En la actualidad, se generan una cantidad cada vez mayor de desechos orgánicos que tienen su origen en las actividades agrícolas y ganaderas, la industria alimentaria, los desechos municipales o los lodos de depuración de aguas residuales.
Unos residuos orgánicos que deben ser gestionados de forma adecuada, evitando que acaben depositados en vertederos o incinerados.
Esta gestión tiene que ir encaminada a cumplir los objetivos fijados por la Unión Europea, en su Programa de cero residuos para Europa, que establece la eliminación de la casi totalidad de los depósitos en vertedero para 2030 y la prohibición del depósito de residuos biodegradables en los mismos para 2050.
Los residuos biodegradables deberán tratarse como un recurso para su aprovechamiento energético, como puede ser la obtención de biometano.
De hecho, tan solo una fracción del potencial de residuos orgánicos que se generan en el mundo se está aprovechando para producir este gas renovable. Un 20% de la demanda mundial de gas a día de hoy.
Teniendo en cuenta el importante papel energético que puede desempeñar el biometano en la transición energética, la alta disponibilidad de materia prima para producirlo (> 40% para 2040) y la oportunidad para reducir la acumulación de residuos y las emisiones de gases de efecto invernadero, ha llegado la hora de dar impulso a la producción de este gas renovable con beneficios para la energía, la agricultura, el transporte y el medio ambiente.
Una producción que se enmarca en los principios de economía circular, con la utilización y reutilización continua de los recursos, que además satisface la creciente demanda energética, sin perjudicar al medio ambiente.
Además, este gas renovable tiene el valor añadido de llevar la transformación energética a las comunidades e industrias rurales.
Cómo obtener biometano a partir de los residuos orgánicos
La obtención de biometano a partir de los residuos orgánicos conlleva un primer paso que consiste en la digestión anaerobia de estos residuos.
Este primer proceso se lleva a cabo en unos reactores herméticos (biodigestores), donde gracias a la acción de determinados microorganismos, en condiciones anaerobias (ausencia de oxígeno) y con un control sobre la Tª y el pH, se lleva a cabo la degradación de la materia orgánica, obteniéndose biogás y otros subproductos derivados (digestatos).
El biogás es un gas compuesto principalmente por metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2), junto a otros compuestos e impurezas.
Este biogás, cuyo contenido en CH4 puede estar en torno al 70%, es purificado (depuración y enriquecimiento) para obtener biometano a partir de él.
El biometano resultante es un gas renovable de mayor calidad, cuya pureza media en metano alcanza el 95%, y presenta unas características similares a las del gas natural de origen fósil.
Este proceso de purificación del biogás recibe el nombre de upgrading y consiste en la separación del CO2 y del resto de compuestos (agua, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y sulfuro de hidrógeno), logrando un incremento en la proporción de CH4.
El upgrading se puede llevar a cabo mediante diferentes tecnologías como son el lavado con agua (PWS), la separación por presión (PSA), la separación criogénica, la absorción química o la separación por membranas.
De todas estas tecnologías, la absorción química y la separación por membranas son las que ofrecen una mayor eficiencia en la purificación (>96%), con un coste más bajo de operación.
Biomasa adecuada para la obtención de biometano
Los residuos orgánicos o biomasa que se utiliza para la obtención de biometano tienen su origen en:
- Los procesos derivados de la industria agroalimentaria.
- La fracción orgánica de los residuos urbanos.
- Los lodos de depuradora
- Las actividades agroindustriales (deyecciones ganaderas y subproductos de la agricultura).
El primer paso del proceso, la digestión anaerobia, debe tener en cuenta la disponibilidad de esta biomasa y el rendimiento en la producción de biogás a la hora de determinar el modelo de producción.
Este modelo de producción puede basarse en:
- Planta de biogás de co-digestión anaerobia: se utilizan residuos orgánicos de distinto origen y composición, con el objetivo de obtener una mezcla que dé mejores resultados durante el proceso.
Los residuos son tratados de forma conjunta, buscando mejorar el rendimiento de la producción de biogás, reducir el contenido en sólidos y que el proceso sea estable a largo plazo.
- Planta de biogás de mono-digestión: el biogás se obtiene a partir del tratamiento de un solo tipo de residuo orgánico, generado, normalmente, en el mismo sitio donde se sitúa la planta.
En este modelo, resulta más complicado que se den las condiciones físico-químicas apropiadas a partir de un solo tipo de sustrato, resultando un proceso inestable que requiere de estrategias específicas de operación para solventarlo.
La mezcla de residuos ganaderos con varios tipos de residuos procedentes de la industria agroalimentaria ha dado buenos resultados, dentro del modelo de co-digestión, con una alta producción de biogás.
Otro ejemplo de mezcla de residuos que ofrecen buenos rendimientos es la de lodos de depuradora junto a la fracción orgánica de los residuos urbanos.
El proceso de co-digestión debe optimizarse mediante la variación de las proporciones de sustratos, el monitoreo y control de los diferentes parámetros implicados en el proceso (Tª, pH, ácidos grasos volátiles, etc) y poder, así, dar estabilidad al mismo y lograr una mayor producción de biogás.
Ventajas y oportunidades de la producción de biometano
La composición del biometano es similar a la del gas natural, lo que permite su uso para los mismos fines e incluso el poder ser inyectado en la actual red gasista, sin necesidad de invertir en infraestructura de nueva construcción.
Además, este gas renovable se caracteriza por ser una fuente de energía renovable, local y almacenable, y se le considera un vector energético esencial para poder alcanzar los objetivos europeos de descarbonización y promover el desarrollo de la economía circular.
La producción de biometano a partir de los residuos orgánicos es una oportunidad para contribuir al desarrollo económico de las zonas rurales, donde se concentran un gran volumen de los residuos agroalimentarios y agroindustriales.
Con ello, se consigue mejorar la infraestructura de estas áreas, se dinamiza la economía y se reduce la despoblación, generando nuevas oportunidades de empleo.
Esto, junto a la menor dependencia energética que se obtiene, permite llevar a cabo una transición energética justa, que contribuye al desarrollo sostenible y a la reducción de las emisiones en la lucha contra el cambio climático.
