El biogás que se genera a partir de la digestión anaerobia de los residuos orgánicos puede ser aprovechado para la producción de energía eléctrica, térmica o como biocombustible.
Un proceso que permite la valorización energética de estos residuos procedentes de la industria agroalimentaria y agropecuaria, de los lodos de depuradoras de aguas residuales y de la fracción orgánica de los residuos urbanos.
Este aprovechamiento energético del biogás puede dar un salto cualitativo, si se somete a un proceso de depuración para la obtención de biometano.
Este proceso de depuración o upgrading consiste en la separación del CO2 y otros compuestos (agua, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y sulfuro de hidrógeno) que forman parte de la composición del biogás y lograr, así, concentrar el metano (CH4) presente en el mismo (70%), alcanzando una pureza cercana al 95%.
El biometano resultante es un gas renovable de mayor calidad, que presenta unas características similares al gas natural de origen fósil, lo que permite su uso para los mismos fines, incluyendo la inyección en la red gasista ya existente.
Entre las ventajas de este proceso de depuración del biogás para la obtención del biometano, cabe destacar el potencial de aprovechar las infraestructuras ya existentes para el gas natural. Esto evita tener que realizar nuevas inversiones y, por consiguiente, facilita su almacenaje y transporte.
Una de las razones por las que esta tecnología para la producción de gas renovable ha despertado el interés de Europa, dándose un crecimiento del 17% en el número de plantas de biometano, durante el 2021.
Tecnologías de upgrading para generar biometano
El upgrading para la obtención de biometano es una de las tecnologías más maduras actualmente, lo que se suma al potencial de desarrollo de este gas renovable.
La separación del CO2 presente en el biogás para su purificación se puede llevar a cabo mediante diversas tecnologías. Las más destacadas son:
- Lavado con agua o PWS (Pressurized Water Scrubbing): la separación del CO2 se basa en su diferente solubilidad y la del CH4 en el agua. El biogás se lava a contracorriente, en una columna rellena con agua. El CO2 es absorbido en la fase líquida por ser más soluble que el CH4.
- Separación por presión o PSA (Pressure Swing Adsortion): el biogás circula a presión a través de depósitos de carbón molecular, donde se adsorbe el CO2. Las plantas de biometano que utilizan esta tecnología, por lo general, se componen de varias columnas trabajando en paralelo.
- Separación criogénica: basada en operaciones de compresión, enfriamiento y expansión continua (destilación en frío) del biogás para la separación del CO2. Esta tecnología resulta interesante cuando el producto final es biometano líquido.
- Absorción química: basada en la adsorción química del CO2 mediante el lavado a contracorriente del biogás en una columna con un relleno compuesto por una dilución de aminas.
- Separación con membranas: el biogás circula a presión a través de membranas de polímeros, más permeables al CO2 que al CH4. La eficacia del proceso dependerá del tipo de material de la membrana.
De estas cinco tecnologías mencionadas, las que ofrecen una mayor eficiencia son la absorción química y la separación por membranas, alcanzando valores de purificación mayores al 96% y menores costes de operación.
De estas dos tecnologías, la absorción química presenta, a su vez, mayores ventajas competitivas.
Se trata de un proceso que no requiere de un pretratamiento del biogás antes de la purificación, y las aminas utilizadas en el relleno de la columna de separación muestran ser altamente eficaces para la captación del CO2.
Además, el sistema opera sin presión, lo que ofrece mayor seguridad.
La compresión se produce sobre el biometano obtenido, mediante compresores de menor tamaño. Esto hace que el consumo de energía y el mantenimiento requerido sean menores que para el resto de tecnologías de upgrading.
Esta tecnología de absorción química para la depuración del biogás es la tercera más empleada y de capacidad instalada en Europa, donde se está abriendo camino ante el actual impulso que está recibiendo la producción de biometano.
Gases renovables: Diferencias entre biogás, biometano e hidrógeno
El biogás, el biometano y el hidrógeno renovable forman los denominados gases renovables y pueden emplearse para abastecer las necesidades energéticas en sectores como el transporte, la industria, el residencial y el comercial.
Estos gases renovables ofrecen ciertas ventajas que resultan clave para poder llevar a cabo la descarbonización de la economía: fácil almacenaje, permiten la valorización energética de recursos (ej. Residuos orgánicos), el uso de infraestructuras ya existentes y ofrecen una solución energética para los sectores de difícil electrificación (transporte e industria).
El biogás y el biometano pueden ser obtenidos a partir de la valorización energética de los residuos orgánicos, lo que contribuye al desarrollo de un modelo de economía circular sobre la gestión de este recurso.
El biogás puede emplearse para la producción de energía térmica, electricidad y como biocombustible, y el biometano, al ser de mayor calidad, tiene la capacidad de sustituir al gas natural en todas sus aplicaciones.
En cuanto al hidrógeno renovable, considerado un vector energético, la forma principal de obtención es por medio de la electrólisis del agua, empleando la electricidad generada a partir de otras fuentes renovables (eólica o solar).
La ventaja de este proceso es que no emite CO2 y que el hidrógeno generado tiene múltiples aplicaciones: industria, vehículos de pilas de combustible y almacenamiento de energía.
Estado de uso de los gases renovables
El hidrógeno renovable es considerado el combustible del futuro, al no generar emisiones de CO2 y por ofrecer una importante cantidad de energía utilizable en sistemas de combustión habituales y en los nuevos sistemas de conversión energética.
La desventaja de este gas renovable, respecto al biometano, es que la tecnología para su producción a gran escala está todavía inmadura y su coste es elevado.
El biometano, en cambio, cuenta con un estado de desarrollo de su tecnología adecuado, enmarcado en los principios de la economía circular y con la capacidad de amoldarse a las necesidades de cada región o país. Esto le permite reducir la dependencia energética en estas regiones y contribuir a su desarrollo económico y social.
En base a esto, el biometano se presenta como una alternativa energética viable a medio plazo, dando tiempo a la maduración tecnológica para la producción de hidrógeno renovable a escala adecuada, como vector energético a largo plazo.
