantaciones de arboles reemplazan a los pastizales degradados o a otros terrenos ya deforestados, representan un mejoramiento del medio ambiente. El unico problema ambiental de importancia que podrian crear los proyectos de plantaci6n de arboles en £/ Cabe observar que las personas que realizan la corta rasa por fajas en el proyecto aparentemente satisfactorio que se ejecuta en el Perui, son indigenas que tradicionalmente han sabido conservar los bosques naturales, lo que no seria necesariamente el caso tratAndose del proyecto propuesto de la USAID para Costa Rica. - 21 - Costa Rica se presentaria si para establecer las plantaciones se procediera a talar los bosques naturales. Area forestal explotable en forma sostenida 2.49 En esta secci6n se realiza una estimaci6n de las Areas forestales que pueden explotarse con arreglo a un manejo forestal sostenible. En primer lugar se establecen las posibles fuentes de residuos forestales, y en segundo lugar se determina cual es el Area total para la que puede concebirse una explotaci6n comercial sostenida en las zonas Norte y Atlantica. Areas de producci6n de residuos 2.50 Diversas Areas forestales pueden utilizarse para la produccion de residuos: los bosques primarios, los bosques secundarios, las plantaciones y los residuos de la limpieza de terrenos. No obstante, como se dijo anteriormente, la produccion sostenida de residuos debe considerarse complemento del madereo (produccion de madera de construccion). Como las actividades importantes de madereo se realizan exclusivamente en los bosques primarios, el recurso de mAs interes para el presente estudio es este tipo de bosque. Restricciones 2.51 S6lo parte de la superficie cubierta de bosques primarios puede considerarse como fuente sostenible de madera y residuos. Las limitaciones las imponen la ecologia, el tamafto de las secciones forestales y la accesibilidad. 2.52 Ecologia.La mayoria de los bosques primarios estan situados en Areas protegidas. Dependiendo de la situaci6n especifica de protecci6n, se permite una explotaci6n comercial restringida. Como en Costa Rica ya hay problemas ecol6gicos, en las Areas protegidas s6lo se permite una extraccion limitada y sostenible. Se estima que puede explotarse solamente alrededor del 20% de los bosques primarios situados en Areas protegidas. Un segundo punto que es necesario considerar es la ampliaci6n probable de las Areas protegidas. Debido a que cada vez hay mAs conciencia de las cuestiones ambientales, en Costa Rica ha habido un constante aumento de las Areas protegidas. Los partidarios de la conservacion han presentado varios proyectos de protecci6n, uno de los cuales abarca grandes Areas forestales pr6ximas a la frontera con Nicaragua, que en la actualidad no estAn bajo protecci6n. 2.53 Tamaflo de las secciones forestales.La explotaci6n forestal sostenible requiere que las secciones forestales tengan un tamafto minimo. Las operaciones de explotaci6n comercial de los bosques abarcan actualmente entre 30 ha y 50 ha por atfo. Para obtener una producci6n anual similar en forma sostenida, es necesario que las secciones forestales tengan un tamaflo minimo de 500 ha. El analisis del tamalo de las secciones forestales de los bosques primarios no protegidos indica que en las zonas Norte y AtlAntica, - 22 - respectivamente el 60% y el 85% de esas secciones cae dentro de la categoria de secciones forestales continuas de mAs de 500 ha. En el cuadro 2.6 se indica el total de Areas de esa categoria bajo el epigrafe la largo plazo". 2.54 Accesibilidad.Las Areas de bosques primarios que pueden explotarse comercialmente en la actualidad estan situadas en su mayoria en zonas remotas o en zonas que presentan problemas debido a un drenaje insuficiente, sumado a una precipitaci6n excesiva. El acceso a muchos bosques esta limitado a uno o dos meses por afio. A medida que escasea la madera y suben los precios, las inversiones adicionales en caminos y en equipo de arrastre especialmente adaptado y, por ende, la explotaci6n de zonas mas inaccesibles, pueden llegar a ser economicamente viables. Lamentablemente, la misi6n no dispuso de mapas suficientemente detallados que pudieran servir para evaluar con exactitud el alcance y la gravedad de la restricci6n en cada Area. Plazo de aDrovechamiento 2.55 Con objeto de calcular el plazo en que puede realizarse el aprovechamiento de determinados bosques, se hizo una distincion entre las Areas disponibles a corto y a largo plazo. 2.56 Debido a los altos costos que entrafta el aprovechamiento de bosques situados en zonas remotas con malas condiciones de drenaje, s6lo el 50% del Area forestal no protegida se considera aprovechable en el corto plazo (es decir, en un plazo de cinco afios). A medida que aumenten los precios de la madera en el largo plazo, se presume que esos altos costos quedarAn compensados y que el Area aprovechable llegara finalmente al 100%. 2.57 Se estima que alrededor del 20% del Area de bosques primarios Rrotegidos es aprovechable en forma sostenida en el corto plazo (cinco afhos). En el presente estudio no se consideraran las posibilidades de aprovechamiento en el largo plazo de ese tipo de bosque, ya que dependen en gran medida de la experiencia adquirida mediante el aprovechamiento sostenible en el corto plazo. Resumen de las estimaciones sobre las Areas 2.58 Aunque naturalmente las Areas definidas anteriormente dependen en gran medida de la legislaci6n forestal futura y de la evoluci6n de los precios de la madera, el total de Areas forestales explotables en forma sostenible en las zonas Norte y Atlantica asciende, segdn los cAlculos mas favorables, a 92.700 ha y 118.800 ha respectivamente. Segan se muestra en el cuadro 2.6, las Areas de la zona Norte se componen principalmente de bosques no protegidos. Los bosques situados en Areas protegidas que pueden ser objeto de explotaci6n comercial con arreglo a un manejo sostenible se encuentran casi exclusivamente en la zona Atldntica. - 23 - Cuadro 2.6: AREA DE BOSQUES APROVECUABLES EN FORIA SOSTENIBLE (ha) No protesida Protegida Zona Corto Plano Largo Plato Cotto Plato Largo Plazo Norte 41,500 83,000 9,700 Atl2ntica 19,500 39,000 79,800 Total 61,000 122,000 89,500 Euetsa Cuadros 2.4, 2.5, Anexo 11 y astLmaclones de la nsOLn. Producci6n de residuos forestales 2.59 Como es 16gico, la cantidad de residuos disponibles depende de los metodos de extracci6n de la madera. AdemAs, en la cantidad de madera extraida (y, en consecuencia, en el volumen de residuos disponible) influyen en gran medida las fuerzas del mercado. Ya se observa un desplazamiento de la demanda en el mercado de la madera; la producci6n de madera de pequefias dimensiones se esta convirtiendo en una opci6n mucho mas atractiva que la producci6n de madera para combustible. 2/ Por consiguiente, resulta cada vez mas econ6mico mejorar los metodos de extracci6n de la madera (para reducir el dafio causado a las trozas) y convertir la madera anteriormente desechada como residuo mediante pequeftos aserraderos m6viles instalados en el bosque. Densidad de la producci6n de residuos 2.60 Producci6n actual. La producci6n media actual de residuos puede deducirse de los datos proporcionados por Flores (1985). Solo el 54% del volumen de la madera que se corta sale del bosque. Habida cuenta de que se corta un volumen medio de 50,8 m3 s6lidos por ha (1983), ello significa que quedan abandonados 23,4 m3 s6lidos por ha compuestos de ramas y troncos de desecho. Segrn informaciones mas recientes basadas en nuevos inventarios forestales, la producci6n de residuos en los bosques primarios de las zonas Norte y Atlantica es de 17,7 y 26,3 m3 s6lidos por ha, respectivamente (Escoto 1988). Sobre la base de esos datos, la misi6n estima la producci6n actual de residuos de ambas zonas en 16,0 y 23,0 m3 s6lidos por ha, respectivamente. 2/ El precio de mercado de la madera de pequeftas dimensiones fluctua entre 14 y 20 d6lares de los EE.UU. por m3 s6lido, en tanto que el precio de la madera para combustible es del orden de 2 a 4 d6lares por m3 s6lido a nivel de la explotaci6n forestal. - 24 - 2.61 Posible produccion en condiciones de aprovechamiento sostenible. Para las estimaciones qua figuran a continuaci6n se consideran dos alternativas de aprovechauiento forestal sostenible: la corta por entresaca selectiva 6ptima y la corta por fajas. Para ambas alternativas se presume la aplicaci6n de tecnicas 6ptimas de volteo y acarreo, con un mlnimo de datio a las trozas y al suelo forestal. 2.62 En el caso de la corta por entresaca selectiva 6otima, Flores (1985) indica que la produccidn de residuos, que actualmente es del 46%, podria reducirse al 25%. Esa reduccion podria lograrse por dos conductos: (a) La creacion de un mercado para especies nuevas aan no utilizadas que ofrecen posibilidades comerciales, asi como para la madera de dimensiones mas pequefias; esto Altimo haria viable la utilizaci6n de un aserradero m6vil en la cancha de almacenar; y (b) El aumento del volumen bruto de madera cortada de 50 a 80 m3 s6lidos por ha, con objeto de prolongar la vida productiva de los bosques comerciales. El aumento del volumen de madera cortada significaria una reducci6n sustancial de los costos debido a que las distancias de transporte se acortarian, ya que los aserradores podrian satisfacer sus necesidades en materia de trozas dentro de un radio menor. 2.63 Algunos explotadores ya han iniciado la extracci6n de trozas de diiametro mas pequeflo de especies comerciales y no comerciales. El ITCR ha ensayado tambi6n una tecnologia de este tipo con resultados prometedores. Si se ofrecen incentivos adecuados a los explotadores, el cambio a los metodos de produccion descritos anteriormente probablemente requeriria un plazo de cinco aflos. Un incentivo importante podria ser la modificaci6n de las disposiciones sobre precios de la madera en pie, que actualmente se basan en la cantidad de madera extraida mas bien que en el volumen de madera volteada que puede evacuarse. 2.64 La opci6n anterior daria como resultado una posible producci6n de residuos para fines de energia de hasta 15 m3 s6lidos por ha. Si se presume un ciclo de rotaci6n de 15 atos (auan no ratificado en Costa Rica), la producci6n anual de residuos alcanzaria hasta a 1,0 m3 s6lidos por ha al afio. 2.65 El otro mdtodo de produccion de madera es el de corta Ror faias. Como con este mdtodo se corta toda la madera en pie, da como resultado una cantidad mucho mayor de residuos. Se presume que esos residuos se clasifican de acuerdo a su uso mas econ6mico y que s6lo los de categoria inferior se utilizan para fines de energia. 2.66 El mdtodo de corta por fajas da como resultado una produccion de residuos de hasta 110 m3 s6lidos por ha. Si se presume un ciclo de rotaci6n de 40 afios (agn no validado en Costa Rica), la disponibilidad de residuos para fines de energia se estima en este caso hasta en 2,7 m3 s6lidos por ha al atio. - 25 - 2.67 En el cuadro 2.7 figuran datos sobre la produccion de residuos con arreglo al metodo actual, asl como con arreglo a las dos alternativas sostenibles, en las zonas Norte y Atlantica. Cabe destacar que las cifras sobre produccifn anual en el caso de las alternativas sostonibles dependen en gran medida de las hip6tesis adn no ratificadas sobre los ciclos de rotaci6n. Cuadro 2.7: DENSIDAD DE LA PRODUCCION DE RESIDUOS Alter=ativa Duraci6n del Zona Norte Zona Atlhntiea de Expotaci6n Ciclo (aflo) (m3slhalcorta) (mI3sIha-afo) (m3l/halcorta) (m3s/ha-afio) Actual 0 16.0 -- 23.0 -- Selectiva 6ptioa 15 14.0 0.9 15.0 1.0 Corta por fajas 40 74.0 1.9 109.0 2.7 Fuente: EatLmaciones de la misi6n. Produccifn total Rosible de residuos 2.68 En los cuadros 2.8 y 2.9 se ha estimado la produccion total sostenible de residuos mediante la combinaci6n de los datos sobre las areas de residuos con las cifras sobre densidad de la producci6n. Las posibilidades de produccidn oscilan entre 116.000 y 260.000 m3 s6lidos al ato en el caso de los bosques primarios no protegidos, y entre 90.000 y 235.000 m3 s6lidos al aflo en el caso de las areas protegidas. Cuadro 2.8: PRODUCCION POSIBLE DE RESIDUOS EN BOSQUES PRIMAR1OS NO PROTEGIDOS (m3s/affo) Alternativa de explotaci6n Zona Selectiva 6ptaa Corta por fajas Norte A corto plazo 39,000 77,000 A largo plazo 7,000 154,000 Atl6ntica A corto plazo 20,000 53,000 A largo plazo 39,000 106,000 Total a corto plazo 59,000 130,000 Total a largo plazo 116,000 260,000 Puente: Cuadros 2.6, 2.7. 26 - Cuadro 2.9 PRODUCCION POSIBLE DE RESIDWS EN BOSQUES PRIMARIOS PROTEnIDOS (03s/afo) Alternative de explotacAfn Zona _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Sel*ativa 6ptlma Corta por faja. Norte A corto plaza 9,000 18,000 A largo plazo -- -- Atlintica A corto plato 81,000 217,000 A largo plazo -- -- Total a corto plaza 90,000 235,000 Total a largo plazo -- -- Fuente: Cuadros 2.6, 2.7. Extracci6n de madera y 2reRaraci6n de residuos Extraccion de trozas 2.69 Sistema actual. Actualmente en Costa Rica se practica la corta selectiva con ayuda de equipo anticuado y generico. Debido al alto costo del transporte hasta los aserraderos distantes, a los precios relativamente bajos de la madera en pie y a la fijaci6n del precio de la madera en pie en base al volumen efectivamente evacuado, s6lo se evac(ian los ejemplares mas valiosos de un DAP (diAmetro a la altura del pecho) de entre 0,60 y 0,90 m. Los dafios provocados a la madera por la costumbre de encadenar fuertemente los troncos a la plaza de carga son considerables; por ese motivo, quedan muchos troncos de desecho en las plazas de carga. Los daflos ocasionados a la madera en pie son auin mAs graves, porque los conductores de las topadoras eligen el camino mas corto para ilegar hasta las plazas de carga, destruyendo innecesariamente arboles a su paso. 2.70 Para determinar en este caso la base de residuos en un area de explotaci6n media de 30 ha, s6lo se tienen en cuenta las especies comerciales de un DAP de mas de 0,60 m. Se presume que todos los residuos producidos tienen valor solamente para fines de energia (producci6n de carb6n vegetal o de astillas de madera). 2.71 Corta selectiva sostenible con producci6n dptima de madera. En este caso se tienen en cuenta las especies comerciales, o con posibilidades comerciales, de un DAP superior a 0,40 m. Por consiguiente, el volumen de madera evacuado es mayor al que se obtiene con el metodo actual de explotaci6n. El volteo y el arrastre tienen las siguientes caracteristicas: - Volteo: Menos daflo al arbol que se corta y a los arboles que lo rodean gracias a la cuidadosa determinaci6n de la direcci6n de volteo y a la eliminacion de las lianas cuando es necesario. - 27 - - Arrastre: Planificaci6n de las vias de saca para reducir al minimo las distancias de arrastre y el ancho de la via. Se utilizan topadoras de via ancha si asi lo requieren las condiciones del terreno; se usan arrastradores de maderas si las distancias los hacen econ6micamente viables. 2.72 En esta opci6n se presume que parte de los residuos son demasiado valiosos para utilizarlos con fines de energia; es decir, que el 50% bruto y el 25% neto de los residuos no se pueden utilizar para la produccion de carb6n vegetal ni de astillas de madera. Si se supone un tamatio minimo de 500 ha para la secci6n forestal y un ciclo de rotaci6n de 15 anaos, el Area que puede explotarse anualmente es de 33 ha. 2.73 Corta por fajas con una producci6n 6ptima de madera.En esta opci6n se presume la corta rasa de fajas de 20 m x 500 m aproximadamente; se dejan inicamente las especies protegidas y los arboles de reserva (si es necesario). En terminos de volumen s6lido, este m6todo entrafla una reducci6n de la distancia media de arrastre hasta la plaza de carga. Se presume que las precauciones de volteo y el arrastre son identicos a los de la opci6n de corta selectiva sostenible. 2.74 Debido a una mejor clasificacion de los residuos, en esta opci6n tambi6n se presume que una porci6n de los residuos no se utiliza para fines de energia. Partiendo una vez mas de la base de un tamaflo minimo de 500 ha para las secciones forestales y, en este caso, de un ciclo de rotaci6n de 40 afdos, el area que puede ser cortada por fajas alcanza a 12,5 ha al aflo. Extracci6n de residuos 2.75 Tracci6n. En los cAlculos del modelo (Anexo 10) se consideraron dos distintas alternativas de tracci6n: tractores de ruedas y tracci6n animal (yunta de bueyes). Desde el punto de vista del costo, los tractores de ruedas son la opci6n mas conveniente. Sin embargo, en algunos casos las malas condiciones del suelo pueden hacer necesaria la tracci6n animal, pero actualmente el numero de animales adecuados (como el bufalo de la India) es insuficiente en Costa Rica. 2.76 Acarreo. Dependiendo del tamaflo de los residuos in situ, se presumen las siguientes opciones tecnicas para el acarreo hasta la plaza de carga: - Troncos de desecho: Los troncos de desecho se recolectan en sulky tirado por tractor rodado o por yunta de bueyes. - Ramas: Las ramas se seleccionan en el tronco y se transportan en carros, tirados por tracci6n mecdnica o animal. - 28 - Preparaciot dg los residuos 2.77 Para la produccion de carb6n veetal pueden utilizarse troncos de desecho enteros y otros residuos de diferentes didmetros. Sin embargo, es necesario cortar la madera de un largo aproximado de 0,9 m, lo que se hace mediante sierras de cadena. 2.78 Los residuos destinados a la produccion de astillas deben cortarse, mediante sierra de cadena, de un largo no superior a 2.0 m. Es necesario partir todos los troncos de desecho con objeto de que cumplan con el didmetro requerido. Se presume ademds que es necesario partir el 25 % de las ramas de residuo para que alcancen las dimensiones correctas. Existen diversos modelos de partidores de troncos para llevar a cabo esa tarea. Costos de producci6n de los residuos Distancia do acalreo 2.79 Uno de los partmetros basicos que influyen en el costo de producci6n es la distancia de acarreo de los residuos de madera. Las distancias de acarreo se determinaron para cada opci6n utilizando modelos geometricos que luego fueron corregidos para determinar la produccion de residuos por ha. Las diferencias entre las distancias medias de acarreo que se muestran en el cuadro 2.10 se deben principalmente a la densidad de producci6n. En el Anexo 10 figuran detalles sobre el calculo de las distancias de acarreo. Cuadro 2.10: PARAMETROS PARA LAS ALTERNATIVAS DE PRODUCCION DE RESIDUOS Selectiva Corta por Actual 6ptima fajas Tamahio de la secci6n forestal (ha) 30 33 13 Distancia media de acarreo (m) 550 770 380 Proporoi6n entre volumen de rams y 1.00 1.00 1.00 troncos Disponibilldad de residuos (m3alha) I/ 19.3 15.1 91.5 a/ Disponibilldad de residuos promediada entre sonas Norte y Atl6ntica. Puente: Anexo 10. Costos de produccion 2.80 Los costos de la produccidn de residuos para cada una de las tres alternativas de explotaci6n se calcularon sobre la base de un modelo en que se utilizaron los parametros que se detallan en el cuadro 2.10. En todos los casos los costos varian entre 3 y 8 dolares de los EE.UU. por m3 s6lido. Las diferencias de costos pueden atribuirse s6lo parcialmente a los distintos - 29 - sistemas de explotaci6n. Las variaciones en los costos obedecen principal- ente al material que se utiliza (troncos de desecho o ramas) y a las diferentes alternativas de acarreo.. En general, los costos de producci6n de los residuos de madera que se destinan a carb6n vegetal son algo menores que los costos de produccion de los residuos que se utilizan como sustitutos del petr6leo con fines industriales (astillas). Esto se debe principalmente al costo de la partidura de los troncos, operaci6n adicional necesaria en el caso de la produccion de astillas. En el Anexo 10 figura un calculo detallado de los costos de produccion de los residuos. 2.81 Debido a que no existe diferencia sustancial entre los costos de producci6n de los residuos con arreglo a los tres distintos sistemas de explotaci6n forestal, la misi6n eligi6 los costos correspondientes a la opci6n de explotaci6n selectiva 6ptima para las evaluaciones realizadas posteriormente. Su elecci6n se bas6 en que el sistema actual de aprovechamiento forestal no es sostenible y que, por otra parte, aun no se ha adquirido experiencia suficiente con el metodo de corta por fajas. Esa elecci6n dio como resultado un costo financiero medio de producci6n de 4,85 d6lares de los EE.UU. por e3 s6lido de residuos de madera destinados a ser utilizados como combustible industrial (astillas) y de 3,80 d6lares de los EE.UU. por m3 s6lido de residuos destinados a la producci6n de carb6n vegetal. En el cuadro 2.11 figuran datos mas detallados sobre costos de los dos distintos materiales y sus usos. Cuadro 2.11: COSTOS DE PRODUCCION DE LOS RESIDUOS EN EL CASO DE SLECTICA OPTIMA a/ (61ares EE.UU.$Im3s) Us* Combustlble Carb6a industrial vegetal M4todo de acarreo preferido Ramas 3.85 4.42 Tractor de ruedas y carro Troncos de desecho 5.81 3.20 Tractor de ruedas y sulky Promedio 4.85 3.80 al En las plazas de carga. Puente: Anexo 10. - 30 - III. UTILIZACION DE RESIDUOS PARA EXPORTACION DE CARBON VEGETAL Vista genexal 3.1 En la presente secci6n se exponen y analizan las perspectivas financieras y econ6micas de la producci6n y exportacion de carb6n vegetal grueso. El mercado elegido como objetivo de la exportacion es el lucrativo mercado de las barbacoas dom6sticas y los restaurantes de Europa occidental y los Estados Unidos. El mercado industrial del carb6n vegetal no se ha considerado debido a que se necesita una tecnologla relativamente mas avanzada para producir carb6n vegetal industrial y a que las especificaciones de calidad son mas estrictas, y debido asimismo a que por lo general se requieren cantidades mAs grandes de carb6n vegetal para entrar al mercado industrial internacional. 3.2 El examen de la viabilidad financiera y econ6mica de producir y exportar carbon vegetal derivado de residuos desde Costa Rica parece justificarse por varias razones. En primer lugar, la cantidad de residuos forestales de las zonas Norte y Atlantica de Costa Rica (estimada en 206.000 a 495.000 in s6lidos anuales de produccion sostenida, dependiendo del sistema de explotaci6n utilizado) constituye materia prima suficiente para justificar el ingreso, al menos en escala limitada, al mercado internacional del carb6n vegetal. En segundo lugar, existe en el pais la capacidad tecnica necesaria para producir carb6n vegetal para barbacoas de calidad de exportacion (aunque tal vez se requiera asistencia t6cnica inicial). En tercer lugar, el exito de las operaciones de exportacion de carbon vegetal Ilevadas a cabo por otros paises de la regi6n, por ejemplo, Mexico y Guatemala, indica que Costa Rica podria repetir la experiencia de esos paises en cuanto a producci6n y comercializaci6n -que estA centrada, en parte, en los mercados internacionales del combustible para barbacoas- y desarrollar un modesto comercio de exportaci6n. Producci6n y consumo actuales de carb6n vegetal Demanda y oferta 3.3 La demanda actual de carb6n vegetal en Costa Rica es muy modesta. El ICIATI ha calculado que el consumo de carb6n vegetal es de aproximadamente 6.000 toneladas al aflo. PrActicamente todo el carb6n vegetal se consume en los restaurantes y los hogares. 3.4 La produccion de carb6n vegetal es suficiente para satisfacer el total de demanda interna. La fabricaci6n de carb6n vegetal es una industria menor en Costa Rica, que se caracteriza por una produccion en pequefila escala de naturaleza marcadamente estacional. La mayor parte del carb6n vegetal que se produce, y quo asciende a unas 4.000 toneladas al atio, se prepara utilizando los tradicionales hornos de barro. La produccion tiene lugar - 31 - principalmente en la zona de Talamanca de la cordillera austral, situada a lo largo de la Carretera Panamericana entre Empalme y Villa Mills. Las 2.000 toneladas restantes se producen en hornos de barro y ladrillo repartidos en todo el pais. Seg6n datos del ICIATI, existen Z2 hornos de ladrillo de 3 y 5 metros de diametro en Costa Rica, ninguno de los cuales produce carb6n vegetal en forma constante. 3.5 La mayor parte de la producci6n local de carb6n vegetal se destina a los hogares de bajos ingresos, las barbacoas domesticas y los restaurantes del Valle Central. Su comercializaci6n esta a cargo de cinco firmas bastante grandes que distribuyen la producci6n para su venta final en San Jose, Heredia, Alajuela y Cartago. Seg(n se informa, dos distribuidores dominan actualmente el mercado. 3.6 El carb6n vegetal que se produce en otras zonas fuera de la cordillera de Talamanca se destina por lo general al consumo local. Sin embargo, un pequetfo porcentaje se envia a San Jose para su venta. Por ejemplo, la finca El Ensayo, situada en la frontera norcentral con Nicaragua, trabaja con cuatro hornos de ladrillo y envia pequefias cantidades de carb6n envasado, preparado a partir de residuos forestales, para su consumo en el mercado de las barbacoas dom6sticas de San Jose. Asimismo, la cooperativa COOPEINDIO, situada en la zona de GuApiles, produce una pequefia cantidad de carb6n vegetal con los residuos procedentes de la limpieza de los terrenos locales, para lo que emplea un horno de ladrillo. Un intermediario compra el carb6n de la cooperativa, lo reenvasa y lo vende en el mercado local. 3.7 El precio actual al por menor del carb6n vegetal envasado es de aproximadamente 1.00 d6lar de los EE.UU.(400 d6lares/tonelada) por la bolsa de 2,5 kg en los mercados de San Jose, precio el cual es el doble del que se paga a los productores locales de la zona de Talamanca (Salazar 1987). Ampliaci6n del mercado interno 3.8 La misi6n estima que las perspectivas de ampliar la producci6n de carb6n vegetal a partir de los residuos forestales para el consumo domestico y comercial son poco alentadoras, por dos razones. En primer lugar, los costarricenses muestran menos preferencia por este combustible para cocinar, que por la lefia y por medios modernos como el gas licuado, el queros6n y la electricidad. En segundo lugar, las distancias relativamente cortas de acarreo de la leota que se consume en las zonas urbanas del Valle Central hacen que el carbdn vegetal fabricado con residuos forestales sea menos competitivo. Por ello, en el presente informe no se investiga mds a fondo el mercado interno para el carb6n fabricado con residuos forestales. Produccion para exnortaci6n 3.9 Todo el carb6n vegetal que se produce actualmente en Costa Rica tiene un nivel de calidad demasiado bajo como para su exportaci6n. No existe control respecto del tipo de madera que se utiliza ni sobre la calidad del carb6n que se produce. En general, el carb6n se produce a partir de los residuos de las especies o combinaciones de especies disponibles en el - 32 - momento. La COOPEINDIO, uno de los fabricantes mencionados anteriormente, produce carb6n vegetal quebradizo y de densidad variable a partir de arboles grandes de diferentes especies, entre ellas, frondosas y pinos, que han sido volteados hace mas de ocho aIos. La finca El Ensayo produce carb6n vegetal a partir de aclareos de Arboles frutales y de varias otras especies, incluso pinos, disponibles en el momento. En la regi6n de la cordillera de Talamanca, los productores utilizan encina (especie utilizada com(lnmente para los mercados internacionales), asi como otras especies disponibles, pero la produccion en hornos de barro deja al carb6n contaminado con tierra y propenso a una absorcion excesiva de humedad. La falta de normas de calidad - ilustrada por la mezcla de maderas duras y blandas, la contaminacion, muchas veces el fuerte deterioro biol6gico de la materia prima y el contenido de humedad- indudablemente impide que la producci6n actual pueda comercializarse y venderse en el extranjero. Carbonizaci6n de residuos forestales para los mercados do exportaci6n Tecnologias de carbonizaci6n 3.10 Aunque existen varios tipos de hornos y retortas, pueden distinguirse cuatro tipos principales de tecnologias de carbonizaci6n: (a) Hornos de barro, abiertos o cerrados; (b) Hornos estacionarios (p. ej. Colmena, Media Naranja, Missouri y TDRI); (c) Hornos portatiles de metal (Uganda Mark V o TPI); (d) Retortas estacionarias (p. ej. proceso Lambiotte). 3.11 Los metodos de los hornos de barro son de gran densidad de mano de obra y no muy refinados en cuanto al control de calidad, debido al riesgo de contaminaci6n con tierra y a la dificultad de mantener una tasa de carbonizaci6n uniforme. La ventaja de estos m6todos es que pueden aplicarse en el lugar mismo donde se encuentra la materia prima. 3.12 Los hornos estacionarios constituyen una inversi6n de largo plazo que puede funcionar en un solo lugar durante tres o cuatro afios, si se dispone de conbustible suficiente. Los hornos estacionarios tienen distintas capacidades, adecuadas a las condiciones locales (especialmente el tamaflo de la seccion forestal). Debido a la longitud del ciclo de producci6n (que entrafia preparacion de la madera, carga, encendido, carbonizaci6n, enfriamiento y descarga), y debido a que la fase de carbonizaci6n y enfriamiento no requiere de gran atencion, es aconsejable utilizar varios hornos a la vez, de manera que cada horno se encuentre en una etapa diferente del proceso de carbonizaci6n. El numero mas econ6mico de hornos que pueden ser manejados por un solo equipo de trabajadores varia seg4n el tipo de horno que se utilice; el horno brasilero tipo Beehive de 49m3 puede utilizarse en - 33 - forma 6ptima en grupos de siete unidades o m7altiplos de esa cifra. En el caso del horno de ladrillo del TDRI, el n(wmero minimo es una bateria de cuatro. Naturalmente, esas diferencias influyen en los costos de operaci6n. En general, la produccion anual de una bateria de hornos Beehive es de aproximadamente 920 toneladas de carb6n vegetal al afio (a partir de 5.900 m3 s6lidos de madera por aho). En el caso de una bateria de hornos TDRI, esas cifras son de 175 toneladas de carb6n vegetal al afio y de 1.100 m3 sdlidos de madera al aflo, respectivamente. 3.13 El uso de hornos estacionarios entrafla el transporte de la madera hasta el lugar de carbonizacion, lo que, naturalmente, significa un costo determinado. Al igual que los hornos de barro, los hornos RortAtiles de metal pueden utilizarse en el lugar donde se encuentra la madera, y resultan especialmente convenientes si los residuos se hallan muy dispersos y las distancias de transporte son largas. Como en el caso de los hornos estacionarios, los hornos metalicos funcionan mejor en grupos. Para el modelo TPI se recomienda una bateria de hornos de cuatro unidades. La producci6n anual de una bateria de hornos de este tipo es de aproximadamente 140 toneladas al aho. 3.14 Ademas de las tecnicas descritas anteriormente, puede considerarse la utilizaci6n de grocesos de retorta como el sistema Lambiotte. La diferencia fundamental entre este proceso y el que utiliza hornos estriba en que la produccion es continuada, lo que permite un uso mas eficiente de la energia y una produccion de carb6n algo mas elevada. El proceso permite un excelente control de calidad, que da como resultado especificaciones bien definidas. Para que el proceso sea confiable y econ6mico, es requisito previo contar con un abastecimiento ininterrumpido de madera, preferiblemente de la misma especie. La capacidad de produccion oscila entre 2.000 y 6.000 toneladas de carb6n al asio (a partir de entre 13.000 y 39.000 m s6lidos de madera al afho). Selecci6n de tecnologias 3.15 Los hornos de barro producen un carb6n contaminado con tierra, inadecuado para el mercado de las barbacoas de los paises industrializados. Por ese motivo, no se considerara ulteriormente esta tecnologia. 3.16 El horno Missouri de gran tamaho es un modelo disefiado para ser utilizado en los Estados Unidos. Esta construido de hormig6n celular de pizarra, lo que lo hace especialmente adecuado para un clima mas riguroso, y su funcionamiento mecanizado reemplaza a la mano de obra. Habida cuenta de su gran volumen, su costo de construcci6n y el bajo costo de la mano de obra costarricense, se considera menos apropiado para utilizarlo en Costa Rica. 3.17 Para las retortas Lambiotte se requiere un abastecimiento confiable de una especie determinada de madera, lo que resultaria bastante dificil de lograr con los residuos forestales de Costa Rica. Ademas, una evaluaci6n preliminar de los costos de produccion demostr6 que esta tecnologia es demasiado cara. En consecuencia, no se considera ulteriormente esta opci6n. - 34 - 3.18 Por consiguiente, las Onicas opciones sensatas en el caso de Costa Rica son los hornos estacionarios mas pequefios de tipo TDRI y Colmena, y los hornos met4licos portAtiles del TPI. En 108 pArrafos siguientes se hace una comparacion entre los costos de producci6n de estas alternativas. Area de aprovechamiento forestal 3.19 S6lo los trozos adecuados de especies seleccionadas de frondosas producen carb6n vegetal grueso de calidad aceptable para exportacion. En el caso de la corta por entresaca selectiva 6ptima (vease el Capitulo II) se estima que casi el 100% de los residuos disponibles para usos de energia pueden utilizarse para la produccion de carb6n vegetal. En el caso de la corta por fajas, sdlo el 50% de los residuos forestales clasificados disponibles se presumen aptos para la produccidn de carbdn vegetal de calidad aceptable. Dependiendo de la densidad de la producci6n de residuos y del metodo de aprovechamiento forestal, el Area de bosque necesaria para una bateria de hornos Colmena varia entre 2.600 y 9.100 ha. Los hornos TDRI y los hornos TPI portatiles necesitan un Area de bosque que varia entre 490 y 1.740 ha, y entre 390 y 1.370 ha, respectivamente. Como la corta selectiva optima requiere de un Area de bosque mAs extensa, en el presente andlisis se aplicaran las cifras mAs elevadas. Ello significa que, cuando se trate de Areas forestales mAs reducidas y, por consiguiente, de mas de una, deberdn sufragarse gastos de acarreo adicionales segin las distancias que haya entre las distintas Areas forestales y el lugar en que esta situado el horno. Costos de Droducci6n 3.20 HiRdtesis. En los cuadros 3.1 y 3.2 figura un resumen de las hip6tesis generales fisicas y de costos. En el Anexo II figuran las hipdtesis generales de precios. Se determin6 la densidad de los residuos de las especies examinadas. El rendimiento de la carbonizacion (kg de carb6n vegetal seco por kg de madera seca) se ha fijado conservadoramente en un 25% para las tres alternativas. Se presume que el costo de los sacos forma parte de los costos de producci6n, y se ha calculado en forma realista teniendo presentes los mercados de exportaci6n a que se espera llegar. Se presume ademas que, en todas las alternativas, se entrega un producto listo para su transporte, es decir, que todo el carb6n se envasa en forma manual y se carga en un contenedor de 40 pies. 3.21 Para cada tecnologia se presume un nivel optimo de produccion, lo que significa que los hornos se agrupan de acuerdo al tamafto adecuado de la bateria. Los hornos portatiles se trasladan a un nuevo emplazamiento cada tres meses. - 35 - Cuadro 3.1: HIPOTESIS GENERALES PARA EL ABALISIS DE LOS COSTOS DE PRODUCCION DEL CARBON VEGESAL Par&netro Valor Dias de operacldn al aflo (dfalasho) 220 Densidad media de la madera s6lida (kgIn9s) 620 Donsldad media de la madera a granel (kgb63) 372 Dondisad media del earb6n vegetal s6lido (kgImus) 500 Rendlmiento de la Carbonisaci6n (kg de earb6n seco/kg de madora seca) 0.25 Tamaflo de los sacos (kg de carb6n) 2.5 Coste de los sacos (d6lares EEU./sacao) 0.15 Costo del transporte de residuos desdo la plaza de carga hasta el lugar de carboniuacO6n (d6lares EE.UJ.It-km) 0.21 Fuente: Estimaciones de la misi6n. Cuadro 3.2: UPOTESIS RELATIVAS A CADA TECNOLOGIA PARA EL ANALISIS DE LOS COSTOS DE PRODUCCION DEL CARBON VEGETAL ICAITI TDRI TPI Hornos de Bornot de Hornos ladrillo ladrillo meatliaos N&noero de hornes par unidad 7 A 4 Volumon ofoctivo de le hornos (Ahlorno) 45 15 8 CLolo de funcionaiento de los hornoe (dfas) 7 7 4 Costo total de inversi6n por baterfa de horaos (d6laro EEs MM) 15,768 6,278 4,300 Vlda (itil de los hornes (alies) A 4 3 Factor de rendimiento de leo hornos 1.0 1.0 0.9 Producci6n anual de carb6n (tlaflo) 921 175 138 Consumo anual de madera (m3s/affo) 5,940 1,131 891 Tamaflo de la socoi6n forestal (ba) 9,138 1,741 1,371 Distancia media de transporto de la madera (km) 20 20 5 Mono de obra no calificada (ahlo-aombre) 8 6 4 Fuento: Anoxo 12t estimaoiones de 1 mlsA6n. 3.22 El costo en la plaza de carga de los residuos preparados es el determinado en el Capitulo II. Como una plaza de carga cubre basicamente un area de explotaci6n de unas 30 ha, y habida cuenta del area de explotaci6n que se necesita para las tres baterias diferentes de hornos, se necesitan los residuos apilados en mdltiples plazas de carga como materia prima. En consecuencia, tambien en este caso los residuos deben transportarse desde varias plazas de carga hasta un lugar de carbonizaci6n dnico. Sobre la base de los estudios geograficos realizados, osa distancia adicional de transporte ha sido fijada en 20 km para los hornos estacionarios y on 5 km para los hornos portatiles. El costo financiero del transporte de los residuos desde la plaza de carga hasta el lugar en que se encuentran los hornos se ha calculado en un minimo de 0,21 d6lares de los EE.UU./t-km (acarreo en tractor). - 36 - 3.23 Andlisis financiero/econ6mico. En los cuadros 3.3 y 3.4 figura un analisis financiero y econ6mico de los costos de produccion. Estos oscilan entre 119 y 159 d6lares de los EE.UU. por tonelada, siendo los hornos Colmena del ICAITI la opci6n mds conveniente. Del anAlisis econ6mico se desprenden conclusiones similares. Es evidente que no pueden utilizarse los hornos de ladrillo del TDRI dadas las circunstancias. La diferencia entre los hornos portatiles del TPI y los hornos Colmena del ICAITI es menor, pero de todos modos considerable. La raz6n del mejor rendimiento de los hornos del ICAITI es su gran volumen efectivo y la elevada productividad de la mano de obra que se da con los hornos de tipo Colmena. Cuadro 3.3 COMPARACION FINANCIERA DE LAS DISTINTAS TECNOLOGIAS DE CARBONIZACION Costos Barnas de ladrillo Bornos de ladrillo Harnos del del ICAITI del TDRI TPI (Us$Iafo) (US$/afio) (US$Iaiio) Costos de inversi6n anualizados 5,191 2,067 1,790 Costos de explotaci6n Residuos de madera en la plaza de carga 22,572 4,299 3,386 Transporte de residuos al lugar de carbonmzaci6n 15,444 2,942 579 Mno de obra (no califIcada) Manejo de los hornos, ensacado y 10,240 7,680 5,120 carga de los contenedores Sacos 55,242 10,522 8,286 Zantenimiento (4X capex/afio) 630 250 172 TOTAL 109,319 27,760 19,333 costo unitarlo (Us$lt) 119 159 140 Ensacado en el lugar de los hornos (US$/Saco) 0.30 0.40 0.35 uente: Cuadros 3.1, 3.2; Estimaclones de la misi6n. Cuadro 3.4: COMPARACION ECONOMICA DE LAS DISTINTAS TECNOLOGIAS DE CARBONIZACION Factor de Bornos de aornos de Mornos CostO Conversi6n ladrillo del ladrillo Methlicos Econ6nica ICAITI del TDRI de TPI (us$/a?io) (Us$/&aPo) (Us$/&aio) Costos de inversi6n anuallsados 0.95 4,931 1,964 1,701 Costos de explotaci6n Residuos de madera en la plaza de carga 0.95 19,424 3,700 2,914 Transporte de residuos al lugar carbonizaci6n 0.87 13,406 2,554 503 Mano de obra ( no calif cada) Manejo de hornos, ensacado y 0.75 7,680 5,760 3,840 cazga de contenedores Sacos 0.95 52,480 9,996 7,872 MantenLmiento (4X capex/aflo) 0.95 599 238 163 TOTAL 98,520 24,212 16,993 Costo unitario (US$/t) 107 138 123 Ensacado on el lugar de los hornos (US$Isaco) 0.27 0.35 0.31 Fuentes Cuadro 3.3; estLmascones de la misaLn. - 37 - 3.24 Debido a que los costos de producci6n del carb6n vegetal dependen en gran parte de la distancia de transporte entre las plazas de carga y el lugar en que se encuentran los hornos, las opciones del TPI y el ICAITI se investigaron mas a fondo mediante un analisis de sensibilidad. El horno del TPI resulta mas conveniente desde el punto de vista financiero si la distancia de transporte es superior a 47 km, o a 51 km si se fija un precio de eficiencia. Como es poco probable que no puedan encontrarse lugares adecuados si las distancias son mas cortas, queda rechazada la alternativa del TPI. Sanidad v seguridad ambientales 3.25 Como consecuencia de la fabricaci6n de carb6n vegetal, se producen gases no condensables posiblemente peligrosos, liquidos y alquitran. El principal gas nocivo es el mon6xido de carbono, que emana de la chimenea de los hornos de ladrillo tipo Colmena y que se dispersa sin riesgo en un amplio radio. No obstante, debe cuidarse de que el horno tenga ventilaci6n adecuada antes de proceder a su descarga. 3.26 Las emisiones de liquidos y alquitrAn, calculadas como fracci6n del peso de la madera secada al aire utilizada, son de aproximadamente un 25% de agua, un 20% de acidos y un 4% de alquitran. Si se estima que para una bateria de hornos de ladrillo tipo Colmena el insumo de madera es de 5.900 m3/afto (3.650 toneladas/aho), puede esperarse una emisi6n anual de 780 toneladas de acidos y 155 toneladas de alquitran. Estos productos secundarios normalmente se emiten como componentes vol4tiles arrastrados del gas de chimenea y se condensan en gotitas que caen sobre una amplia zona. Las emisiones de una bateria unica de hornos situada lejos de las zonas densamente pobladas pueden dispersarse sin riesgo en esa forma. 3.27 La recuperacion de diversos componentes del acido pirolefioso (metanol, acido ascetico, acetona y alquitranes) que ha sido intentada en el Brasil mediante el uso de hornos tipo Colmena modificados que tienen una secci6n de condensaci6n, presenta peligros considerables para el medio ambiente. El problema es la eliminaci6n adecuada de las fracciones concentradas no utilizables, que pueden destruir los suelos y contaminar las aguas freaticas. Sin embargo, lo comdn es que el valor de las fracciones utilizables sea menor que el costo de su extracci6n, por lo que la recuperaci6n de componentes no estA prevista para ning4n proyecto que pueda ejecutarse en Costa Rica. Conclusion 3.28 El horno Colmena del ICAITI es evidentemente la tecnologia de carbonizaci6n mas conveniente de que se dispone en Costa Rica para la transformacion de los residuos forestales en carb6n vegetal; es capaz de producir carb6n grueso listo para el transporte a un costo financiero medio de 119 d6lares de los EE.UU. por tonelada. Los costos de producci6n del carb6n vegetal parecen ser muy sensibles al costo de los sacos (51% del costo - 38 - total), al costo de los residuos en la plaza de carga (21%) y al costo de transporte de los residuos hasta el lugar de carbonizaci6n (14%). Comercializaci6n internacional del carb6n vegetal Calidad del carb6n 3.29 La calidad del carb6n vegetal procedente de un pais determinado y la seguridad de quo se mantiene un control de la calidad son los principales factores quo determinan el ingreso al mercado internacional. Otros factores serian un precio competitivo, la confiabilidad de las cantidades producidas (que en general es mas importante para los importadores que la calidad) y un envasado adecuado. A los importadores puede interesarles tambien que la firma o entidad exportadora tenga una tradici6n de estabilidad en la producci6n de carb6n vegetal. (Sin embargo, algunas empresas recientemente establecidas en Mdxico ingresaron al comercio de exportaci6n efectuando ventas a un gran importador europeo, s6lo meses despues de iniciar la producci6n). La calidad en terminos de la densidad total del carb6n tambien tiene importancia para la viabilidad general de la exportacion. El carb6n de mayor densidad pesa mis, y como se transporta en contenedores que se venden por volumen, es mAs factible enviar carb6n mAs pesado que carb6n liviano. 3.30 Para los consumidores de Europa occidental y de los Estados Unidos la calidad del carb6n vegetal para barbacoas depende de su facilidad de combusti6n, de su aroma ligeramente alquitranado, del tamado de los terrones y del tiempo de extinci6n. En el caso del carb6n grueso, esas propiedades se derivan tecnicamente de las especies de madera utilizadas en su fabricaci6n y de las variaciones de la velocidad de carbonizaci6n. Por regla general los importadores de Europa occidental y de Estados Unidos aplican las siguientes normas de calidad: contenido de humedad (carb6n mojado) de entre un 5% y un 8% aproximadamente; contenido de sustancias volatiles (carb6n seco y libre do cenizas) de un 20% aproximadamente; densidad de la masa de 300 a 350 kg/bn'. No se especifican requisitos de dureza, aunque son importantes. El contenido de cenizas, que es el resultado de rellenos que se le agregan, s6lo tiene importancia para las briquetas de carb6n, pues aumenta el tiempo de combustion y la densidad. La presencia de cenizas en la masa del carb6n vegetal se debe a la contaminacion con tierra, lo que es inaceptable para la exportacion de carb6n. 3.31 A fin de proteger los intereses de la industria francesa de produccion de carb6n vegetal y fomentar la confianza de los consumidores en el carb6n vegetal franc6s, la Asociaci6n Nacional de Productores de Carb6n Vegetal de Francia estableci6 una norma para el carb6n vegetal que entr6 en vigor on 1984. Esa norma tiene su origen en la produccion de carb6n vegetal para la industria del acero y la industria quimica. De alli que se refiera al contenido de carbono, que tiene escasa importancia para el consumidor de carbdn para barbacoas. Seg1n se informa, la norma es aplicable en todos los paises de la CEE (Engalichev 1986); sin embargo, en realidad parece aplicarse inicauente en Francia. En teoria, esa practica puede cambiar en 1992 con la - 39 - unificaci6n del mercado de la CEE. No obstante, cabe dudar de si la industria francesa del carb6n vegetal es suficientemente poderosa como para oponerse a los diversos importadores europeos de carb6n vegetal que tienen dificultades para abastocer al mercado con carb6n suficiente, por lo que tienen interes en las importaciones de paises no europeos. 3.32 En las dos hip6tesis de exportaci6n presentadas en este capitulo, se presume que pueden cumplirse todos los requisitos de calidad a partir de las especies de madera de que se dispone, la tecnologia de carbonizaci6n que se aplica, y el nivel de competencia on materia de carbonizaci6n que pueda obtenerse con un programa de capacitaci6n adecuado. Mercados 3.33 Es importante hacer una distincion entre carbon grueso y briquetas de carb6n al realizar un anAlisis de la exportaci6n, porque el carb6n natural grueso domina el mercado de las barbacoas dom6sticas y de los restaurantes en toda 6uropa occidental. La demanda de carb6n vegetal grueso estd aumentando a una tasa estimada del 10% anual. No obstante, en los Estados Unidos las briquetas de carb6n predominan en el mercado de las barbacoas domesticas (434 millones de d6lares en ventas en 1987), en tanto que el carb6n vegetal grueso se utiliza principalmente en el sector comercial (restaurantes). Al igual que en Europa, la demanda de carb6n vegetal natural grueso esta aumentando en los Estados Unidos, y el producto esta apareciendo con mas frecuencia como una especialidad para el mercado de las barbacoas domesticas debido a la atraccion que ejerce su caracter de producto ;;natural". 3.34 El mercado internacional del carb6n vegetal grueso no es un mercado respecto de cuya oferta y demanda pueda obtenerse informacion con facilidad. En general se halla dominado por unos cuantos grandes importadores y la informaci6n precisa se guarda celosamente. BAsicamente, aunque la demanda de carb6n vegetal estA aumentando en los mercados que se examinan, hay escasez de informaci6n oficial acerca de la estructura y la dinAmica de esos mismos mercados. 3.35 Europa occidental.La informaci6n de que se dispone revela que en el mercado europeo los principales paises importadores son Belgica, los Paises Bajos, la Republica Federal de Alemania (RFA), Francia y el Reino Unido. El total de importaciones de esos paises ascendi6 a mAs de 137.000 toneladas en 1984, cuyo valor se estima en 43 millones de d6lares de los EE.UU. (Engalichev 1986). El mercado total para el carb6n vegetal grueso en la RFA y Francia es a4n mayor de lo que indican las estadisticas de importaci6n, ya que ambos paises son tambien productores y exportadores de carb6n vegetal grueso. Los Paises Bajos y el Reino Unido tambien producen, aunque no exportan, carb6n grueso. En general hay indicaciones de que el mercado ha aumentado considerablemente desde 1984. Seg4n se informa, la RFA import6 unas 100.000 toneladas en 1987. 3.36 Los principales productores y exportadores al mercado de Europa occidental son Espafia y Portugal, que juntos comparten alrededor del 60% del - 40 - mercado. El ingreso de Espasia y Portugal a la CEE ha mejorado adn mas su posici6n en el mercado. Despues de Espafia y Portugal, los paises de Europa oriental (Rumania, Yugoslavia, Checoslovaquia, Hungria y Polonia) tienen una participaci6n de entre un 17% y un 20% en el mercado, aunque lltimamente se ha producido una tendencia a dejar de lado esa fuente de suministro. Por dltimo, las importaciones desde America Latina (Brasil, Paraguay, Argentina, M6xico y Guatemala) cubren entre el 1,5% y el 2% del mercado de Europa occidental. 3.37 Estados Unidos. La informacidn sobre el mercado de los Estados Unidos indica que en 1986 el total de importaciones de carb6n vegetal fue avaluado en 2,9 millones de d6lares (estadisticas del U.S. Department of Commerce, 1987). Mexico fue, con mucho, el mayor exportador a los Estados Unidos; sus ventas a ese pais se estiman en 2,3 millones de d6lares. En un distante segundo lugar se encuentran Filipinas y el Canads, con exportaciones avaluadas en 141.000 d6lares y 121.000 d6lares, respectivamente. 3.38 Las exportaciones de carbon vegetal de Mexico al mercado de los Estados Unidos se componen principalmente de carb6n de mezquita, producto que se ha hecho cada vez mws comun en el mercado de las barbacoas domesticas, y que se vende al detalle a un precio de entre 3 y 5 d6lares la bolsa de 4 kg. La creciente popularidad del carb6n de mezquita ha inducido a los dos mads grandes productores de briquetas de carb6n de los Estados Unidos -Royal Oaks (100 millones de d6lares en ventas en 1987) y Kingsford Company (cifras sobre ventas no publicadas)- a producir o a comprar y vender su propio carb6n de mezquita. Ademas, han aparecido firmas mAs pequeitas en el mercado de los Estados Unidos, que venden trozos o astillas de aliso, nogal americano, parra, cerezo y manzano. Esas lespecialidades" para barbacoa vienen generalmente envasadas en bolsas pequefas (1 kg) y se venden al por menor a precios que oscilan entre 4 y 5 dolares la bolsa. 3.39 Aunque el carb6n de mezquita y las especialidades se estdn haciendo mas comunes en el mercado de las barbacoas domesticas de los Estados Unidos, el mercado de los restaurantes esta dominado por el carb6n vegetal natural grueso. Los distribuidores de las costas occidental y oriental de los Estados Unidos con quienes se estableci6 contacto a los fines de este estudio, expresaron vivo inter6s en comprar carb6n vegetal grueso. El mercado de reventas indicado fue el sector comercial (restaurantes) que, a diferencia del mercado de las barbacoas domesticas, no tiene cardcter estacional. (El mercado de las barbacoas domdsticas en los Estados Unidos es mas firme en los meses de verano de junio, Julio y agosto). Es importante observar que todos los distribuidores con los que se estableci6 contacto en los Estados Unidos, asi como tambidn los de Europa, indicaron que su preocupaci6n prioritaria era una calidad asegurada; les interesaba ademds un precio competitivo, la confiabilidad de la cantidad producida, y el envasado. 4.37 Jap6n. El Jap6n constituye un mercado en expansi6n para las exportaciones de carbon vegetal para barbacoas. Los contactos establecidos con agentes importadores revelaron que el Jap6n esta dispuesto a comprar hasta 20.000 toneladas al afho a proveedores mexicanos, a precios CIF iguales o superiores a los cotizados para Europa occidental. No obstante, la - 41 - exportaci6n desde Costa Rica significa tener que transportar el carb6n por cami6n desde las zonas Atlantica o Norte hasta el puerto de Caldera en el Pacifico, a un costo adicional (en relaci6n con los embarques desde la costa del Atlantico) de entre 15 y 20 d6lares por tonelada aproximadamente. AdemAs de eso, debido a que el nikmero de empresas de transporte que operan en la ruta Caldera-Jap6n es mas reducido, los costos de transporte serian mas elevados que las favorables tarifas ofrecidas por Baltic Lines a los puertos europeos. En suma, aunque los mercados de Asia no se examinan en detalle en este estudio, las perspectivas de exportaci6n al Jap6n parecen ser comparables a las de exportaci6n a Europa occidental. Exportaciones previas de Costa Rica 3.40 Los intentos realizados en los dltimos afios por los administradores de dos grandes fincas, Lachner & Saenz y Empresas Max Koberg, de exportar carb6n vegetal, han tenido un exito limitado. Seg4n lo setalado por representantes de esas empresas, en 1984 y 1985 el comercio total ascendi6 a 385.000 d6lares de los EE.UU., pero fue suspendido en 1986. Las dificultades para mantener las actividades comerciales se produjeron no por falta de voluntad de parte de esas empresas de participar en ellas, sino mas bien, debido a un conocimiento insuficiente de: (a) los mercados internacionales disponibles (se celebraron contratos con un solo comprador) y, (b) del material utilizado y de los requisitos de calidad necesarios para competir en los mercados mas lucrativos de las barbacoas domesticas y los restaurantes. En el caso de ambas empresas, el carb6n vegetal exportado en 1984 y 1985 se vendi6 en bolsas a granel a un mercado de menor valor. Se ha informado que los precios FOB ofrecidos en Puerto Lim6n oscilaban entre 90 y 120 d6lares de los EE.UU. por tonelada. La viabilidad del comercio, seg(n los representantes entrevistados, era marginal. Como se sefial6 en la secci6n precedente, la exportacion a los mercados mas lucrativos de las barbacoas exige una mayor preocupaci6n por la utilizaci6n de especies determinadas, la calidad, el envasado, la selecci6n oportuna del mercado, y las garantias contractuales. Estos aspectos constituirian las principales consideraciones necesarias para ingresar al comercio internacional. Precios 3.41 Como se ha observado, no se dispone de una guia internacional de precios del carb6n vegetal grueso -ni los precios FOB de los paises productores ni los precios CIF en los puertos de destino. Sin embargo, esa informacion puede obtenerse a partir de las cotizaciones de los importadores o distribuidores. Las cotizaciones de los precios de oferta FOB varian para el importador segun cuAl sea el puerto de origen y el puerto de destino final, asi como la calidad y cantidad del carb6n vegetal que ha de entregarse. Ademas, los precios dependen de los requisitos de envasado, a saber, entrega en bolsas listas para el mercado (por lo general de 2,5 y S kg), o a granel en bolsas de entre 15 y 31 kg, y de la parte responsable de asumir el costo de las bolsas. En esta actividad comercial la costumbre de entregar muestras al importador o distribuidor se considera esencial, ya que permite realizar pruebas de laboratorio sobre la calidad del carbon vegetal antes de concertar acuerdos contractuales. - 42 - 3.42 Segtn informaciones recientes obtenidas para el estudio, los precios de oferta FOB en Veracruz, Mexico, para el carb6n vegetal destinado al mercado europeo de las barbacoas domesticas oscilaba entre 190 y 220 d6lares de los EE.UU. por tonelada (junio de 1988). El precio de oferta FOB de M6xico partia de la base de la entrega del carb6n vegetal en los puertos de Veracruz o Tampico en bolsas de 2,5 kg listas para el mercado. En este caso en particular, las bolsas fueron suministradas por el importador (a su costo) a los productores de carb6n en el lugar de producci6n. El productor que asuma el costo del envasado para venta al detalle presumiblemente podrd obtener un precio de oferta FOB mAs alto. En el Anexo 13 figura un contrato tipo de exportaci6n de carb6n vegetal. 3.43 Se determin6 que los precios CIF, en particular los de Europa, eran mAs uniformes, y en todas las cotizaciones se presume que el carb6n es de calidad aceptable para los mercados de la barbacoa. Los precios de oferta CIF cotizados recientemente por importadores y distribuidores europeos establecidos en la RFA, oscilaban entre 400 y 425 d6lares de los EE.UU. por tonelada (junio de 1988). El precio de oferta CIF cotizado, al igual que el precio FOB, es el del carb6n vegetal envasado para su venta directa al detalle en el mercado de las barbacoas domesticas. En el cuadro 3.5 figuran precios representativos de todo el mercado de Europa occidental correspondientes a 1986. Cuadro 3.5: PRECIOS CIF DEL CARBON VEGETAL ENVASADO PARA NARBACOAS EN VARIOS PAISES DE EUROPA OCCIDENTAL, 1986 Pafa Coti&ac"An local (UMSMt) Francia 315- 350 Retno UrAdo 330 -340 RFA 350 - 370 B61gica 320 - 330 Paises Bajos 322 - 335 Fuento: Engallchev (1986) para la Agencia de Los Estados Unidos para .1e DesarrolloInternacional. 3.44 Los precios de oferta de los distribuidores con sede en los Estados Unidos tenian por lo general un margen de variaci6n mAs amplio que los precios europeos. Las cotizaciones fluctuaban entre 268 y 403 d6lares la tonelada. Es importante observar, sin embargo, que los distribuidores con quienes se estableci6 contacto en los Estados Unidos -tanto en la costa oriental como la occidental- se mostraron en general renuentes a cotizar precios definitivos. La mayoria de las firmas estaban interesadas en ver muestras y conocer las cantidades disponibles antes de cotizar precios firmes. Ello tal vez explique, en parte, la amplia variaci6n de los precios de oferta. Ademas, los precios cotizados en los Estados Unidos partian de la base de la entrega del carb6n a los distribuidores. (Los posibles compradores entrevistados en el mercado de los Estados Unidos expresaron interes - 43 - solamente en el producto entregado. En ese caso, el productor de carb6n vegetal tendria que asumir el costo del transporte internacional y, dependiendo del destino final, los costo de transporte terrestre en los Estados Unidos). El precio al por menor del carb6n vegetal grueso, vendido en pequetlas cantidades, oscila en el mercado de los Estados Unidos entre 403 y 537 d6lares la tonelada (junio de 1988). AnAlisis de la exportaci6n de carb6n vegetal 3.45 La viabilidad de la producci6n de carb6n vegetal para exportaci6n se consider6 en relaci6n con dos mercados de exportacion diferentes, Europa occidental y los Estados Unidos. Los componentes principales del antlisis de la exportaci6n de carb6n vegetal son los siguientes: (a) El desglose de los costos de producci6n; bolsas para ventas al detalle, transporte terrestre, y carga y descarga en puertos, con lo que se establece un costo FOB al productor en Puerto Limon (costa del Atlantico); y (b) Costo del transporte maritimo (en contenedores) hasta los mercados de Europa occidental y los Estados Unidos, con lo que se establecen los costos CIF y al desembarque en los posibles lugares de comercializaci6n. Hip6tesis 3.46 Para el anAlisis de la exportacion se utilizan los costos de producci6n del carb6n vegetal mediante el metodo de carbonizaci6n mas conveniente. El anAlisis evalua la producci6n de carb6n en un lugar promedio (GuApiles) situado a 80 km de Puerto Lim6n. El carb6n se transporta desde el lugar donde estd situado el horno hasta Puerto Lim6n en contenedores estandar de 40 pies y 68 m3 gruesos, con una capacidad aprovechable de 48m? gruesos (carb6n en bolsas sobre paletas). El transporte y los costos derivados de 6ste se detallan en el Anexo 11. En ambas hip6tesis, las empresas de transporte maritimo se encargan del transporte terrestre en Costa Rica. El acuerdo consiste en que se coloca un contenedor (o varios) de 12 metros (40 pies) en el lugar de producci6n, el que, una vez lleno, se transport& hasta Puerto Lim6n por cami6n. En el cuadro 3.6 se resumen los parametros gonerales del estudio sobre exportaci6n. - 44 - Cuadro 3.6: HIPOTESIS GENERALES PARA EL ANALISIS DE LA EXPORTACION DE CARBON VEGETAL Parretro Valor Costo de producci6n del carb6n (US$/t) 119.00 incluidoa 8a8a0 y ensoaado Tamaffo ofectivo de los contenedores (bm3) 48.00 Densidad volum6trica del carb6n (bm3) 300.00 P/ Distancia de transports por tierra en el pafs 80.00 Costo del transports por tLerra en el pals 2.20 Almacenamiento on el puerto (US$Ioontenmdorldfa) 35.00 Perfodo de almacenamiento en el puerto 1.00 Tarifas del transportista (US81contenedor) bI 75.00 al Densidad volumntrica eastimada segIn el Anexo 14. kI Incluldo el seguro. Fuente: Cuadros 3.1, 3.3: satLmaLones de la misi6n. 3.47 En el cuadro 3.7 figuran las hipotesis formuladas especificamente para las dos alternativas de exportaci6n. Para la exportaci6n a los Estados Unidos es necesario recurrir a empresas de transporte diferentes y mas caras. (La Baltic Shipping Co., empresa que ofrece las tarifas mas competitivas para los puertos europeos, y cuyas cotizaciones de precios se han utilizado para la alternativa europea, no presta servicios en los puertos de los Estados Unidos). En consecuencia, la alternativa de los Estados Unidos muestra costos FOB ligeramente mas altos en Puerto Lim6n, asi como costos CIF mAs altos en los puertos de interes de los Estados Unidos (Nueva Orleans y Houston). Cuadro 3.7: HIPOTESIS RELATIVAS A CADA MERCADO PARA EL ANALISIS DE LA EXPORTACION DE CARBON VEGETAL Nercadoa EE.U . Europeos Carga y descarga en el puerto (US$/contenedor) 340.00 510.00 Costos de transporte (US$Icontendor) 1850.00 p_ 2340.00 Cargo de uso de paffol (USScontenedor) 0.00 70.00 Costos de terminal (US$/contenedor) 0.00 360.00 Administraci6n (USSlcontonedor) 30.00 30.00 Derechos (US$St) 0.00 b/ 0.00 kI al Sncluys cargo por uso de pafhol. ki Libre de Impuestos para los mercados quo se examinan. Puente: Estimaciones de la misi6n. - 45 - Costos de exportacifn 3.48 Los costos de exportaci6n se calcularon sobre la base de los parametros sefialados anteriormente, y figuran en los cuadros 3.8 y 3.9. La exportacifn de carb6n vegetal a Europa occidental es considerablemente mas barata que la exportacion a los Estados Unidos (el costo financiero al desembarque es de 293 d6lares de los EE.UU. por tonelada, contra 369 d6lares por tonelada). Cuadro 3 8: COSTOS FINANClEROS DE LA EXPORTACION DE CARBON Europa EE.UU. Occidental (US$it) (US$It) Costo de producci6n 119.00 119.00 Transporte terrestre on el pafs 12.22 12.22 Almacenamiento en el puerto 2.43 2.43 Carga y desearga 23.61 35.42 --------------------------------_----_---------------------------__------- COSTO FOB 157.26 169.07 ----------.----------------------------------------------------__-------_- Terminal 128.47 162.50 Cargo por use de pafol 0.00 4.86 Tarifa del transportista 5.21 5.21 -------------------------------------------------------------------__----- COSTO CIF 290.94 341.64 ----_----------------------------------------------------------__--------- Terminal 0.00 25.00 Administraci6n 2.08 2.08 Derechos de importaci6n 0.00 0.00 -------------------------------_-----------------------------------__----- COSTO AL DESEKBARQUE 293.03 368.72 Fuente: Cuadras 3.6, 3.7: Estimaciones de la misi6n. Cuadro 3.9: COSTOS ECONOHICOS DE LA EXPORTACION DE CARBON VEGETAL Factor Europa EE.U . de conversi6n occidental econ6mico (US$/t) (USS/t) Cost* de produccion 0.91 107.00 107.00 Transporte torrestre en el pats 0.87 10.63 10.63 Almacenamiento en el puerto 0.95 2.30 2.30 Carga y desearga 0.95 22.43 33.65 --------------------------------------------_--------------------__------- COSTO FOB 142.36 153.58 --------------------------------------------------------.------__--------- Costo de embarque 1.00 128.47 162.50 Cargo por uso de pafiol 1.00 0.00 4.86 Tarifa del transportista 1.00 5.21 5.21 --------------------------------------------_----------------------__----- COSTO CIF 276.04 326.15 ---------------------------------------------------------------__--------- Terminal 1.00 0.00 25.00 Administraci6n 1.00 2.08 2.08 Derechos de importaci6n 1.00 0.00 0.00 COSTO DE DESEMBAUQUE 278.12 353.23 Fuente. Cuadro 3.8t Estimados de la misi6n. - 46 - 3.49 Los costos de exportacion dependen principalmente del costo de producci6n y de la densidad del carb6n vegetal. Este iltimo factor es importante porque muchos factores del costo se miden por contenedor, cuya carga experimenta una variaci6n lineal seg4n la densidad. El costo de transporte en el pais, y, por ende, el lugar en que estAn situados los hornos, parecen tener importancia secundaria. Sin embargo, el transporte de ultramar constituye un importante factnt del costo. Andlisis economico y financiero 3.50 Se examinan dos posibili. cidn: (a) Entrega FOB en Puerto Lim6r., , (b) Entrega CIF en Rotterdam/Hamburgo. Como se observ6 anteriormente, los precios de oferta FOB cotizados recientemente en Veracruz, Mexico, se basan en el suministro por el importador de bolsas para la venta al por menor. Como los sacos estdn avaluados en aproximadamente 60 d6lares de los EE.UW. por tonelada, el presente analisis supone un precio minimo de oferta FOB de 220 d6lares de los EE.UU. por tonelada. El precio de oferta CIF se ha establecido en 400 d6lares la tonelada, que es el precio minimo cotizado recientemente en Europa. 3.51 En los cuadros 3.10 y 3.11 se indica la rentabilidad de las ditintas opciones. Aunque varias de las opciones de exportaci6n muestran una tasa de rentabilidad interesante, la exportaci6n a Europa occidental es indudablemente la opci6n mas conveniente. A los precios de oferta FOB y CIF que se presumen, al exportador le seria indiferente cualquiera de las dos posibilidades. Cu4ro 3.10: RENTABILIDAD FZBANCIZRA DE LA EXPURTACION DE CARBON VEGETAL Merados EE.UU. Europeas Costo FOB (US$It) 157.26 169.07 Preclo de oforta FOB (USSIt) 220.00 220.00 Mer8en de utilidad 29X 23X Costo CIF (USS/t) 290.94 341.64 Preclo de oforta CIF (US$It) 400.00 400.00 Mar8en de utilidad 27% 152 Fusente Cuadro 3.8. - 47 - Cuadro 3.11: RU?AJILThAD ECONOHCA DE LA EXPORTACION DE CARBON VIGETAL Mercados 29.UU. :ur:peos Coato 703 (US$It) 142.36 153.58 Precio de oferta FOB (US$/t) 220.00 220.00 Margen de utilidad 35X 302 Costo CIF (US$/t) 276.04 326.15 Precio de oferta CIF (US$/t) 400.00 400.00 Margen de utilidad 31X 182 Fuente; Cuadro 3.9. 3.52 Un analisis de sensibilidad revela que la exportaci6n a Europa occidental se vuelve financieramente poco conveniente (rentabilidad cero) en los casos siguientes: (a) Si el costo de producci6n del carbon aumenta a 182 d6lares de los EE.UU. la tonelada; o (b) Si la densidad del carb6n disminuye a 144 kg/m3v. 3.53 El aumento de los costos de producci6n al nivel sefhalado anteriormente es muy poco probable. La disminuci6n de la densidad del carb6n vegetal a los valores sefialados es indudablemente poco realista. Conclusi6n 3.54 La exportaci6n a Europa occidental o los Estados Unidos de carb6n vegetal grueso producido a partir de residuos forestales, es una empresa viable desde el punto de vista financiero y econ6mico. Los mejores resultados se obtendrian con la exportaci6n a Europa occidental. Los precios relativos de la oferta determinan la preferencia por la exportaci6n sobre una base FOB o CIF. 3.55 No obstante, cabe destacar que la producci6n, el envasado y el transporte del carb6n vegetal grueso destinado a los mercados internacionales no es un procedimiento sencillo. Aunque la demanda de carb6n vegetal grueso estd aumentando en los mercados que se examinan y los precios de oferta permiten prever interesantes margenes de utilidad, existen numerosos vendedores de material de calidad comprobada y con afios de experiencia que estan compitiendo por participar en el mercado. La empresa en perspectiva para Costa Rica, si se lleva a efecto, debera estar bien organizada y garantizar la calidad del producto y una entrega oportuna a los posibles compradores. Tanbien se requeriria un plan de comercializaci6n orientado a informar a los compradores acerca del producto disponible, asi como tambien a educar a los posibles productores en materia de la dinamica del mercado. Aunque Costa Rica posee la mayoria de las capacidades necesarias para llevar - 48 - a cabo esas tareas, se necesitaria asistencia t6cnica para las operaciones de puesta en marcha. Esa asistencia t6cnica podria obtenerse en los paises de la regi6n que tienen experiencia en la produccion y exportaci6n de carb6n vegetal grueso, Mexico y Guatemala, y constituiria un componente esencial de todas las actividades ulteriores. 3.56 Puera de las consideraciones anteriores, es necesario determinar sin lugar a dudas el cardcter sostenible d_ la produccion de residuos forestales antes de considerar seriamente la posibilidad de exportar carb6n vegetal. - 49 - IV. UTILIZACION DE RESIDUOS COMO SUSTITUTO DEL PETROLEO COMBUSTIBLE EN LA INDUSTRIA Vista g2neral 4.1 En 1982 la industria manufacturera de Costa Rica consumia alrededor de 50.000 toneladas de lelia (16.000 TOE), principalmente para la generaci6n de calor y vapor para procesos. Se consumian ademas 400.000 TOE para los mismos fines en forma de petr6leo combustible, petr6leo diesel, gas licuado, querosen, gasolina y electricidad. Siempre y cuando haya suficiente diponibilidad y los costos resulten ventajosos, una parte de esta ultima cantidad podria sustituirse en principio por combustibles de residuos de madera. De conformidad con un estudio de muestreo realizado en 1983 por la DGE, el 99,8% de la fuerza motriz industrial se obtenia de la energia suministrada por la red central de distribucion, lo que significaba que s6lo el 0,2% se generaba en motores diesel o a gasolina (de apoyo). Por esa raz6n, el presente estudio se limita a las posibilidades de utilizar residuos de madera como sustituto en el sector de la generaci6n de calor para procesos industriales. La generaci6n simultanea, o cogeneraci6n, de energia electrica y energia termica, no esta incluida en el ambito de este estudio. 4.2 Segan el informe emitido en 1983 por la DSE mencionado anteriormente, el 47% del calor generado con fines industriales proviene del petroleo combustible, el 23% del gas licuado y el 20% del petr6leo diesel. El petr6leo combustible es indudablemente el combustible mas importante para la generaci6n de calor con fines industriales, y es tambien el de menor costo. En consecuencia, las evaluaciones del presente estudio se centran en las posibilidades de sustituci6n de este combustible. El calor para procesos en la industria Demanda de calor para grocesos 4.3 Antes de que puedan exminarse las tecnologias para la conversion del equipo existente con objeto de que utilice combustible de madera, es necesario revisar brevemente la distribuci6n de la demanda industrial y la tecnologia empleada actualmente para la generacion de calor para procesos industriales. Se dispone de dos fuentes de informacion sobre el consumo de petr6leo combustible. Una de ellas es utn estudio realizado por Mieta Systems en 1984 sobre la base de datos obtenidos en una encuesta en 1981. La segunda fuente es la empresa nacional de petr6leo, RECOPE, que dio a conocer a la misi6n las cifras de ventas correspondientes a 1986. Los datos de ambas fuentes concuerdan bastante. 4.4 Los datos de la RECOPE revelan que las dos f&bricas de cemento que estan en funcionamiento (una de las tres que existen esta cerrada) son, con mucho, los principales consumidores de petr6leo combustible. Las fabricas, - 50 - cuyo consumo anual es de 164.000 y 107.000 barriles, utilizaron el 19% y el 13% respectivamente del petr6leo combustible entregado por la RECOPE en 1986. Otro 53% del entregado por la RECOPE se distribuy6 entre 32 industrias diferentes, que consumieron cantidades que variaban entre 3.000 y 48.000 barriles en 1986. El 15% restante de las ventas de la RECOPE no se detalla pero corresponde a pequefas cantidades consumidas por cliente. EquiRo basico instalado 4.5 Debido a los tipos de industria que existen en Costa Rica, hay una gran variedad de sistemas generadores de energia: sistemas integrados de horno y caldera para la generaci6n de vapor para procesos; hornos con calentadores de aire para fines de secado, y quemadores lanicos para la generacion de calor directo de alta temperatura. El estudio realizado por Meta Systems permite formarse una idea del equipo efectivamente instalado, pues proporciona detalles sobre el equipo instalado de una muestra de 55 industrias situadas a trav6s de las regiones Central, del Atlantico y del Pacifico, a las que corresponde mAs del 85% del consumo industrial de combustibles f6siles. Los sistemas de horno y caldera para la generaci6n de vapor para procesos son la categoria mas comun. En los cuadros 4.1 y 4.2 se indican el tamaflo y la distribucion por tamafios del equipo instalado. 4.6 La mayoria de las calderas industriales consumen menos de lOMW de energia t6rmica y tienen una capacidad distribuida de manera mas o menos uniforme de entre 0,5 y 10 MW,. Aunque hay algunas instalaciones generadoras de calor directo de gran capacidad (generaci6n de energia termica de 10, 14 y 35 MW,), la mayoria de los equipos que no generan vapor tienen sistemas de quemadores relativamente pequeflos con una capacidad de entre 0,5 y 2 MWt. Comparaci6n entre la leha y el carb6n vegetal como sustitutos del petr6leo combustible 4.7 Se ha sugerido (p. ej., Meta Systems, 1984) que primero se conviertan los residuos forestales en carb6n vegetal, para utilizar luego ese carb6n como sustituto del petr6leo combustible en la industria. Desde un punto de vista tdcnico, es factible utilizar tanto la madera sin convertir como el carb6n vegetal como combustibles, y los gastos de inversi6n necesarios para la readaptaci6n del equipo de calderas son similares. Ninguno de estos combustibles tiene ventajas en cuanto a eficiencia. La posible ventaja del carb6n vegetal reside en el menor costo de transporte por unidad de energia entregada a la industria. Partiendo de la base de un costo financiero de US$0,10/t-km por el transporte a granel de un peso limitado y de valores cal6ricos mas bajos de 15,0 y 28,0 MJ/kg para la madera y el carb6n vegetal, respectivamente, los costos financieros de la energia entregada en la fabrica son los siguientes para la madera y el carb6n vegetal: - 51 - CE,ad, ~(CPmF /HC=d,1) + (US$6,67/GJ/1000 km x D) CEO,bm (CPun,/VC,,) + (US$3,57/GJ/1000 km x D) siendo: CE - Costo de la energia entregada (US$/GJ) CP - Costo de produccion (US$/t) MVC - Menor valor cal6rico (GJ/t) D - Distancia de transporte (km) 4.8 Mientras mayor sea la distancia de transporte, mayor sera la ventaja relativa del costo de transporte del carb6n vegetal. El mayor costo de producci6n del carb6n vegetal puede compensarse con creces, o compensarse al menos en parte, con el menor costo de transporte, dependiendo de la distancia que medie entre el o los hornos, y la industria de que se trate. Solo a partir de una determinada distancia de "equilibrio" resulta mas favorable la alternativa del carb6n vegetal. Habida cuenta de que el costo financiero de la producci6n de carbon vegetal a granel sin envasar es de US$60/t, y de que el costo financiero de la produccion de astillas de madera a granel es de US$10/t, la distancia de equilibrio financiero a partir de la cual debe preferirse la alternativa del carb6n vogetal es actualmente de aproximadamente 460 km. Debido a que en Costa Rica las distancias entre el posible productor y el consumidor son siempre inferiores a esa cifra, desde un punto de vista financiero sera preferible el uso directo de residuos forestales no carbonizados. Se llega a una conclusi6n similar a partir de la aplicaci6n de precios economicos. Como resultado de este andlisis, la alternativa de utilizar carbdn vogetal para la generaci6n de calor para procesos industriales no se examinara ulteriormente. RetroadaRtaci6n de calderas a petr6leo y calentadores de aire industriales 4.9 La sustitucion del petr6leo combustible por combustibles de madera puede hacerse ya sea instalando un sistema totalmente nuevo que utilice lefta para la generaci6n de calor para procesos, o bien retroadaptando el equipo existente de combusti6n a petr6leo. Como regla general, la retroadaptaci6n es la alternativa mas econ6mica, por lo que se examina mas en detalle a continuaci6n. Opciones tecnicas 4.10 En consulta con la DSE y luego de visitar diversas industrias, la misi6n lleg6 a la conclusi6n de quo la mayoria de las calderas existentes eran calderas de tipo pirotubular con un quemador central uknico de petr6leo. En principio este tipo de caldera puede puede retroadaptarse al combustible de madera de dos maneras diferentes: Figre 4.: INSTALLED BOILER CAPACITIES Number of Boilers 24A 22~ 20A 18 146 12- 10 8 4 2 ..--.. -.-.-.--~~~~~~~~~~.. . -............- - ..-- . . ............. . ... 1 2 3 4 6 6 7 8 9 101It12 13141616 17 1819 20 21 22232425 26 Capacity Classes (1 * 0-1 MWth) Sourm: DSE; Meta Systems. Figure 4.2: INSTALLED DIRECT-HEAT BURNER CAPACITIES Number of Burners 24 - 2 2 - 20 14 12 10 4- 2 o ~~~~~~~~~~.. ... ........ ........ . ......... ....... . . .... ...... .... . ._....... 1~~~- .4 .~l .M - . _ _ .... 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12131415117181920212223242526 Capacity Classes (1 u 0-1 MWth) fiourmf: IDSE; MetsaSystems. - 54 - (a) Remocion del quemador de petr6leo existente e instalaci6n de una antecamara de combusti6n. En este sistema la combusti6n de las astillas de madera tiene lugar en un horno separado. Los gases calientes derivados de la combusti6n pasan a trav6s de los conductos de humo de la caldera, donde el calor que emiten se transfiere por conducci6n y convecci6n al sistema de vapor y agua. (b) Reemplazo del quemador de petr6leo por un quemador de gas a instalaci6n de un Lasificador de calor directo. Ese gasificador separado genera un gas caliente combustible (gas "pobrel o de lehia) compuesto de mon6xido de carbono, hidr6geno, metano y alquitranes gaseosos. El gas se quema directamente en la caldera sin necesidad de enfriarlo ni limpiarlo. Ademas de conducci6n y convecci6n, el mecanismo de transferencia de calor incluye radiaci6n de la llama del gas. 4.11 Las calderas a petr6leo estan disehfadas de manera que el calor se transfiere mediante una combinaci6n de convecci6n, conduccion y radiaci6n. Su capacidad y eficiencia normales suponen los tres mecanismos de transmisi6n de calor. En consecuencia, un sistema de readaptacion en que la transmisi6n de calor se realice s6lo mediante convecci6n y conduccion, como ocurre con el sistema de precombustion, da como resultado una reducci6n de la capacidad nominal (reduccifn de regimen) y una menor eficiencia, que se reflejan en una temperatura mis elevada de los gases de la chimenea en los sistemas retroadaptados en esa forma para quemar combustible de madera. Por el contrario, la readaptaci6n mediante un gasificador utiliza las propiedades radiativas del gas que se quema; por consiguiente, da como resultado una mayor capacidad y una mejor eficiencia que la precombusti6n. 4.12 En general, la cantidad de calor transferido por radiaci6n desde una llama esta determinada por cuatro parametros: (a) Temperatura de la entrada del gas; (b) Temperatura adiabAtica de la llama; (c) Proporcidn excesiva de aire; y (d) Reacciones de la combusti6n propias de cada combustible. La mayor diferencia entre la combustion del gas pobre y la llama del petr6leo original es la tomperatura adiabatica mas baja de la llama. Sin embargo, esto se compensa en gran parte con la elevada temperatura de la entrada del gas. En consecuencia, la reduccion de la capacidad normal y la disminuci6n de la eficiencia de una caldera a petr6leo retroadaptada mediante un gasificador tdrmico son insignificantes (Bliek 1984). 4.13 Otra cuesti6n que debe considerarse es el margen de regulaci6n del sistema. Debido a la presencia de hidr6geno, el gas tiene amplios limites de combustibilidad. En consecuencia, el margen de regulaci6n del sistema estars determinado por el gasificador mAs bien que por el quemador de gas. Debido - 55 - a que dicho margen en los gasificadores de lefa es por lo general mAs que suficiente para los sistemas industriales de generacion de calor, la flexibilidad del equipo adaptado serA aceptable para la mayoria de los usos. 4.14 Una de las desventajas de efectuar la retroadaptaci6n mediante un gasificador termico es la posibilidad de que so contamine la caldera con cenizas arrastradas. Pueden tomarse algunas precauciones (un buen diseflo de los colectores de cenizas); sin embargo, tal vez sea necesaria una limpieza mas frecuente de la caldera o la instalaci6n de un soplador de cenizas. 4.15 En determinados casos tal vez sean preferibles otras tecnologias. Por ejemplo, un horno de cemento puede abastecerse directamente con madera pulverizada. En los equipos de gran capacidad, esto resulta mts econ6mico que el empleo de gasificadores. Experiencia de Costa Rica en materia de gasificaci6n 4.16 El Instituto Tecnol6gico Costarricense (ITCR) ha participado en la elaboraci6n y aplicaci6n de tecnologias de gasificaci6n desde comienzos de los afios 80. Hasta la fecha, el ITCR no ha comercializado esa tecnica, de manera que no es posible cotiza: un precio comercial para este tipo de gasificador. En 1987, un consultor privado instal6 un pequefto gasificador de 500 kW, para la generaci6n de calor para procesos en Pretensados Nacionales, un pequefto fabricante de productos de concreto. Despues de su instalaci6n, el consultor ha mejorado el sistema hasta lograr un rendimiento satisfactorio. Se inform6 a la misi6n que el gasificador cost6 alrededor de 4.000 d6lares de los EE.UU. (C300.000), o sea, US$8/kWt. Ese precio es similar a los precios cotizados en otros paises Latinoamericanos, como el Brasil. 4.17 Para calcular el precio comercial hay que tener en cuenta dos factores: (a) El precio del gasificador termico puede ser bajo porque no se necesita un sistema de enfriado y limpieza del gas como ocurre con los gasificadores electricos; y (b) El costo de la mano de obra es considerablemente menor que en Europa. En los estudios de casos que se presentan mas adelante, se utiliza un precio de US$12,50/kW, para gasificadores pequeftos de fabricaci6n local de una capacidad de entre 250 y 1.000 kW,. Se presume que ese precio cubre los gastos generales y las utilidades de un futuro fabricante local. El disetno y la produccion locales de gasificadores mas grandes de mAs de 1 MW, necesitan de mas estudio y experiencia. Para instalaciones de esa envergadura serd necesario importar el equipo y los conocimientos tecnicos necesarios. - 56 - Generacifn de energia termica industrial en pequefia escala: Pretensados Naclonales Descripci6n 4.18 Pretensados Nacionales es un pequeflo productor de postes, bloques y catfos de concreto. Su volumen anual de negocios oscila entre 550.000 y 800.000 d6lares de los EE.UU. Los costos de la energia representan entre el 1,5% y el 2,5% de la cifra anterior. El proceso de produccion incluye un periodo de curado durante el cual los productos moldeados se mantienen a una temperatura de aproximadamente 100 IC. Las camaras de curado se calientan mediante vapor para procesos generado por dos pequefias calderas de una capacidad de 300 y 500 kW, respectivamente. Cada caldera funciona alrededor de ocho horas diarias (hay otra caldera de petr6leo diesel, de 1.000 kW,, que esta fuera de uso). Originalmente, una de las calderas funcionaba con petrdleo diesel industrial, en tanto que la otra (con camara de combusti6n exterior) siempre ha funcionado mediante combusti6n directa de la lefla. En 1987, una de las calderas de petr6leo diesel fue retroadaptada para que utilizara gas pobre generado por un gasificador de madera. 4.19 Pretensados Nacionales es duefla de un predio forestal que produce lelfa. La leofa se transporta en forma de troncos en los propios camiones de la empresa. En la planta, la madera es aserrada en discos de 30 mm de grosor, y cortada en pequeflos bloques con ayuda de una sierra de cadena y un hacha. Esos pequeflos bloques son un excelente combustible para la cAmara de combustion exterior y para el gasificador. La cadena de abastecimiento de combustible se ilustra en la Figura 4.3. Hig6tesis 4.20 En general, la experiencia de Pretensados Nacionales con el gasificador de lefla ha sido beneficiosa. No obstante, esa experiencia es muy especifica, particularmente en lo que respecta al costo que se asigna a la madera puesta en la fabrica, dado que la empresa es duefla de un predio forestal y tiene sus propios medios de transporte. Con objeto de dar a esta experiencia especifica un caracter mas general, el analisis que figura a continuacion difiere en algunos aspectos de la prdctica actual. En particular, se supone un sistema de abastecimiento de residuos para combustible en que los empresarios de transporte comercial recogen los troncos de desecho y las ramas en la plaza de carga y los transportan 150 km para entregarlos al usuario final. 4.21 En el caso en estudio se analizan tres alternativas: (a) Para el caso de base se presume que todo el calor para procesos se genera mediante calderas quo funcionan con petr6leo combustible Bunker C; (b) Para la alternaiva_1 se presume que parte del calor para procesos se genera mediante una caldera de petr6leo diesel y el resto - 57 - mediante un horno de lefha con c6mara de combusti6n exterior. Esta era la situaci6n real antes de que so instalara el gasificador. Se presume ademAs que los costos de inversi6n de esta alternativa son los mismos que los del caso de base; (c) En la alternativa 2 se presume que parte del calor para procesos se genera mediante un horno de lefia con cAmara de combustion exterior, y el resto mediante una caldera de petr6leo diesel a la que se le ha instalado un gasificador de letia de fabricaci6n local. Esa es la situaci6n actual. 4.22 En los cuadros 4.1 y 4.2 se examinan los datos en que se basa el caso en estudio. Las hip6tesis sobre precios se establecen en el cuadro 4.3 y en el Anexo 11. Cuadro 4.1: 8IPOTESIS GEDERALES PARA EL ANALISIS DE PRETENSADOS NACIONALES Parametro Valor Dfas de operaci6n a afo (dfslaf/o) 245 Factor de carga del horno 0.7 Eficiencia del horno (2) Horno de petr6leo combustible 80 Borno de petr6leo diesel so HBrno con cimara de combusti6n exterior 5S Gasificador/caldera 72 al al No bay reducci6n de la capacidad normal de la caldera; la eficiencia del gasificador es del 902. Fuento: Pretensados Nacionales; Estimados de la misi6n. Cuadro 4.2: 8IPOTESIS ESPECIFICAS PARA EL ANALISIS DE PRETENSADOS NACIONALES Caso de base Alternativa 1 Alternativa 2 Capacidad ins talada (kW) Eorne de petr6leo combustible #1 300 Horne de petr6leo combustible #2 SOO Horn* de petr6leo diesel -- 500-- Horn* con cimara de combusti6n externa -- 300 300 Gasificador/caldera -- -- 500 Beras diarias de operaci6n del borne (br/dfa) Borno de petr6leo combustible 1 8a -- Horno de petr6leo combustible #2 5 -- -- Borno de petr6leo diesel -- 5 -- Borno con cimara de combusti6n externa -- 8 3 Gasificadorlcaldera -- -- 8 Consumo diario de combustible Petr6leo combustible (l/dfa) 375 Petr6leo diesel (lIdfa) -- 193 __ Leffa (m3s/dfa) -- 1.18 1.80 N(Imero medio de camionadas de leffa -- 0.59 0.90 por mes (/mes) Mano de obra para preparaci6n de la lefla -- 3 6 (Br-hombre/dfa) Fuenteo Pretensados Nacionalest EstLmaciones de la misi6n. - 58 - .--C)C) Transport of stems and branches from forest landing to thermal plant. (chain saw) Manual fuel preparation at plant site. Manual boiler fuelling. Flura 4.3 Koviafiento de materiales en P~retensados Wac~ionales 59 - Cuadro 4 3s SIPOTESIS S0BRE PRECIOS DEL 0O0HUST1BLB PARA EL ANALISIS DE PRETSENADOS NACIONALES Combustible Distanela Costo financiero PreceLo haste la del transporte financioro planta hasta la planta en la planta (km) Petr6leo combustible 5 0.00301 $11 0.150 $11 Petr6leo diesel 5 0.00406 $/ 0.281 $11 Residuos de madera 150 9.30 $Ismi 14.20 $/ssm Fuente: Anexo 11. AAlisis financiero y econ6mico 4.23 El total de gastos de inversi6n para la retroadaptaci6n del gasificador y la caldera (Alternativa 2) se han calculado en 6.950 d6lares de los EE.UU. sobre la base del costo por kW, estimado anteriormente para el equipo local distribuido comercialmente y de la eficiencia del gasificador. Se presume que la duraci6n de la retroadaptaci6n mediante gasificador es de 8 aftos. 4.24 En los cuadros 4.4 y 4.5 figuran los anMlisis financioros y econ6micos de las alternativas de retroadaptaci6n. Cuadro 4.4: AALISIS FINANCIERO DE LAS ALTERNATIVAS DE ENERGIA DE PRETENSADOS XACIONILIS Costo Caso de base Alternativa 1 Altervative 2 (US$Iaefo) (US$Iaf6o) (Us$/Ia) CostOs incrementales do irversi6n -- -- 1,399 sub-total -- 1,399 Calculedos sabre una base anual Combustible de la caldera Petr6leo combustible en el dep6sito 13,478 -- -- Transporte del petr6leo combustible 276 -- Petr6leo diesel en el dep6sito -- 13,127 -- Transporte del petr6leo diesel -- 192 -- Residuo de madera (en las plazas -- 1,405 2,1S9 de carga) Transporte de residuo de madera -- 2,694 4,101 Mano de obra Preparaci6n del combustible -- 480 960 Kantucin incremental Sistema de gasificador (4% de la capex/affo) -- -- 278 Sub-total 13.754 17 898 7,478 TOTAL 13,754 17,898 8,877 VNA (con respecto al caso de base) 21,603 TRF (con respecto al caso de base) 90X Plazo de maortizaci6n 1.1 yr Puentes Cuadros 4.2, 4.3, Estimaciones de la misi6n. - 60 - Cuadro 4t ANALISIS ECONOHCO DE LAS ALTERNASTVAS DI NURGIA DE PRETSEDOS RACIONALES Factor de Costos Coanversi6 Cso de base Alternativa 1 Alternativa 2 Econ6mLea (US$js#6) (US$Iaf'&) (Us$/aIfo) Costos lncrementales d inversi6n calculados sobre una base anual 0.95 1,329 Sub-total -- -- 1,329 Gastos incrementales de explotaci6a Combustible para la caldera Petr6leo combustible en el dep6sito 0.68 9,165 -- Transporte de petr6leo combustible 0.87 240 -- -- Petr6leo diesel en el dep6sito 0.50 -- 6,564 -- Transports de petr6leo diesel 0.87 -- 167 Residuos de madera (en la plataform 0.88 -- 1,236 1,882 de desoarga) Transporto de residuos de madera 0.87 -- 2,344 3,568 Mano de obra Preparaci6n de combustible 0.75 -- 360 720 Mantenci6n incremental Sistema de gasificador (42 de la capeoxaflo) -- -- 264 Sub-total 9,405 10,671 6,434 TOTAL 9,405 10,671 7,763 'VRA (con respecto al caso de base) 6,948 TRE (con respecto a& case de base) 42S Perfodo de amortiaaci6n 2.2 yr Fuente Cuadro 4.4s Estimaciones de la mis16a. 4.25 Tal como se preveia, el analisis confirma las ventajas en cuanto a costos que presenta el petroleo combustible en comparacion al petr6leo diesel para la generaci6n de calor para procesos. Los calculos indican asimismo que el gasificador es la opci6n de menor costo, lo que confirma la viabilidad financiera y econ6mica de una retroadaptaci6n realizada. Los resultados son relativamente insensibles al costo de inversi6n de la instalaci6n, pero dependen en forma muy marcada del precio del petr6leo combustible. La retroadaptacion con un gasificador. resulta ser un proyecto de equilibrio si el precio financiero y el precio econ6mico del combustible bajan en un 35% y un 19% respectivamente. Conclusion 4.26 Los gasificadores de fabricaci6n local constituyen una opci6n interesante desde el punto de vista financiero para las industrias en pequetia escala que actualmente utilizan combustibles convencionales. Sin embargo, la conveniencia de esa retroadaptaci6n a nivel nacional depende del precio econ6mico del petr6leo combustible. El cambio resultaria favorable si se fija un precio precio paritario CIF de importacion al petr6leo combustible C, como se presume en este anAlisis. La fijacidn de un precio paritario de exportacion FOB para el petr6leo combustible eliminaria las ventajas en cuanto a costos de los sistemas que utilizan residuos de madera como combustible. - 61 - Generaci6n do energia termica industrial en escala mediana: Fabrica Nacional de Licores Descripci6n 4.27 La Fabrica Nacional de Licores es uno de los mas grandes productores de bebidas alcoh6licas de Costa Rica, y destila entre 5 y 7 millones de litros anuales. La energia constituye un importante componente de los costos de produccion, pues representa aproximadamente el 48% del costo variable. 4.28 La destileria tiene dos calderas de vapor que funcionan con petr6leo combustible; s6lo se utiliza una de ellas, en tanto que la otra queda como reserva para los periodos de mantenimiento. La capacidad normal de cada caldera es de 10,5 MW,. La unidad en funcionamiento tiene una carga constante del 70% de la capacidad normal (7,4 MWt), lo que indica un tamatlo algo excesivo de la caldera. El consumo de petr6leo combustible es de unos 2.980.000 litros al aito. Hip6tesis 4.29 Para el caso en estudio se analizan dos alternativas: (a) El caso de base (la situaci6n actual); y (b) La alternativa de utilizacion de un gasificador de lefia. En esta altima alternativa, se instala en una de las calderas un gasificador de una capacidad normal de 8,0 NW, que, en consecuencia, funcionara casi al maximo de su capacidad. La eficiencia termica del gasificador se estima en 95%. A fin de tener en cuenta el programa de mantenimiento del sistema gasificador/caldera, se presume que la caldera de reserva funciona durante un 10% de las horas de operacion anuales. Para este orden de energia se requiere equipo de gasificaci6n importado. Se utiliza un costo de la inversi6n instalada de US$90/kWt (que incluye la readaptaci6n de la caldera, el transporte del gasificador y su instalaci6n). 4.30 El combustible de madera se lleva hasta las plazas de carga y se prepara en la forma descrita en el Capitulo II. Los troncos y ramas cortados y dimensionados se transportan hasta la Fabrica Nacional de Licores, y luego se descargan y se trituran. Suponiendo que se utilizan camiones de 68m3, el consumo diario asciende a 1,6 camionadas. La descarga y manipulaci6n se realizan con ayuda de una pequefia topadora. La astilladora electrica (30 kW.) tiene una capacidad de 4,4 t/hr y es manejada por dos operarios no calificados durante ocho horas diarias. Despues del astillado, la madera se almacena en una unidad intermedia de almacenamiento desde donde se envia por medio de un alimentador de correa hasta el gasificador. Se presume que el gasificador es manejado por tres operarios no calificados y por otros tres operarios calificados en tres turnos (dos operarios por turno). En la figura 4.4 se indica el movimiento de materiales. - 62 - 4.31 La demanda anual de combustible de madera asciende a 12.000 mv, s6lidos. Habida cuenta de la considerable demanda, fue preciso suponer una distancia media bastante larga de transporte de la madera (180 km). En los cuadro 4.6 a 4.8 so detallan todas las hip6tesis ulteriores formuladas para este caso en particular. Cuadeo4.64 8IPOUSIS GENERALES PAM EL AALISIS DE LA FAIRICA NACIONAL DE LICAORESS Parartro Valor DOfs de operacin proyectado. (dfalafo) 216 Pactor de carga de la oardera 0.7 Nftcienoia del Sastitcador 95S Puente: Fabrica Naclonal de Llcorest Estlmaclones de la mlsi6n. Cuado 4.7; HIPOTESIS ESPECIFICAS PARA EL ANLISIS DE LA FABRRCA NACIONAL DE LICORES Gaslflcador cano Caso de base Alternativa Cepacidad Lastalada de 1- caldera (MWt) 10.5 10.5 CapeoLdad Instalada del *aslficador (MWt) -- 8.0 Consumo anual de combustible Petr6lso combustible (llsfio) 2,980,800 298,080 LeOia (m3ssafio) -- 12,173 Funtesg FabtLca Mactonal de Licorest ,stsmaciones de la misi6n. -63- _Mechanical feeder B. Bucket elevator Gasifier 5, Wood chips store (6. Motor shovel ?Gasifier system 1. Zlevader de eaaSilones 2. AlLzentador moec@lco Wood chip 3. C tftcdor Wood chipper 4. Calder* erxstent. 5. Almad n de astLllas de mader 6. Pala motorisada 7. S1stem. gasifleador 8. AtSilladora de mader: 9.Manual 9. Operact6t Manual 10. Material de allametaotn4 do la stlladoer 11. Palc metorisad 12. Alusodn prinlcipal de ms"vA + lCChipper feed stock t j~~~~4 Motor shovel Iula. Main wood store U Jsur_jd MovLdento de materLales en la Fibrica oetonal do Licores - 64 - Cuadro 4 8 BIPOTESIS SO9t1 PRECIOS COMUSTIBLE PARA EL ANALISIS DE LA FA8RICA DR LICORES NACIONALES Combustible Distancla Costo flnaraciero Preclo hasta la del transporte financiero plants hasta la plants on la plants Petr6l1o combustible 10 0.00301 $11 0.15 $11 Reslduos de mader, 180 11.20 $fsn3 16.00 Slm9 LiintSa Anexo 11. AnAlisis financiero y econ6mico 4.32 En el cuadro 4.9 se estiman los costos de inversion correspondientes al gasificador y a la retroadaptaci6n de la caldera (Alternativa 1), sobre la base de los gasificadores importados disponibles en el comercio. Se presume que la duraci6n de la retroadaptaciotn del gasificador es de 12 ahfos. Cuadro, 4.9: INVERSIONES INCREHENTALSS PARA LA RETROADAPTACION DX UN GASIFICADOR EN LA FABRICA NACIONAL DE LICORES a/ Rubro Monto (US$) Trabajos en el terreno (100 2 sasfalto) 2,100 Prepwracldn y manlpulaoin del combustLble Palo a motor 35,000 Dos astillador"s (1 de reserva) 60,000 Retroadaptaci6n de caldera ketroadeaptecLn del gasLfLcador y la caldera 700,000 Amortiguador intermedlo del combustLble 25,000 Alimentador de correalelevador 31,000 TOTAL 853,100 &I Todo el equlpo lnstalado, se excluyen los impuestos. Fuentes EstLmados de la mLai6n. 4.33 En los cuadros 4.10 y 4.11 figuran los analisis financieros y econ6micos de las alternativas de conversion. - 65 - Cuadro 4 .10 A ZLSIS VINUANCIURO DE LAS ALTERNATfVAL DE EllU¢IA DE LA FABUCA IACIONAL DE LICORES Gsilfi;ador cowo Costos Caso de base Alternativa (US$iaflo) (US$Iaf) Costos increamntales de inversin calculados sobre uine base A-ul Retroadaptaci6n de un gasifteador -- 122,392 Prepareci6n, transporte y mnipulacin del combustible -- 15,336 Sub-total -- 137,728 Costos inerenmetales de explotaci6 Combustible Petr6leo combustible en el dep6sito 437,184 43,718 Trasporte del petr6loc combustible 8,960 896 Residuos de madera (en las plazas do car&&) -- 59,040 Combustible para preparaci6n de residuos -- 1,633 Trasporte de residuos de medera hasta el sitio de recolecoi6n -- 20,616 Transprotaci6n de residuos de maera -- 135,853 Mano de obr. Preparaci6n del cobustible -- 2,560 Manejo de la celdera y el gesificetdr no califleada -- 3,840 semi cealificada -- 5,760 Mantenimiento incremental Sistema de gesificador (4X de los Sastos de exportaci6nuaIie) 30,326 Astilladora (41 of ceapox/afo) -- 3,800 Sub-total 446,144 308,042 TOTAL 446,144 445,770 VIA (con respecto al caso de base) 2,070 TRF (con respecto al caso do base) 12X Perlodo de amortinaci6n 6.2 yr Puentt: Cuadros 4.7-4.91 Estimecionos de la misi6n. - 66 - Cuadro 4.11' ANALISIS BCONOMC00 DE LAS ALTERIATIVAL DE EERGIA DE LA FABRICA HACIONA DE LICORES Castficador Factor de Contenldo coaQ Costos ConversOln Local Casa de base Alternativa zcon6dmca (X) (USg/affo) (uS$iallo) Costos Incromentales de lzversi6n caleulads saobre una base anual InstalacO6n del gasLficador 0.95 25 -- 120,862 Preparacin, transporte y manlpulacl6n del combustible 0.95 10 -- 15,260 Sub-Total 11 136,122 Costos lncromentales de operacl6n Combustible Petr6leo combustible en *1 d*p6sito 0.68 100 299,128 29,913 Transports del petr6leo combustLble 0.87 100 7,778 778 Residuos de maders (en plazas de carga) 0.88 100 -- 51,95S Combustible para preparacl6n de residuos 0.50 100 -- 809 Transporte de resLduos basta el lugar de recoglda 0.87 100 __ 17,895 Transporte de residuos de mader: 0.87 100 -- 117,925 Mano de obra Preparacl6n de combustlble 0.75 100 -- 1,920 Manejo do caldora y silficador no calLficada 0.75 100 - 2,880 semi califlcada 0.90 100 - 5,760 M4ntenimiento Lacremental Slstema de gaslfMeador (94t de los gastos de capitallaf1o) 0.95 50 -- 29,567 Astllladora (4X de los gastos de capital/aflo) 0.95 S0 -- 3,705 Sub-total 306,906 263,108 TOTAL 306,906 399,230 VIA (con respecto al caso de base) (481,486) TRE (con respecto el c"so do base) negative Perfodo de amortisocl6n > 12 yr Fuente; Cuadro 4.10 EstlmsacLones de la misl6n. 4.34 La inversion en el gasificador es s6lo una alternativa de equilibrio para los empresarios privados, que produce una rentabilidad negativa si el valor del precio econ6mico (precio sombra) se sustituye por el precio de mercado. Para revertir las conclusiones del analisis econ6mico seria necesario que los precios del petr6leo combustible aumentaran en un 30% por sobre los precios CIF de importacion vigentes en mayo de 1988. Conclusion 4.35 El uso de una tecnologia importada de gasificaci6n para la retroadaptaci6n de calderas en industrias de escala mediana a grande no constituye una opci6n interesante en vista de los precios actuales de los productos de petr6Leo. - 67 - Generacion de energia termica industrial en gran escala: Industria Nacional de Cemento DescriRcion 4.36 La Industria Nacional de Cemento (INCSA) es la mAs grande de las dos fdbricas de cemento de Costa Rica y, a diferencia de la segunda, as de propiedad estatal. La produccion de cemento de Costa Rica esta repartida entre las dos empresas de mutuo acuerdo. Originalmente la planta de la INCSA funcionaba enteramente con petr6leo combustible. Habida cuenta de que la energia es una cuestion importante para esta industria (los costos en concepto de energia representan alrededor del 30% de los costos variables de produccion), en 1987 se adapt6 el sistema para que funcionara con coque de petr6leo, cdscaras de nuez de palma y mazorcas de maiz. La instalacion, financiada por la USAID, incluia quemadores de combustible pulverizado en el horno de calcinacion previa y en los silos, las correas transportadoras y los molinos. La llama del combustible pulverizado del horno de calcinaci6n sigue estando reforzada por un quemador de petr6leo combustible, principalmente para asegurar su estabilidad, en tanto que el horno giratorio utiliza solamente petr6leo combustible. En el cuadro 4.12 se resume el consumo actual de energia de la fabrica. Cuadro 4.121 UTILIZACION ACTUAL DI COMBUSTIBLES IN LA INDUSTRIA NACIONAL DE CEHENTO PEorentaje del consumo total de pro¢eso Combustibles oorSf a de la planta Horno de calcinacA6n Petr61eo previa combustible 141 Biomna o coque do petr6loo 22S Horno gJratorLo Petr6leo combustible 641 Totalt 0OOX Puente; INCSA. Hipotesis 4.37 Para el caso en estudio se analizan tres alternativas: a) En ol cAfso de base se utiliza s61o petr6leo combustible. Esa era la situaci6oh en la INCSA antes de la instalacion del horno de calcinaci6n previa en 1987. b) La alternativa 1 reprosenta la situacifn actual descrita anteriormente. - 68 - c) La alternativa 2 supone la realizaci6n de inversiones para la utilizaci6n de residuos forestales como combustible del horno de precalcinaci6n y del horno giratorio. En esta alternativa, el 60% del combustible que se utiliza actualmente en el horno de precalcinaci6n y en el horno giratorio se sustituye por combustible de madera, cosa que es tecnicamente viable sin que haya problemas de estabilidad de la llama. Debido a que el coque de petroleo utilizado en la alternativa 1 es algo mas caro que la lefia, en la alternativa 2 este combustible tambien se reemplaza por combustible de madera. En el Anexo 15 se presenta una descripci6n tecnica de las alternativas. 4.38 El combustible de madera se prepara en la forma descrita en el Capitulo II. Los troncos y las ramas se transportan hasta la INCSA y se descargan y astillan en el terreno en dos astilladoras de 10 toneladas/hr que funcionan 10 horas diarias. En la Figura 4.5 se ofrece una ilustraci6n esque- mAtica del movimiento de materiales. En la alternativa 2, el consumo anual de madera asciende a 70.262 mes/aflo (44.000 toneladas/afto). Diariamente se consumen 213 m3s de madera, que equivalen a la carga de seis camiones de 22 toneladas. Debido a los grandes volOmenes de madera que se necesitan, se pre- sume una distancia media bastante larga de transporte de la madera (180 km). 4.39 Desde luego, el apoyo logistico necesario para suministrar esa cantidad de residuos a la INCSA es muy complejo, lo que significa que la Alternativa 2 lleva incorporado el riesgo de que no haya madera disponible para combustible. Posiblemente se disponga de dos otros combustibles, coque de petr6leo y cascaras de nuez de palma, a precios cercanos a los da la madera combustible. En consecuencia, a fin de reducir el riesgo de que se interrumpa el suministro de madera combustible, los quemadores y el sistema de trituracion sirven para muiltiples combustibles. En los cuadros 4.13 a 4.15 figuran resuimenes de las hip6tesis fisicas y de precios para el caso en estudio. Cuadro 4.13: HIPOTESIS GENERALES PARA EL ANALISIS DE LA INDUSTRIA NACIORAL DE CEMENTO Paramstro Valor Dfas de operacln anuales (dfas/afo) 330 Boras diarias de operaci6n (hrldfa) 24 Produccl6n de cl rquer (tlaio) 364,000 Consumo da enorgfa por tonelada de clfnquer (MJ/t) 3,600 Consumo anual de energfa (WJIafio) 1.31 x 108 Capacidad de uso de combustible de horno de precalcinaci6n (porscentaje de la capacidad tital de uso de combustible) 361 uente: INCSAi Estlmaciones de ia misi6n. - 69 - 2. Inclined . Wood chips store belt convuvur and losing system 4. Chipper 5. Horizontal belt conveyor 6. Manual 7 . Chipper feed store 8. Motor shovel 9. Main wood store Pitura 4.5: Movimiento 4t materiales an la INCSA 1) Almac6n de astillas de madera 2) Correa transportadora inclinada 3) Sistema de trituraci6n y dosificaci6n 4) Astillatora 5) Correa transportadora horizontal 6) Operaci6n manual 7) Almac6n de material para la astilladora 8) Pala a motor 9) Almac6n principal de madaras - 70 - Cadro 4 14Ls 8SPOTESIS ESPECIFICAS PAR EL M4AL8I8 DE LA INDUSTRIA NACIONAL DE CEHENSO Caso de bass Alternativa I Alternativa 2 Porcentajo do petr61eoo combustlble on: P ocalGLeador 100X 40X *0X Horno glratorLo 100X 100X 401 Poroentaje de ener:fa del austituto del petrloeo 0X 22X 601 Capacidades de uso de coeabustLble Precalcnlador C6scara de nues de palm (tlhr) -- 2 2 Coqu d petr61eo (t/hr) -- 2 2 Roesduos de madera (wSsIhr) -- -- 3 Horno glratorio: Petr6leo combustible (llhb) Realduos de madera (Sas/hr) -- -- 15 Consume anual do combustible Petr6loo oowbustlble (Cheflo) 32,686,455 25,626,181 13,074,582 Cisaras de nues de palm& (t/aflo) -- 8,000 8,000 Coque de petr6leo (t/afio) -- 4,585 -- Rosiduos de madera (m3s/alo) -- 70,262 Fuents; INCSA1 Estimaciones de Is misi6a. Cuadro 415s HIPOIESIS SOBRE PRECIOS DEL COMBUSTIBLE PARA EL *ALISIS DE LA INDUSTRIA NACIONAL DE CEMENSO DLtono_o Costo Precle Costo hasta la Finanlero FlnancLoro UnitarLo Combustible plant& del transporeo en la de la energa hosts la planta planta en el torreno (km) (US$IMJ) Petr6leo combustible 6 0.00301 $11 0.150 $11 0.00373 C6saaras de nues de palms 182 18.20 $It 25.20 $It 0.00152 Coque de petr6leo 182 18.20 $It 75.50 $It 0.00230 Residuos de madera 180 11.20 $/sm3 17.20 $ISm3 jI 0.00185 nI Incluys el costO de preparaci6n do los residuos de madera, de US$1,241m3s. ZYntea Anexo 11. AnAlisis financiero y economico 4.40 En el Anexo 15 se estima que las inversiones necesarias para la8 alternativas 1 y 2 son de 299.000 y 1.180.000 d6lares de los EE.UU., respectivamente. Sobre la base del costo efectivo de la retroadaptaci6n del precalcinador efectuada en 1987, el componente local de la inversi6n de capital se estima en un 25%. Con un mantenimiento adecuado, los sistemas de combustible s6lido deberian durar 15 aflos. - 71 - 4.41 En los cuadros 4.16 y 4.17 figuran andlisis financieros y econ6micos de las diversas opciones. Los resultados calculados confirman que la instalaci6n del precalcinador fue una decisi6n sensata, e indican que un tipo similar de inversi6n para convertir el horno giratorio a un tipo de horno de combustible m4ltiple seria muy rentable tanto desde el punto de viLra ecor.6mico como financiero. En el caso del analisis financiero, las tasas de rer,tabilidad internas son muy superiores al 100%; las tasas de rentabilidad econ6mica del 66%, aunque son en todo caso muy elevadas, no alcanzan los niveles de la rentabilidad financiera debido a que los impuestos a los productos de petr6leo interfieren entre los precios del mercado y los precios de eficiencia. ,Cuadro 4,16 ANALISIS PWRANCIERO DE LAS ALTUNATIVAS ENERGETICAS DE LA INDUSTRIA NACIONAL DS CEMENTO Caso de base Alternativa 1 Alternativa 2 (USSIaho) (US$/affb) (us$laf6o) Costos de inversAin Lnorementales calculados sobre una base *nusl -- 43,900 173,223 Sub-total -- 43,900 173,223 Costos inorementales de operaci6n Combustible Petr6leo combustible en el dep6sito 4,794,013 3,758,507 1,917,605 Transporte del petr6leo combustible 98,257 77,033 39,303 CAscaras de nues de palms en Quspos -- 56,000 56,000 Transporte de las cAscara. de wuas de palmn -- 145,600 145,600 Coque de petr6leo en Puerto Ltn6n -- 262,768 Transporte del coque de petr6Aeo -- 83,452 -- Residuos de madera en el terreno -- -- 340,772 Transport. do los residuos de sadera hasta el lugar -- -- 45,741 de recogida Transporte de los residuos do madera -- -- 784,128 Combustible para astilladora y correa transportadora -- 9,766 Meno de obra Preparacl6n y manipulaci6n del combustible Semi calificada -- 1,920 3,840 No callficada -- -- 10,240 Costo incremental de manteni-ento (52 de la capex) -- 14,950 58,990 Subtotal 4,892,270 4,400,230 3,411,986 TOTAL 4,892,270 4,444,130 3,585,209 VNA (cm respeoto al caso de base) 3,130,451 9,163,054 TRF (con respecto al "aso de base) 1652 125S Perfodo do aortizacidn (con respecto 1 easo, de base) 0.6 yr 0.8 yr VNA (con respecto a la Alternativa 1) 6,032,603 TRF (con respecto a la Alteonativa 1) 1122 Perfodo de amortisaoin (con respecto a la Alternativa 1) 0.9 yr Fuents: Cuadros 4.13-4.15; Istimaelones de la misi6. - 72 - Cuadro 4.17: ANALISIS ECONROKOO DE LA8 ALTERNATIVAS ENERGETICAS DE LA INDUSTRIA NUCSONAL DE C3MENT Faetor de Contenido Casa de ConversiOn Local Base Alternativa 1 Alternativa 2 Econ6mioa (X) (U8$/aflo) (Us$Iaf6o) (US$Iaf6o) Costos de invorsi6n Lncrementales calculados sobre una base anual 0.95 25 -- 43,352 171,058 Sub-total -- 43,352 171.058 Costos de operaci6n incrementales CombustLbles Petr6leo combustible en el dep6sito 0.68 100 3,280,135 2,571,626 1,312,054 Transporte del petr6loo combustlble 0.87 100 85,290 66,868 34,116 Chscaras de palma de fues en Quepos 0.95 100 -- 53,200 53,200 Transports de ciscaras de palm de nues 0.87 100 -- 126,386 126,386 Coque de petr6leo en Puerto Lidmn 1.00 100 __ 262,768 __ Transporte de coque de petr6leo 0.87 100 -- 72,440 -- Residuos de madera on el terreno 0.88 100 -- -- 300,020 Transporte de reslduos de madera hasta el lugar de recoleccin 0.87 100 -- -- 399705 Transport. de residuos de madera 0.87 100 -- -- 680,652 Combustible para astilladora y corrta transportadora 0.54 100 -- -- 5,296 Mano de obra Preparaci6n y macJo del combustible Semi calificada 0.90 100 -- 1,728 3,456 calificada 0.75 100 -- -- 7,680 Cost* de matenLaIonto incremental (52 de la capox) 0.95 50 -- 14,576 57,515 Subtotal 3,365,425 3,169,592 2,620,081 TOTAL 3,365,425 3,212,943 2,791,139 VNA (con respecto al caso de base) 1,095,888 4,134,853 TRE (con respecto al caso de base) 69X 66X Perfodo do amortizaci6n (con respecto al caso de base) 1.5 yr 1.3 yr V-A (con respecto a la Alternativa 1) 3,038,964 TRE (con respecto a la Alternativa 1) 661 Perfodo do amortizaci6n (con respecto a la Alternativa 1) 1.5 yr Fuentes Cuadro 4.161 EstLmaclones de la misOn. 4.42 Analisis de sensibilidad. Debido a la magnitud del plan de inversiones y de recogida de residuos propuesto para la Alternativa 2, se exploraron los factores de riesgo del proyecto. En los cuadros 4.18 y 4.19 se resume un analisis de sensibilidad de los resultados de la INCSA respecto de tres parAmetros principales: el costo de produccion de los residuos, el costo del petr6leo combustible y el costo de inversi6n de la retroadaptaci6n. El analisis de sensibilidad financiera revela que un empresario privado podria experimentar una baja de los costos del petr6leo combustible del 21% y, no obstante, seguir obteniendo utilidades de la conversi6n del horno giratorio a horno de lefla. Sin embargo,las cifras sobre sensibilidad economica son las mAs importantes, especialmente si se considera que la INCSA es de propiedad estatal. Desde el punto de vista econ6mico, la inversi6n considerada para la alternativa 2 dejaria de justificarse si el costo - 73 - econ6mico del petr6leo combustible disminuyera en un 14% respecto del precio paritario de importacion CIF de mayo de 1988 que se supuso en los analisis anteriores. Los precios paritarios de exportacion FOB ya son inferiores a ese nivel. Cuadro 4.18: SENSIBILIDAD DEL ANALISIS PI#ANCIERO DE LA INCSA Porcentaje Variables Valor critico de Cambio Altdrnativa 2 con resoecto al caso de base Precio de la madera en la plaza de carga (US$/m3s) insensible Precio del petr6leo combustible on el dep6sito (US$11) 0.079 (462) Costo de inversi6n (US$) insensible Alternativa 2 con resoecto a la Alternativae 1 Procio de la madera en la plaza (US$1m3s) 6.16 272 Precio del petr6leo combustible en el dep6sito (US$/1) 0.116 (212) Costo de LnversiOn (US$) 1,514,664 28S Fuente: Cuadro 4.16, Estimaciones de la miai6n. Cuadro 4.19: SENSIBILIDAD DEL ANALISIS ECONOMICO DE LA INCSA Porcentaje Variables Valor crftic. de cambio Alternativa 2 con resoecto al caso de base Precio de la made a en la plaza de carga (US$1Ns) 6.23 462 Precio del petr6leo combustible en el dep6sito (US$11) 0.122 (292) Costo de inversi6n (US$) 1,492,845 33X Alternativa 2 con resvecto a la Alternativa 1 Procio de la madeEa en la plaza de carga (US$11es) 5.64 32X Precio del petr6leo combustible en el dep6sito (US$11) 0.127 (14X) Costo de inversi6n (US$) 1,321,810 182 Fuentej Cuadro 4.17: Esti-aciones de la misin. Conclusion 4.43 La viabilidad econ6mica de la conversion de instalaciones en gran escala qua utilizan calor directo a sistemas de combustidn de residuos de madera depende de los precios del petr6leo combustible. Las inversiones propuestas para la INCSA no pueden justificarse desde el punto de vista de la planificaci6n nacional mientras Costa Rica siga siendo un exportador neto . 74 - de petr6leo combustible. Un artlisis detallado de la factibilidad de la conversi6n propuesta para la INCSA se justificaria si esa situaci6n cambiara en el futuro debido a un aumento de la demanda de petr6leo combustible para la generacion de energia eldctrica, la reestructuraci6n de la lista de productos de la RECOPE, o a un alza sustancial de los precios mundiales del petroleo combustible. L/ jL En el Anexo 11 se examinan esas posibilidades. - 75 - V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Resumen 5.1 Se ha determinado que la exportaci6n de carb6n vegetal es una opci6n tecnicamente factible y econ6micamente viable de utilizaci6n de residuos, siempre v cuando pueda aplicarse un sistema aceptable desde el punto de vista ambiental que permita asegurar la disponibilidad de residuos en el largo plazo. El atractivo econ6mico de otras dos opciones tecnicamente factibles: (a) La sustituci6n del petroleo combustible en la produccion de calor directo (combustion directa) para usos industriales; y (b) La sustituci6n del petr6leo combustible en la retroadaptaci6n de calderas pequefias mediante la utilizacion de gasificadores de fabricaci6n local; se basa en ciertas presunciones acerca del futuro equilibrio de la oferta y la demanda de petr6leo combustible refinado en el pais. Las presunciones y las perspectivas generales respecto de las tres opciones se resumen en las secciones siguientes. 5.2 Se identificaron asimismo dos posibles metodos de manejo y oxplotaci6n comercial sostenibles de los recursos forestales: (a) Corta por entresaca selectiva 6ptima; y (b) Corta por fajas. Ninguno de esos metodos tiene un historial en Costa Rica, aunque los esfuerzos realizados en ese sentido por otros paises en forma experimental (p. ej., en el Per4) aparentemente han tenido exito y se estima que pueden adaptarse a las condiciones locales. Si se aplicaran practicas de corta sostenibles en las zonas Norte y AtlAntica, se dispondria anualmente de entre 206.000 y 495.000 m3 s6lidos en las plazas de carga, a un costo financiero que oscilaria entre 3,80 y 4,85 d6lares de los EE.UU. por m3 s6lido (entre 6,13 y 7,82 d6lares por tonelada seca al aire). El metodo preferido de evacuaci6n de residuos es el tractor rodado acoplado a un carro o sulky. 5.3 Se determin6 que aunque habia actualmente en varios sitios una buena cantidad de residuos derivados de la limpieza de terrenos, estos eran un recurso de duracion limitada y que no se prestaban para la fabricacion de carb6n vegetal de calidad de exportaci6n. Es igualmente desaconsejable basar un proyecto en las actividades de limpieza de terrenos en curso. Con arreglo a la Ley 7032 y al Decreto de Emergencia, toda limpieza de terreno forestal debe contar con el permiso correspondiente de la DGF y debe realizarse en terrenos de comprobada vocaci6n agricola. Como la gran mayoria de las tierras forestales actualmente sometidas a limpieza no se ajustan a ninguno de estos criterios, esa actividad os ilegal y contraria a la politica del Gobierno. - 76 - Opciones de utilizacion de residuos Exfootaci6n de carb6n vegeta 5.4 El examen de la viabilidad de exportar carb6n vegetal producido a partir de residuos se justific6 por dos razones: (a) La demanda interna de carb6n vegetal es reducida y ya esta satisfecha mediante los metodos tradicionales de produccion, que no contribuyen apreciablemente a la deforestacion; (b) Existen mercados externos para el carb6n vegetal de calidad, que son mas lucrativos que los identificados previamente cuando se intent6 la exportacifn entre 1984 y 1985. 5.5 El analisis de un sistema modelo de produccidn y transporte revela que la exportaci6n a los mercados de Europa occidental o los Estados Unidos de carb6n vegetal grueso producido sobre la base de residuos forestales, es una empresa viable desde el punto de vista financiero y econ6mico. Los mejores resultados se obtienen con la exportacion a Europa occidental, donde el margen de utilidad sobre el precio de oferta CIF o FOB se aproxima al 30%. Esa conclusi6n se mantiene con respecto a una serie de costos de producci6n y densidades plausibles del carb6n vegetal. Las normas de calidad pueden cumplirse mediante la producci6n a partir de residuos de las principales especies sujetas a explotaci6n comercial. La tecnologia preferida de carbonizaci6n son los hornos de ladrillo Colmena, cuyo uso ya ha sido promovido en Costa Rica por el ICAITI. Sustituci6n del petr6leo combustible en la industria 5.6 Industrias gegueftas.La instalaci6n de gasificadores de fabricaci6n local alimentados con residuos de madera es una tecnologia interesante para las industrias pequefias que actualmente utilizan petr6leo combustible para la generaci6n de calor directo o vapor para procesos. El analisis del gasificador del ITCR que existe en Pretensados Nacionales, S.A., arroj6 una tasa de rentabilidad del 90% para el empresario. 5.7 El anAlisis econ6mico de la misma instalaci6n tambi6n produjo resultados favorables, pero revel6 una marcada sensibilidad a los precios del petr6leo combustible. En el presente estudio los precios econ6micos del petr6leo combustible se basan en los costos CIF, y se presume que el exceso de oferta interna de petr6leo combustible C sobre la demanda desaparecera a medida que este se utilice cada vez mas para la producci6n de energia electrica. Si se fijara un precio paritario de exportaci6n FOB para el petr6leo combustible, la retroadaptaci6n del caso en estudio probablemente resultaria marginal desde el punto de vista econ6mico (es decir, una vez deducidos los impuestos y efectuado el ajuste por gastos iniciales). En consecuencia, lo que ocurra en el futuro en el mercado interno del petr6leo, asi como las fluctuaciones de los precios internacionales, determinardn la prioridad que se asigne a los sistemas de concesi6n de permisos y de - 77 - transferencia de tecnologia que se establezcan con el ITCR. En cualquier caso, la utilizacidn neta de residuos sera escasa debido a que la demanda de energia es reducida en cada sitio en particular. 5.8 Industrias medianas. Las industrias medianas cuya demanda de calor para procesos es superior a lMtW no se prestan, en su estado actual de desarrollo tecnol6gico, para una readaptaci6n con gasificadores de fabricaci6n local. Un modelo financiero y econ6mico de una caldera de la Fabrica Nacional de Licores indica que el aumento de los costos que significa la importaci6n de equipos de gasificaci6n, supera cualquier economia de escala. Las perspectivas de una sustituci6n en gran escala del petr6leo combustible por residuos de madera en esas industrias son escasas. 5.9 Industrias en gran escalaLos anAlisis se centraron en la Industria Nacional de Cemento (INCSA), el mas grande consumidor industrial individual de Costa Rica. La conversi6n del horno giratorio de la fabrica es tecnicamente viable mediante la preparaci6n adecuada del combustible de madera y la combusti6n directa de este, y reduciria el consumo de petr6leo combustible del 78% al 40% del consumo total de energia. Las conclusiones de las evaluaciones financieras y econ6micas son similares a las del anAlisis de las industrias pequefas. La retroadaptaci6n seria marginal si los precios del petr6leo combustible bajaran en un 14% en terminos econ6micos, e igual cosa sucederia si esos precios se fijaran en terminos FOB en lugar de CIF. 5.10 Como la evaluaci6n econ6mica no ofrece indicaciones clara ni a favor ni en contra, la decisi6n de invertir en la INCSA deberA basarse en una evaluaci6n de los riesgos relativos de disponibilidad que presenta cada combustible considerado como alternativa (petr6leo combustible, coque de petr6leo, nuez de palma, y residuos de madera). La utilidad de las inversiones que se realicen para una retroadaptaci6n determinada llegarA al mAximo si el disefio t6cnico permite el cambio de un combustible a otro. ComRaraci6n de las opciones de utilizaci6n de residuos 5.11 Con objeto de que hubiera un mecanismo para el establecimiento de prioridades respecto de la utilizaci6n de residuos, se calcul6 la ganancia neta econ6mica de las distintas opciones de utilizaci6n de los residuos forestales. La ganancia neta de los residuos en el bosque (ganancia in situ) es analoga al valor de la madera de un Arbol en pie. Los valores calculados se indican en el cuadro 5.1. - 78 - Cuadro 5.1 GANANCIA NETA EOOWOMICA DE LOS RSIDUOS FORESTALES (USSI.3) Uso de Los Valor Costo de producci6n Ganacia neta. Residuos Crftico do residuos Al on el bosque Materiales de carb6n vegetal bl 15.31 3.27 12.04 Sustituto del petr6leo combustible industrial £1 6.23 4.27 1.96 4/ En laz plazas de carga. bl Para la exportaci6n FOB de la produccAin de carb6n vegetal a Europa. c/ En la INCSA. Fuente: Cuadros 3.4, 3.9, 4.171 Anexo 11J Estimaciones do la misi6n. 5.12 La mayor ganancia neta de los residuos destinados a la producci6n de carb6n vegetal sugiere que esa es la utilizaci6n de residuos de mas alta prioridad. No obstante, la regla en materia de selecci6n de proyectos, cuando no hay limitaciones de capital, es la aceptaci6n de todos los proyectos que arrojen un valor actual neto positivo (o, en terminos equivalentes, una tasa diferencial de rentabilidad mayor que la tasa de actualizaci6n). La utilizaci6n para fines industriales se excluye s6lo en la medida en que compite con la producci6n de carb6n vegetal por la misma fuente de residuos (exclusividad mutua). Esta situaci6n podria presentarse en Costa Rica debido a que se prev6 una lenta difusi6n de las practicas de manejo forestal sostenible. Por ejemplo, un mercado de exportacion de carb6n vegetal de 1.000 toneladas al mes (si ello ocurriera alguna vez) consumiria alrededor de 80.000 m3s/atfo de residuos de madera. Ello representa un porcentaje considerable (39%) de la disponibilidad total estimada de residuos si en todos los terrenos forestales adecuados se practicara la corta selectiva 6ptima. 5.13 Es igualmente interesante comparar las cifras relativas a los residuos "en pie" con los valores de la madera utilizada para fines distintos de la energia. La madera de pequehfas dimensiones por lo general obtiene un precio de mercado de entre 14 y 20 d6lares de los EE.UUW. por m3 s6lido, cifra superior al valor fijado para los materiales con que se fabrica el carb6n vegetal. La comparacion confirma la conclusi6n a que se lleg6 anteriormente de que los residuos deben utilizarse con fines de energia s6lo una vez que se han agotado las oportunidades de utilizarlos con fines distintos de la energia. Como punto de referencia, se fija un valor a la lefa de entre 2 y 4 d6lares de los EE.UU. a nivel de la explotaci6n forestal. - 79 - Provecto Riloto de manejo y aprovechamiento forestal integrado Raz6n de slr 5.14 La incapacidad de asegurar una disponibilidad constante y a largo plazo de residuos forestales representa un riesgo importante para cualquier plan de utilizacion de residuos que se proponga, con excepci6n de los gasificadores de fabricacion local, dobido a la poca cantidad que demandan. La disponibilidad de residuos para empresas en gran escala, como la exportaci6n de carb6n vegetal, s6lo queda asegurada mediante la creaci6n de vinculos con las actividades de explotaci6n forestal sostenible. Como esta prActica casi no existe en Costa Rica, s6lo puede preverse una actividad de utilizaci6n de residuos en el contexto de un proyecto nuevo o piloto de manejo forestal como el que aqui se recomienda. 5.15 Una do las principales conclusiones de este informe es que hay falta de conocimientos sobre sistemas de manejo (aprovechamiento) forestal sostenible en todos los niveles: silvicultores profesionales, taladores, campesinos y grandes terratenientes. Antes, y en gran medida tambien ahora, los bosques no protegidos ostaban abiertos a la explotaci6n para la obtenci6n de utilidades a corto plazo y, en Oltimo termino, al agotamiento de los recursos. Al dictarse el Decreto de Emergencia de 1987, qued6 demostrada la voluntad politica de modificar ese estado de cosas y de dar la importancia debida al manejo sostenible de los recursos forestales. 5.16 El uso actual de los productos forestales no es 6ptimo, y el uinico producto final importante es la madera de grandes dimensiones. Se propone incluir entre las actividades del proyecto piloto la promoci6n de una mayor variedad de productos, desde madera hasta carb6n vegetal. La promoci6n simultanea de la integraci6n de los duetfos de los recursos y de los procesadores de los productos es un elemento necesario de la estrategia. 5.17 La asistencia estaria dirigida a dos grupos diferentes de beneficiarios. Las agrupaciones de campesinos requeriran asistencia tecnica de corto y de largo plazo, que incluya metodos de manejo forestal y t6cnicas empresariales en general. Es probable que se necesite asistencia para la iniciaci6n de las actividades y en materia de capital de trabajo. Los grandes terratenientes, por otra parte, s6lo requeririan asistencia en forma de cursos practicos y consultorias de corto plazo de caracter tecnico. Objetivos 5.18 Los objetivos del proyecto integrado de manejo y explotaci6n forestal propuesto serian los siguientes: (a) Ayudar a la reducci6n de la deforestacion en Costa Rica demostrando la factibilidad econ6mica y tdcnica de una manejo forestal sostenible; - 80 - (b) Difundir conocimientos y experiencia en materia de manejo forestal sostenible en Costa Rica y, en una escala mas amplia, en la region de Centroamerica; (c) Confirmar la validez de la regeneraci6n natural intervenida como alternativa de desarollo forestal, que coexiste con la reforestaci6n; (d) Reforzar la capacidad de las instituciones locales en materia de manejo forestal y desarrollo de las industrias forestales mediante la participacion de las organizaciones locales de investigaci6n, capacitaci6n y asistencia tecnica; y (e) Aumentar al maximo las rentas y los ingresos de divisas derivados de la explotaci6n forestal mediante la promoci6n de una mayor variedad de productos forestales y la expansi6n del procesamiento local del valor agregado. Actividades 5.19 Entre las actividades orientadas a lograr los objetivos seflalados anteriormente se cuentan las siguientes: (a) Establecimiento, gesti6n y explotaci6n de unidades forestales; (b) Instalacion y manejo de aserraderos fijos o m6viles; (c) Producci6n de carb6n vegetal de exportaci6n a partir de residuos; (d) Extracci6n de residuos para la substituci6n de Petroleo combustible en industrias de menor escala. (e) Desarrollo del mercado y comercializaci6n de los productos forestales finales; (f) Creaci6n y gesti6n de empresas rurales en general; y (g) Estudio, vigilancia y difusi6n de los resultados de las actividades antes mencionadas. Organizaciones 5.20 Locales.A nivel local existen amplias capacidades de investigaci6n forestal en el CATIE, asi como tambien en instituciones de conservaci6n como el TSC. El ITCR posee amplia experiencia en lo que se refiere a sistemas de explotaci6n forestal, y suministr6 gran parte de los datos en que se basan los diversos modelos de sistemas de recuperaci6n de residuos que se presentan en este informe. El ICAITI tiene un buen historial establecido en cuanto a construccidn de los hornos recomendados para la fabricaci6n de carb6n vegetal, y a capacitaci6n de los operadores de los mismos. - 81 - 5.21 Extranjeras.Probablemente se requeriria la asistencia de personal extranjero de una organizaci6n de asesoramiento con experiencia en administracion general de proyectos, manejo de recursos forestales, e industrias rurales. Para ingresar con dxito en el mercado de exportacion de carb6n vegetal, so requieren conocimientos especializados en materia de operacion de grandes baterias de hornos, control de calidad, envasado, y ampliacion de mercados en el extranjero. ParticiRacifn de donantes 5.22 El proyecto titulado "Recursos Forestales para un Medio Ambiente Estable"(FORESTA), patrocinado por la USAID, comprende la mayoria de los componentes anteriormente propuestos. Actualmente el proyecto se encuentra en una etapa temprana de ejecuci6n y se esta trabajando con agrupaciones de campesinos dueftos de tierras en las zonas forestales limitrofes que circundan el Parque Nacional Braulio Carrillo. 5.23 La produccion de carb6n vegetal podria integrarse con facilidad al diseoio del proyecto, a condicion de que las unidades forestales tengan un tamato adecuado para sustentar una operacion de procesamiento de residuos orientada a la exportacion, y quo las agrupaciones de campesinos puedan demostrar suficiente credibilidad frente a los compradores internacionales. Como se sefial6 en el Capitulo III, el requisito fundamental para ingresar al mercado del carb6n vegetal para barbacoas no es el volumen total de produccion sino el hecho de poder ofrecer un producto de calidad en forma regular en el largo plazo, a un precio razonablemente competitivo. Una produccion inicial de tan s6lo 100 toneladas al mes podria resultar perfectamente aceptable para los compradores. Ello representa la produccion de una o dos baterias de hornos que podrian construirse con una inversi6n de capital inferior a 25.000 d6lares de los EE.UU. En esta cifra no se incluyen los gastos complementarios necesarios para la evacuaci6n de los residuos y las actividades de gesti6n y capacitaci6n, ademas de los demas gastos ya absorbidos por el proyecto FORESTA. 5.24 Algunos grupos pertenecientes a Ejido, una cooperativa de una comunidad rural de Veracruz, Mexico, lograron iniciar la exportacion de carb6n vegetal a pocos meses de iniciar las operaciones, con la asistencia tecnica prestada por la USAID en Mexico D.F. Es dable suponer que, llegado el momento, esa asistencia tecnica podria facilitarse a Costa Rica mediante arreglos de viajes de estudio y consultorias. Cabe observar, sin embargo, que la exportacion de carb6n vegetal de Mexico se basa en el raleo, la conversion de bosques y la reforestacion de los rodales de frondosas existentes que se encuentran en grandes secciones contiguas de bosque. Las condiciones previas para la recuperacion de residuos parecen, pues, ser mas favorables que en el caso de Costa Rica. 5.25 AdemAs del proyecto FORESTA de la USAID, existen amplias oportunidades de ejecutar otros proyectos financiados por donantes en otras partes del pais, que hagan hincapi6 en el manejo forestal y la regeneracion natural de los bosques. Los resultados apreciables y la recuperacion de la inversion se producen a mucho mas largo plazo quo en el caso de las medidas - 82 - de reforestaci6n/forestaci6n, lo que explica tal vez por qu6 los donantes ban mostrado hasta ahora preferencia por los planes de plantaci6n de Arboles. Riesgos ambientales 5.26 Tan pronto como se crea un mercado para los productos considerados hasta el momento como residuos, 6stos se convierten en producto secundario. Ello significa que existe tambien la posibilidad de que el producto secundario se convierta en producto principal. Por consiguiente, el principal peligro de que la promoci6n de la utilizaci6n de residuos forestales tenga 6xito en Costa Rica reside en que las entidades que participan en la produccion de residuos tal vez no se limiten a los residuos derivados de las operaciones de madereo, sino que inicien actividades de explotacion orientadas exclusivamente al mercado de la energia (sea que se trate de carb6n vegetal para exportacion o de lefa para usos industriales). Ello puede dar lugar a una deforestaci6n descontrolada, porque la evidencia empirica de los precios indica que la madera que se corta directamente para fines de energia puede ser casi tan barata como los residuos que se derivan de las operaciones de madereo (PNUD/Banco Mundial 1987). 5.27 Dada esta situaci6n, no es dificil imaginar sus efectos probables on un predio boscoso en que se produce madera para fines de energia. Al comienzo, se evacuardn los residuos que se hallen muy pr6ximos al horno o los hornos en que se fabrica carb6n vegetal, o al punto del camino donde se realiza la recogida. Sin embargo, tan pronto como se agoten esos residuos convenientemente situados, resultara mas barato cortar los Arboles cercanos que adentrarse mucho mas en el bosque a buscar residuos. Es probable que se produzca entonces un circulo cada vez mas amplio de deforestacion alrededor del horno o del punto de recogida a la orilla del camino, que posiblemente se extienda hasta que toda la propiedad quede limpia. 5.28 Otra posibilidad de deforestacion causada por la utilizaci6n de residuos forestales sin un control adecuado se deriva del sistema de "transmisi6n", mediante el cual los productores ilegales entregan su madera a los productores autorizados. Si un terrateniente tiene un permiso para suministrar residuos forestales, puede resultarle mas barato comprar madera (de arboles volteados deliberadamente para fines de energia) a sus vecinos que no tienen permisos, que acarrear residuos desde las partes mAs alejadas de su propio predio. 5.29 Aunque la cantidad de tierras que pueden deforestar las empresas exportadoras de carb6n vegetal o productoras de lefia tal vez represente un porcentaje relativamente pequehlo del total de deforestacifn que se esta produciendo, podria de todos modos ser considerable en terminos absolutos. Habida cuenta de la crisis por que atraviesa actualmente la explotacion forestal en Costa Rica y, las graves y con frecuencia irreversibles consecuencias do una ulterior deforestacion, es preciso considerar con cautela cualquier proyecto que pudiera promover la corta de nuevos Arboles. En consecuencia, todo proyecto de utilizaci6n de residuos debera incluir medidas de control severas y eficaces. - 83 - Reduccion de los riesgos ambientales 5.30 Las medidas siguientes, si se aplican eficazmente, ayudaran a asegurar que la utilizaciln de residuos forestales para la producci6n de carb6n vegetal o de lefla para usos industriales promueva un manejo forestal sostenible y no una deforestacion acelerada. Las medidas se formularon con vistas a mantener un equilibrio razonable entre el interes financiero privado y la aceptabilidad social (econ6mica y ambiental). Como ocurre en general con las recomendaciones relativas al medio ambiente, el problema mayor reside en su efectivo cumplimiento. Regulacifn 5.31 Podrian utilizarse varios controles institucionales para reducir al minimo el riesgo de deforestacion como consecuencia de la exportaci6n de carb6n vegetal o del uso de lefla para fines de energia industrial. Se propone la instauraci6n de un sistema de permisos para las actividades relacionadas con la utilizaci6n de los residuos forestales. Conjuntamente con ese sistema, deberia crearse una organizaci6n eficaz de control. 5.32 Permisos. La construcci6n de instalaciones de conversi6n de 2a madera, especialmente hornos para la fabricaci6n de carb6n vegetal (y tal vez, astilladoras de madera y gasificadores) deberia estar sujeta a estrictas medidas de reglamentacion y concesi6n de permisos. Los permisos para cada instalaci6n se concederian uinicamente despu6s de determinar que en los lugares designados para recolecci6n de residuos existen terrenos forestales suficientes para abastecer a los hornos (o a la astilladora o el gasificador) con una cantidad sostenida de madera. Si se aplica eficazmente, el sistema de permisos limitaria el Area de bosques que pudiera ser objeto de manejo deficiente (es decir, corta de Arboles vivos en lugar de recolecci6n de residuos), al limitar la cantidad de madera que puede procesarse para la fabricaci6n de carb6n vegetal o la produccion de energia industrial. No obstante, no podria asegurar que la madera que se procesa a los fines de la energia proviene realmente de los residuos forestales y no de Arboles cortados expresamente con ese fin. 5.33 En virtud de la Ley 7032 (Titulo 4), todo tipo de instalacidn para la industria forestal (incluidos los hornos para fabricacion de carb6n vegetal) debe contar con un permiso otorgado por la DGF. Ello no obstante, muchos (quiza la mayoria) de los hornos que actualmente funcionan en Costa Rica no tienen ning4n tipo de permiso de la DGF. Para poder controlar efetivamente el ndmero de hornos y otras instalaciones y la ubicaci6n de estos, sera necesario reforzar sustancialmente la DGF o facultar a otra institucion para que conceda permisos. 5.34 Cuotas.Cada contrato de entrega de carb6n vegetal o de astillas de madera deberA especificar cuAl es la cuota maxima que puede obtenerse por unidad de tiempo de la propiedad forestal. Al igual que la concesion de permisos para las instalaciones de conversion de la madera, estas cuotas de abastecimiento, si se hacen cumplir estrictamente, reducirian a un nivel . 84 - sostenible la cantidad de madera que puede utilizarse. En el caso del carb6n vegetal para exportacion, la DGF u otra instituci6n deberia conceder permisos de exportaci6n s6lo cuando se cumplen las cuotas establecidas por contrato que se justifican desde un punto de vista ambiental. La Ley 7032 dispone que todas las exportaciones e importaciones de productos forestales deben ser aprobadas por la DGF. 5.35 Las cuotas deben estar basadas en una estimaci6n conservadora del rendimiento mAximo sostenible de la parcela forestal. Si se subestima el rendimiento maximo sostenible, el resultado puede ser la subutilizaci6n econ6mica de la madera. Por el contrario, si el rendimiento se sobreestima, casi saguramente traera como consecuencia la corta de nuevos arboles con objeto de producir residuos suficientes para llenar la cuota. Las cuotas deben revisarse y reajustarse, si es necesario, cada vez que se renegocia un contrato de entrega de residuos, a fin de incorporar la nueva informacion sobre la producci6n efectiva de residuos derivados de la explotaci6n forestal de aprovechamiento sostenible. Control 5.36 Supervisi6n.Se ha seialado que los compradores de residuos forestales (sean 6stos una industria nacional grande o un agente de exportaci6n de carb6n vegetal) deben contar con silvicultores profesionales entre su personal permanente. Estos se encargarian de verificar que el carb6n vegetal o los residuos proceden realmente del predio forestal especificado en el contrato. Tambien se asegurarian peri6dicamente que se esta cumpliendo el plan oficial de aprovechamiento del predio. Para reforzar aun mAs la vigilancia ambiental, podria exigirse al comprador de residuos forestales que presentara a la DGF un informe peri6dico (anual, por ejemplo) sobre el manejo forestal de cada una de las propiedades a las que se compraron los residuos. 5.37 Es muy probable que el profesional en cuesti6n se viera envuelto en un conflicto de intereses, ya que si aconsejara detener el suministro de residuos podria poner en peligro el negocio de su empleador y, por consiguiente, su propio empleo. Tal vez fuera posible adoptar disposiciones en el sentido de que la contrataci6n y el despido estuviesen sujetos a la aprobaci6n de un tercero calificado, como un donante bilateral, una comisi6n gubernamental encargada del medio ambiente, o una ONG de renombre. 5.38 Tambien podria preverse un sistema de consultores forestales autorizados. Se exigiria por ley a los exolotadores forestales o a los duefos de las tierras forestales que contrataran a un consultor forestal autorizado para que diseflara un plan de manejo forestal; el consultor estaria encargado tambi6n de vigilar su adecuado cumplimiento. La funci6n de esos consultores seria analoga a la de los contadores autorizados. La DGF tendria que elaborar un sistema de verificaci6n al azar de la labor realizada por los consultores forestales autorizados. 5.39 Supervisi6n I cumplimiento obligatorio. La funci6n qua cumplirian esos consultores forestales internos o a contrata seria la de complementar, mds bien que reemplazar, las funciones ordinarias de control de la - 85 - explotacion forestal que cumple la DGF. AMn partiondo de la base de una industria de utilizaci6n de residuos oficaz y autoregulada, el fortalecimiento institucional de la DGF (o un organismo equivalente) es importante por las razones siguientes: (a) Para quo la utilizaci6n de residuos forestales sea sostenible en el largo plazo as necesario quo las prActicas de explotaci6n y de manejo forestal sean igualmente sostenibles, lo que requiere, a su vez, un control institucional eficaz. (b) La DGF es legalmente responsable del otorgamiento de permisos para hornos y otras instalaciones de conversion de la madera, asi como para las exportaciones de carb6n vegetal. (c) Si la DGF aplica esas medidas eficazmente, ello constituiria en parte un seguro contra cualesquiera deficiencias de la supervision sobre el terreno. 5.40 Como la DGF estA actualmente sobrecargada de responsabilidades en relaci6n con sus recursos, cualquier nuevo proyecto (incluso de utilizaci6n de residuos forestales) quo aumente la carga de trabajo de la DGF debert compensarse con un aumento de sus capacidades. 5.41 La tarea mas dificil a ese respecto es determinar en qu6 forma puede fortalecerse adecuadamente a la DGF. Algunos observadores independientes en Costa Rica estiman que la DGF esta tan debilitada quo debe reemplazarsela por una o mas organizaciones, tales como un instituto forestal aut6nomo (del estilo del ICE, la entidad de servicios electricos). Otros sostienen que el acceso a suficiente financiamiento, equipo, capacitaci6n y otros insumos, unido a una direcci6n firme, podrian hacer de la DGF una instituci6n de manejo forestal eficaz. Un analisis a fondo de las estrategias necesarias para superar las debilidades de la DGF et& fuera del ambito del presente estudio. Costos del control de la exRlotacifn forestal 5.42 Los costos marginales de la aplicaci6n de medidas de control (permisos para instalaciones de conversi6n de la madera, contratos de abastecimiento limitado y sostenible) parecen ser bastante insignificantes. El principal costo adicional se deriva de la evaluaci6n inicial de la produccion maxima sostonible de residuos de madera para cada propiedad con area forestal. Seria prActicamente imposible lescondern las instalaciones de produccion de carbdn vegetal de una posible inspecci6n, ya quo deben estar situadas muy cerca de los caminos para permitir el transporte. Ademas, Costa Rica es un pais pequefio con buenas comunicaciones, de modo que cualquiera nuova empresa de cierta magnitud quo se dedicara a un producto voluminoso como el carb6n vegetal se haria rapidamente conocida. Lo mismo ocurre con la fiscalizaci6n de los usuarios de leta para fines industriales. 5.43 Los costos de la supervisi6n sobre el terreno son mas sustanciales. Las estimaciones preliminares (proporcionadas por la DGF) indican quo la - 86 - aplicacion adecuada sobre el terreno de las normas del plan de manejo forestal cuesta alrededor de C30/ha al aiio, lo que incluye los gastos de inversion y peri6dicos. Si se presume una producci6n de residuos de 1,0 to al afto por ha de bosque sujeto a ordenacion. ese costo equivale a un aumento del costo de produccion de los residuos de aproximadamente un 10%. Las principales partidas de costos corresponderian a suoldos, vehiculos, combustible, dietas en concepto de gastos en el terreno, diversos tipos de equipo pequefto, piezas de repuesto, y gastos generales de oficina. Como se prevd quo la evacuacion de residuos tiene lugar al mismo tiempo que las operaciones de madereo, y como la supervision sobre el terreno estd dirigida tanto a la explotaci6n maderera como a la disponibilidad de residuos (es decir, a la explotaci6n forestal integrada), los costos marginales de la supervision sobre el terreno atribuibles especificamente a la extracci6n de residuos son bajos. 5.44 Los costos del fortalecimiento general de la capacidad de la DGF (o de una instituci6n equivalente) tambien se estiman significativos. No obstante, dado el amplio alcance de las responsabilidades de la DGF en materia forestal, s6lo un pequeflo porcentaje de esos costos seria atribuible a la fiscalizaci6n de la utilizaci6n de residuos forestales. In&entivos econ6micos 5.45 Los incentivos econ6micos orientados a promover sistemas de aprovechamiento forestal sostenible, en lugar de la actual Iliquidaci6n" a corto plazo, son probablemente mAs importantes que la adopci6n de medidas legales adecuadas. En la actualidad, los dueflos de las tierras obtienen s6lo una pequefna fracci6n del valor real de la madera que se produce en ellas. Pueden adoptarse diversas medidas para aumentar el precio que se paga a los terratenientes por la madera. Entre ellas se cuentan las siguientes: (a) Fomento do la integracL6n vertical en la industria forestal. Actualmente, muy pocos duefos de aserraderos son tambien propietarios de tierras forestales o las explotan. Del mismo modo, muy pocos propietarios de bosques son tambien dueflos de aserraderos o de otras instalaciones de procesamiento de la madera. (b) Fomento de las orjanizaciones de propietarios forestales, con objeto de permitir una negociaci6n mas eficaz de los precios con los explotadores, los transportistas y los duefios de aserraderos. Aunque un cartel cerrado de la oferta tal vez no tenga exito, una organizaci6n menos estricta podria de todos modos crear conciencia entre los terratenientes del verdadero valor financiero de su madera. (c) fromocifn del desarrollo de un coniunto integrado de productos forlstales. Desde un punto de vista ambiental y tambien econ6mico, as importante promover un manejo forestal orientado a un conjunto integrado de productos forestales, entre ellos madera para construccion, postes, muebles, artesania, pulpa y papel, madera pronsada, etc. Esos productos tienden a tener un valor mucho mAs - 87 - elevado por unidad de madera utilizada que el carb6n vegetal o la lefia. Te6ricamente, s6lo la madera no apta para usos mas lucrativos distintos de la energia deberia usarse para la produccion de carb6n vegetal o combustible industrial. 5.46 No obstante el riesgo antes sefialado de un aumento de la deforestacion, un nuevo mercado para los residuos de madera podria promover en la practica el manejo de los bosques naturales o la reforestacion. En la actualidad, la mayoria de los terratenientes costarricenses no perciben a la silvicultura como una opci6n rentable y de largo plazo para sus tierras. Ello puede atribuirse a que se pagan precios muy bajos por la madera en pie y a la falta de costumbre de aprovechar los bosques de modo quo produzcan madera en forma sostenible. 5.47 Al parecer, la mayoria de los terratenientes rurales de Costa Rica requieren que cualquier sistema de produccion que emprendan gonere una corriente de efectivo confiable y bastante frecuente (p ej., a intervalos de entre 2 o 4 afios o menos). Si la produccion de residuos forestales para fines de energia puede producir una corriente de efectivo suficientemente frecuente, la explotaci6n forestal puede convertirse en una alternativa interesante para los terratenientes mas grandes, en comparaci6n con la cria de ganado. Los sistemas de manejo forestal sostenible que se describen en el Capitulo II del presente informe parecen adecuados para satisfacer ese requisito. Reformas de politica 5.48 El Gobierno de Costa Rica podria mejorar notablemente la situaci6n del pais en materia forestal si reconsiderara diversas politicas que promueven la deforestacion y desalientan un manejo forestal sostenible. Algunas de esas politicas se examinaron brevemente en el Anexo 1. El anAlisis detallado de tales cuestiones escapa al mandato de la misi6n. Otras incertidumbres y factores de riesgo Ingreso a los mercados de exportacion 5.49 Uno de los factores fundamentales para el ingreso a los mercados internacionales del carbon vegetal es el establecimiento de la credibilidad necesaria como exportador. Probablemente eso no seria problema para las grandes corporaciones duotas de tierras, que ya participan en el comercio internacional de exportaciones de otros productos como carne de vacuno. Pero los importadores europeos podrian mirar con desconfianza a las agrupaciones de campesinos que tienen poca o ninguna experiencia comercial previa. Tal vez la mayor parte del comercio pase a manos de las grandes empresas existentes, contrariando los posibles objetivos de distribucion del Gobierno. 5.50 Los obstaculos al ingreso al mercado pueden superarse aplicando procedimientos adecuados de control de calidad, promoviendo las exportaciones - 88 - mediante la entrega de muestras y la asistencia a las ferias de exportacion europeas, y asegurando una capitalizacifn y una asistencia t6cnica y empresarial adecuadas. ConRnetencia por el mercado dte geortacidn de carbdn vegetal 5.51 Aunque los andlisis de sensibilidad relativos a los calculos de costos arrojan resultados alentadores, no pueden captar plenamente los posibles efectos de la competencia de otros paises productores de carb6n vegetal. La integraci6n del mercado europeo en 1992 es otro factor que aumentart las incertidumbres de la comercializacion. El crecimiento constante del mercado de carb6n vegetal para barbacoas de Europa occidental, y el deseo de los importadores de diversificar sus fuentes, son factores que contrarrestan las tendencias anteriormente seialadas. - 89 - REFERENCIAS Andrews, W., 1982. "Los Aserraderos de San Carlos: Informacion del Mercado", DGF, San Jos6. BID, 1987. Costa Rica Forestry Development Pilot Project: Project Report. Banco Interamericano de Desarrollo, Washington. Bliek, A., 1984. 'Mathematical Modeling of a Co-current Fixed-bed Coal Gasifier", Universidad de Twente, Eindhoven, Paises Bajos. Escoto. M., 1988. Estudio sobre Utilizacion de Residuos Forestales en Costa Rica, Proyecto UNDP/INT/83/005, Cartago. -_______ _ ,1984. , 1982. Engalichev, N., 1986. Regional Charcoal Market Study. Europe. United Kingdom and West Africa, Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional, Africa Bureau, Oficina de Asuntos Regionales. Flores, J., 1985. 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