UNIVERSIDAD DE CHILE Laboratorio de Bioenergía y Biocombustibles Modelos'de'Negocios'para'el' Acopio'y'Secado'de'Leña' Informe'final' ! Autores:!Misael!Gu/érrez,!Ariel! Villalón,!Rose!Marie!Garay,!Sergio! Gu/érrez! ! 17!de!noviembre!de!2009! Finlandia Tecnificación y formalización de la cadena de abastecimiento de leña Estándar de calidad (dimensión, CH) Secado natural y acopio (galpones), secado artificial Leña Seca CH 20% Mercado formal de Leña Noruega Tecnificación de la cadena de abastecimiento de leña Secado natural y acopio (galpones) Mercado formal de Leña Estándar noruego de leña Leña Seca CH 20% Austria Informalidad cadena de abastecimiento de leña Secado natural y acopio patios secado pavimentados Combinación presecado con secado artificial (aire forzado) Se busca formalizar mercado leña Leña Seca CH 20% Francia En proceso formalización cadena de abastecimiento de leña Secado natural y acopio patios secado pavimentados Estudiando combinaciones secado natural con secado artificial Certificación Leña (tipo leña, largo, CH) Leña Seca CH 20% Canadá Tecnificación y formalización de la cadena de abastecimiento de leña Certificación Leña (tipo leña, largo, CH) Secado natural y acopio patios secado pavimentados Leña Seca CH 20% Secado artificial en algunos casos Nueva Zelandia En proceso formalización cadena de abastecimiento de leña Restricciones orientadas principalmente a sistemas de combustión de leña Secado artificial de uso muy restringido Estándar leña no obligatorio Leña Seca CH 20% según guía para el estándar de leña 1. 3. 5. Relación Contenido Humedad LeñaContaminación Variabilidad del Contenido de Humedad en condiciones verde y en proceso de secado Gradiente del contenido de humedad entre la superficie de la unidad leña y la zona interna 40-400% Altura Variabilidad Leña Diámetro Humedad Inicial Variable Depende de Variabilidad natural Procedencia de la leña Ejemplos de variabilidad: • 50%-120% (CH inicial) Variabilidad dentro del secado Variabilidad CH% en Proceso de Secado Artificial Astillas Largas Roble Contenido Humedad (%) 100 80 Muestra 1 60 Muestra 4 40 Muestra 5 Muestra 9 20 Muestra 10 0 0! 50! 100! 150! Tiempo (horas) 200! 250! Dispersión del CH respecto al valor medio 8%% 10% 12% % % 15% 20% 30% % % % 18% 25% % % 35-40%% La humedad es variable al interior de la astilla Depende de Permeabilidad Características anatómicas de la madera Control de la humedad Capacidad almacenamiento 300 m3 estéreos ! Material madera, planchas zincalum ! Fuente: Holzkamp et al., 2007. Temperatura Media Ordenamiento y disposición de la leña Protección Humedad Relativa Medio Ambiente Especie Galpón sin cercha Costo material madera $ 840.000 Cubierta techo, planchas $ 567.000 Insumos $ 100.000 Mano de obra $ 520.000 Total $ 2.027.000 Galpón con cercha Costo material madera Cubierta techo, planchas Insumos Mano de obra Total $ 1.089.000 $ 567.000 $ 100.000 $ 520.000 $ 2.276.000 Estudio' genera' información' relevante' y' necesaria' en' torno' al' secado' ar>ficial' de' leña' Secado convencional en cámara de experimentación. Astillas de Roble de 0,33 m. combinación leña redonda y astilla Secado convencional en cámara de experimentación. Astillas de Eucaliptus picadas de 0,33 m. - Largo: 18,0 m. ! - Ancho: 5,10 m. - Altura: 3,70 m. - Capacidad: 120 m3 estéreos ! Cámara obras civiles: $ 25.000.000 ! Partes mecánicas: $ 20.000.000 ! Intercambiador de calor: $ 25.000.000 ! ! Especificaciones ! Capacidad técnicas secador: física cámara de secado: 120 m3 ! Contenido de humedad inicial: 40% ! Contenido de humedad final: 20% ! Condición inicial de la leña: secada mediante presecado al aire a un contenido de humedad de un 40% ! Temperatura de secado: 80ºC ! Velocidad del aire: 2,5 m/seg. ! Tiempo de secado desde un 40% a un 20% de CH b.s.: 2 días para leña de Eucaliptus y longitud de 0,33 m., y 3 días para leña de Roble de las mismas dimensiones que al anterior mencionada (dato experimental). Temperatura Tecnología Secado Artificial Leña Especie Humedad Relativa Comparación Curvas de Velocidad de Secado Artificial Leña Roble y Eucaliptus, astillas largas (1,0 m) y cortas (0,33 m) (80°C Temperatura Secado) Contenido'de'Humedad'(base'seca'%)' 120%! 100%! Eucaliptus astillas cortas 80%! Roble astillas cortas 60%! Eucaliptus astillas largas 40%! Roble astillas largas 20%! 0%! 0! 20! 40! 60! 80! 100! Tiempo'(horas)' 120! 140! 160! 180! 200! Tiempo Secado (meses) 200 Días 150 100 Precio leña (días) según opción tecnológica, ciudad y especie Tiempo Secado seca distinto Tasa Interés 210 Mensual leña 180 180 180 húmeda 150 150 122 93 92 50 0 Costos de secado 93 4,58 4,58 Tiempo Secado (días) Secado natural 122 93 Tiempo Secado (días) Combinación presecado con secado artificial 4,58 2,92 2,92 2,92 Eucaliptus Eucaliptus Roble Roble Roble Lenga Rancagua Gran Concepción TemucoPadre Las Casas Valdivia Osorno CoyhaiquePuerto Aysén Se refleja en el precio de la leña ($/m3 estéreo) Tiempo Secado (días) Secado artificial completo Definición''y'análisis'de'mercado' 'bajo'dos'escenarios'! Sin Ley ! No hay diferencia en precios entre leña húmeda y seca. ! El mercado no refleja en su disposición a pagar el margen asociado al costo de oportunidad por secado del m3 estéreo de leña. Con Ley ! Existen diferencias de precios entre leña húmeda y leña seca ! El precio depende del costo de oportunidad asociado a cada tipo de secado de leña: natural, artificial, o una combinación de ellos. Temuco: Registro histórico de los precios de venta. ! Ps = precio leña seca ($/m3 estéreo); Ph = precio leña húmeda ($/m3 estéreo); r = tasa de interés mensual a la que se enfrenta el productor, y que depende del tipo de productor (pequeño, mediano, grande); t = tiempo de secado en meses. ! La leña seca seguirá en su calidad de “Aspiración nacional” ! El mercado recoge los costos de oportunidad. Actualmente dos productos de distinta calidad, no reflejan esto en los precios, aunque la diferencia en aporte energético llega a ser de 100% y más. Le otorga la mayor responsabilidad en la cadena de negocio al productor. La renovación de artefactos, ambiguo respecto al cómo, aparatos nuevos, no se pronuncia de aparatos obsoletos, contaminantes. Principales características de la ley, en relación a la leña Define criterios de acción amplios que permiten adaptar su aplicación para cada situación particular. Otorga la responsabilidad de fiscalización a SEC, mecanismos que ya existen y puede subcontratar los servicios de los organismos del Estado que requiera. Se deben implementar normas y disposiciones para su puesta en marcha. Especialistas locales Mesa de Trabajo • Deben analizar el mercado de cada una de las ciudades. • Formar o continuar Mesa de Trabajo Público-Privada. • ESTABLECER UNA LÍNEA BASE DESDE LA CUAL OPERAR Rancagua Realidades regionales distintas Gran Concepción • ¿Se vende de la misma Temuco-Padre Las Casas Osorno forma la leña? • ¿Se obtiene de la misma forma? • ¿ Se seca de la misma manera y en el mismo tiempo? • ¿Es el mismo tipo de leña? • ¿ Es igual el patrón de consumo mensual? NO Valdivia Coyhaique-Puerto Aysén ¡Soluciones técnicas no son las mismas! Manual de procedimientos : Para cada ciudad en particular, acordar y poner en funcionamiento un modelo de operación que resulte factible, en el que se deba considerar para cada ciudad, al menos los aspectos relevantes que se señalan a continuación: . Ley de Recuperación del Bosque Nativo y Fomento Forestal: Hay tres elementos nuevos: Incentivo a la conservación Incentivo al manejo del bosque para fines maderables y de manejo del bosque para fines no maderables. Nuevo sistema de prestadores de servicios de acreditadores forestales, vale decir profesionales que podrán certificar el manejo del bosque Certificación de leña: Criterios de aceptación para la calidad de la leña, CH máximo, no aceptación de madera con pudrición, o tratada previamente con compuestos químicos contaminantes, dimensiones adecuadas de acuerdo a los equipos a utilizar. • Especies protegidas Araucaria, Alerce, Pitao, Keule, Belloto del Norte, Belloto del Sur y Ruil), esto en función de su disponibilidad, fragilidad o peligro de extinción o su importancia en la protección de zonas erosionadas, cursos de agua u otros criterios relevantes, tema conocido y de dominio de ingenieros forestales y CONAF, pero no necesariamente de dominio público. SEC PROPUESTA DE ACCIÓN Organismos que participan en la puesta en marcha y operación de la ley Deberes y derechos de los participantes En Mesa de Trabajo Fiscalización del negocio: Para establecer formalidad en el negocio de la leña, se recomienda centrarse en el registro de productores propuestos en la ley. CNE. CONAMA, CONAF, Idear Método de Registro ESTRATEGIA CLAVE Municipios y productores ! ! '''Planificación'de'la'Producción'de' leña:'' ! Regulación!del!flujo!de!leña!durante!el!año,!dado!que! los!resultados!del!estudio!de!secado!de!la!leña! señalan!una!combinación!de!secado!natural!y! ar/ficial!y!que!los!volúmenes!de!demanda!en!las! dis/ntas!ciudades!cambia!significa/vamente!.! Tabla'1.'Concentración'del'consumo'según'época'del'año'por'ciudades.! Ciudades Rancagua Gran Concepción Temuco-Padre Las Casas Valdivia Osorno Coyhaique-Puerto Aysén Mayo-Agosto (%) 89 72 75 75 75 46 Resto del año (%) 11 18 25 25 25 54 Tabla'2.'Tiempo'de'secado'natural'requerido'para'secar'leña'hasta'el'40%'y'20%'de'contenido'de'humedad.' Ciudades Rancagua Gran Concepción Temuco-Padre Las Casas Valdivia Osorno Coyhaique-Puerto Aysén Especie Eucaliptus Eucaliptus Roble Roble Roble Lenga Tiempo de secado (meses) Verde a 20% Tiempo de secado (meses) Verde a 40% 5 6 6 6 6 7 3 4 3 3 3 4 Rancagua 20000 15000 10000 5000 0 septiembre octubre noviembre diciembre enero febrero marzo abril mayo junio julio agosto Consumo Cosecha Seco 40% Seco 20% TEMUCO-PADRE LAS CASAS 160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 septiembre noviembre enero marzo mayo julio Consumo Cosecha Seco 40% Seco 20% COYHAIQUE-PUERTO AYSÉN 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 septiembre octubre noviembre diciembre enero febrero marzo abril mayo junio julio agosto Consumo Cosecha Seco 40% Seco 20% Esta!propuesta! requiere!verificar! su!ejecución! prác/ca! Elementos Específicos por Mercado Actividad ilegal Discusión Recursos!de! biomasa!existen! en!can/dad! adecuada!hacia! la!zona!sur! Considerar!más! aspectos!técnicos!y! menos!intereses! par/culares! Tasa Interés Mensual Precio Leña Seca Costo Financiero y Capital inmovilizado Costos de Secado Simulación de Monte Carlo Distribución Normal Media 1,92%; Desviación Estándar 0,46% Costos de secado natural de leña sin cobertizo ($/m3 estéreo) Ciudad Rancagua Gran Concepción TemucoPadre Las Casas Valdivia Osorno CoyhaiquePuerto Aysén Costos Fijos Costo financiero 396 396 396 396 396 396 Costo capital inmovilizado 108 108 108 108 108 108 Total Costos Fijos 504 504 504 504 504 504 1.240 1.400 1.400 1.400 1.400 1.560 Total Costos Variables 1.240 1.400 1.400 1.400 1.400 1.560 Costo total ($/m3 estéreo) 1.744 1.904 1.904 1.904 1.904 2.064 Costos Variables Costo manipulación Costos Secado Natural Cubierta de Plástico sin Cobertizo Costo Secado ($/m3 estéreo) 2.500 2.000 Costo manipulación 1.500 1.000 500 0 Costo capital inmovilizado Costo financiero Costos de secado natural de leña con cobertizo ($/m3 estéreo) Ciudad Rancagua Gran Concepción TemucoPadre Las Valdivia Casas Osorno CoyhaiquePuerto Aysén Costos Fijos Costo financiero 715 715 858 858 858 1.124 Costo capital inmovilizado 120 120 144 144 144 189 Total Costos Fijos 835 835 1.002 1.002 1.002 1.313 1.240 1.400 1.400 1.400 1.400 1.560 1.240 1.400 1.400 1.400 1.400 1.560 2.075 2.235 2.402 2.402 2.402 2.873 - Costos Variables Costo manipulación Total Costos Variables Costo total ($/m3 estéreo) Costos Secado Natural bajo Cobertizo de Madera Costo Secado ($/m3 estéreo) 3.500 3.000 Costo manipulación 2.500 2.000 1.500 1.000 500 0 Costo capital inmovilizado Costo financiero Costos de presecado natural de leña con cobertizo (condición verde a CH 40%) con secado artificial (CH 40% a CH 20%) ($/m3 estéreo) Ciudad Rancagua Gran Concepción TemucoPadre Las Casas Valdivia Osorno CoyhaiquePuerto Aysén Costos Fijos Costo financiero 1.045 1.045 1.568 1.568 1.568 1.049 Costo capital inmovilizado 176 176 263 263 263 176 Costo mantención 64 64 96 96 96 64 Costo mano de obra 994 994 1.490 1.490 1.490 994 Costo recuperación capital 499 499 749 749 749 499 2.778 2.778 4.167 4.167 4.167 2.782 Costo Energía Eléctrica (ventiladores) 815 815 1.222 1.222 1.222 815 Costo Combustible Leña 2.290 1.937 2.222 1.872 1.872 1.300 3.105 2.752 3.444 3.094 3.094 2.114 5.883 5.530 7.610 7.260 7.260 4.896 Total Costos Fijos - Costos Variables Total Costos Variables Costo total ($/m3 estéreo) Costos Presecado Natural bajo Cobertizo de Madera (verde a CH 40%) y Secado Artificial (CH 40% a CH 20%) Costo Secado ($/m3 estéreo) 8.000 7.000 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 Costo Combustible Leña Costo Energía Eléctrica (ventiladores) Costo recuperación capital Costo mano de obra Costo mantención 1.000 0 Costo capital inmovilizado Costo financiero Costos de secado artificial (condición verde a CH 20%) ($/ m3 estéreo) Ciudad Rancagua Gran Concepción TemucoPadre Las Casas Valdivia Osorno CoyhaiquePuerto Aysén Costos Fijos Costo financiero 2.152 2.152 2.332 2.332 2.332 2.152 Costo capital inmovilizado 362 362 392 392 392 362 Costo mantención 136 136 147 147 147 136 Costo mano de obra 2.101 2.101 2.277 2.277 2.277 2.101 Costo recuperación capital 1.056 1.056 1.144 1.144 1.144 1.056 5.806 5.806 6.292 6.292 6.292 5.806 Costo Energía Eléctrica (ventiladores) 1.722 1.722 1.867 1.867 1.867 1.722 Costo Combustible Leña 4.568 3.809 3.215 2.708 2.708 2.554 6.290 5.531 5.082 4.575 4.575 4.277 12.096 11.337 11.374 10.867 10.867 10.083 Total Costos Fijos Costos Variables Total Costos Variables Costo total ($/m3 estéreo) Costos Secado Artificial (verde a CH 20%) Costo Secado ($/m3 estéreo) 14.000 12.000 10.000 8.000 6.000 Costo Combustible Leña Costo Energía Eléctrica (ventiladores) Costo recuperación capital Costo mano de obra 4.000 2.000 0 Costo mantención Costo capital inmovilizado Costo financiero Ciudad Rancagua Precio actual ($/m3 estéreo) 21.560 Gran Concepción 17.980 Temuco-Padre Las 16.029 El mercado debiera reflejarCasas la diferencia entre ¡Hoy no es así! leña seca y leña húmeda. Valdivia 13.502 ¡¡¡SI!!! Osorno Coyhaique-Puerto Aysén 13.502 12.057 Ciudad Ciudad Rancagua Rancagua Gran Gran Concepción Concepción Temuco-Padre Las Casas Temuco-Padre Las Casas Valdivia Valdivia Osorno Osorno CoyhaiqueCoyhaiquePuerto Aysén Puerto Aysén Precio leña seca ($/m3 estéreo) Precio actual ($/ Presecado Secado natural Secado natural 3 m estéreo) natural + secado sin cobertizo con cobertizo artificial 21.560 23.304 23.636 27.443 17.980 Secado artificial 33.656 20.215 23.509 Costos 17.933 18.432 23.639 15.406 15.905 15.905 20.763 20.763 24.369 24.369 14.120 14.930 16.952 22.139 19.883 16.029 13.502 15.406 13.502 12.057 Agregándole IVA (19%)… de 29.317 Secado de Leña 27.403 Ciudad Rancagua Gran Concepción TemucoPadre Las Casas Valdivia Osorno CoyhaiquePuerto Aysén Precio leña seca con IVA ($/m3 estéreo) Secado Presecado Secado natural natural sin natural + secado con cobertizo cobertizo artificial 27.732 28.126 32.657 Secado artificial 40.051 23.661 24.056 27.976 34.887 21.340 21.934 28.131 32.610 18.333 18.333 18.927 18.927 24.708 24.708 29.000 29.000 16.803 17.766 20.173 26.346 Precio leña seca (IVA incluido), según ciudad 45.000 Precio ($/m3 estéreo) 40.000 35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0 Precio leña seca con IVA ($/m3 estéreo) Secado natural sin cobertizo Precio leña seca con IVA ($/m3 estéreo) Secado natural con cobertizo Precio leña seca con IVA ($/m3 estéreo) Presecado natural + secado artificial Precio leña seca con IVA ($/m3 estéreo) Secado artificial Valores no incluyen IVA Precio leña húmeda ($/kcal) 0,016 Precio leña ($/Kcal) Poder calorífico leña seca CH 20% b.s. = 3.650 Kcal/ kg Poder calorífico leña húmeda CH 40% b.s. = 3.043 Kcal/kg Comparación Precios ($/Kcal) Leña Húmeda y Leña Seca según distintas tecnologías, Temuco-Padre Las Casas 0,0137 0,014 0,0118 0,012 0,010 0,0096 0,0092 Precios leña ($/ kcal) secado natural 0,008 0,006 0,004 0,002 Solo el Secado Natural hace que la energía baje su precio 0,000 Precios leña ($/ kcal) presecado + secado artificial Precios leña ($/ kcal) secado artificial VAN (millones de pesos) Secado natural Producción anual (m3 estéreos/año) VAN Escenario mercado 1 (*) Presecado + secado artificial Secado artificial VAN VAN VAN VAN VAN Escenario Escenario Escenario Escenario Escenario mercado 2 (*) mercado 1 (*) mercado 2 (*) mercado 1 (*) mercado 2 (*) 500 20,8 28,0 -66,1 -41,5 -76,2 -40,4 1.000 44,1 58,5 -56,9 -10,9 -76,2 -7,1 2.000 90,7 119,4 -39,4 50,0 -76,4 58,7 VAN para distintos niveles de producción anual de leña (m3 estéreo/año), tipos de secado, y estructura de mercado de leña seca, Temuco-Padre Las Casas VAN (millones de pesos) 150 VAN Secado natural Escenario mercado 1 100 VAN Secado natural Escenario mercado 2 50 VAN Presecado + secado artificial escenario mercado 1 0 500 1.000 2.000 VAN Presecado + secado artificial escenario mercado 2 VAN Secado artificial escenario mercado 1 -50 VAN Secado artificial escenario mercado 2 -100 Reducción (Ton/Año) Beneficio (US Beneficio (US $/Año) $/ton) 202 $ 1.969.528 $ 9.750 398 $ 3.876.915 $ 9.741 596 $ 5.802.597 $ 9.736 597 $ 5.814.986 $ 9.740 600 $ 5.838.176 $ 9.730 603 $ 5.870.045 $ 9.735 604 $ 5.878.907 $ 9.733 607 $ 5.908.599 $ 9.734 609 $ 5.928.625 $ 9.735 610 $ 5.937.530 $ 9.734 612 $ 5.962.724 $ 9.743 615 $ 5.988.813 $ 9.738 618 $ 6.015.794 $ 9.734 621 $ 6.043.702 $ 9.732 622 $ 6.052.061 $ 9.730 $ 9.736 Promedio Factores utilizados: de Emisión • Leña húmeda: 14,7 gr/kg leña • Leña seca (menor a 20% CH): 10,0 gr/kg leña Fuente: Análisis General del Impacto Económico y Social Padre Las Casas. CENMA-Universidad de Chile del PDA de Temuco y Caso de Temuco-Padre Las Casas Año Beneficio Social Neto (MM$/Año) Presecado + secado Secado natural artificial 2009 -$ 726 -$ 621,1 -$ 929,6 2010 -$ 731 -$ 632,5 -$ 946,4 2011 $ 3.274.633 $ 3.274.815,5 $ 3.274.173,5 2012 $ 3.312.020 $ 3.312.187,3 $ 3.311.530,4 2013 $ 6.700.422 $ 6.700.650,0 $ 6.699.641,6 2014 $ 6.776.921 $ 6.777.123,8 $ 6.776.091,6 2015 $ 10.281.826 $ 10.282.061,5 $ 10.280.652,5 2016 $ 10.399.214 $ 10.399.411,9 $ 10.397.969,0 2017 $ 14.024.186 $ 14.024.384,3 $ 14.022.536,7 2018 $ 14.184.300 $ 14.184.446,3 $ 14.182.553,3 2019 $ 14.346.242 $ 14.346.333,4 $ 14.344.393,4 Secado artificial La rentabilidad social de secar leña, es ampliamente favorable. Reducción de emisiones de MP10, justifica el gasto en secado, para todas las tecnologías analizadas. VAN Social (MM$) (r anual = 6%) Secado natural $ 55.435.136 Presecado + secado artificial $ 55.436.529 Secado artificial $ 55.427.915 ! El mercado de la leña, muestra un creciente interés en su uso, asociando como objetivos: ◦ . ! ! ! ! ! Nuevas tecnologías en cuanto a su producción Introducción de secado natural y artificial Reducción de emisiones Reducción de costos Asegurar contenidos de humedad compatibles con las normas vigentes. Deberían centrarse los esfuerzos de control sobre el contenido de humedad, dirigido hacia el sector productivo de leña. ◦ Debería disponerse de un volumen en proceso de secado y otro similar para la venta, de tal modo que se asegure la calidad de la leña. ◦ Recomendable buscar un 20% CH, pues se cubre variabilidad que ella presenta al término de su proceso de secado, mejorando significativamente la calidad del aire con respecto a un contenido de humedad final de un 25%. Argumentos técnicos al respecto e imposición de países desarrollados avalan dicha recomendación. ◦ La utilización de galpones para acopio y secado de leña, en zonas de alta precipitación a excepción de Rancagua es altamente recomendable, permitiendo una buena protección contra la lluvia, utilizando un cierre parcial que permita en cualquier caso el ingreso del aire al interior del galpón y a lo largo de las hileras de leña ! Precio de la leña es la principal barrera para el secado de ésta. ! Bajo precio actual no justifica en términos económicos el secado ! ! ! ! ! ! Si se tiene un producto con mayor valor agregado, se cobra un mayor precio. Costos de secado mas importantes son: - Costo financiero y de capital inmovilizado - Costo energético - Costo de combustible para generación de calor - Costo mano de obra ! Existe una subvaloración de la leña en Chile ! No permite realizar el secado ! Si el precio de la leña aumenta, existe impacto social. ! ! ! ! ! El utilizar leña seca, tiene una alta rentabilidad social, a pesar de costos de secado (incluso con secado artificial). ¿Cómo implementar el secado? - Subvención al comienzo del estacionado de la leña para secado (costos fijos) - Puede implementarse cooperativas de productores que realicen secado artificial de leña. - Podría subvencionarse costo de secado de leña. Precio de leña final no aumentaría. Gracias' ' '
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