España es el tercer país de Europa con potencial para la producción de biometano, pero, de momento, nos mantenemos rezagados en la implementación de la tecnología necesaria.
El país cuenta con disponibilidad de materia prima y sus rendimientos en conversión a gas renovable, pero lo lento y costoso de los trámites administrativos y la falta de un marco regulatorio han dificultado la puesta en marcha de la tecnología upgrading para la transformación del biogás en biometano.
Una situación que se espera que cambie, una vez ya aprobada la Hoja de Ruta del Biogás y la puesta en marcha del Sistema de Garantías de Origen de los gases renovables.
De hecho, existen multitud de plantas de biogás que necesitarían inversiones en upgrading para la transformación a biometano y poder producirlo a gran escala.
Si las previsiones de GASNAM se cumplen, España llegaría a tener unas 64 plantas de biometano en explotación para 2024, generando una potencia de 2.077 GWh/año.
Las similitudes del biometano al gas natural lo hacen un gas especialmente interesante por su capacidad para reemplazar al gas de origen fósil, aprovechando la misma infraestructura ya existente y pudiendo ser utilizado para uso doméstico, industrial y como biocombustible (bio-GNC o bio-GNL).
Ahora bien, para que esto sea posible, el biometano debe tener la calidad adecuada tras someter al biogás, obtenido mediante la digestión anaerobia de los residuos orgánicos, a los procesos de depuración o upgrading correspondientes.
El biogás inicialmente es una mezcla de metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), hidrógeno (H2), vapor de agua, ácido sulfhídrico (H2S), oxígeno (O2), nitrógeno (N2) y otras impurezas.
Para convertirlo en biometano deben eliminarse el CO2, el H2S y otras impurezas presentes en el biogás, y aumentar la concentración del CH4 presente en el gas (96%). Es decir, mejorar la calidad y eficiencia del gas renovable obtenido a partir de los residuos orgánicos.
Un proceso que implica el pretratamiento del biogás y su depuración, mediante la tecnología upgrading.
La importancia del pretratamiento del biogás
El biogás puede contener ciertos contaminantes orgánicos e impurezas, dependiendo del origen del residuo orgánico y del proceso de tratamiento biológico.
Algo que sucede, en especial, con el biogás obtenido a partir del tratamiento de residuos sólidos urbanos (RSU), conteniendo impurezas sulfuro de hidrógeno (H2S), amoniaco (NH3), compuestos orgánicos volátiles (COV’s) o siloxanos que pueden eliminarse.
De estos contaminantes, el más común es el H2S, que debe eliminarse para evitar la corrosión de los equipos.
El NH3 se genera durante la degradación bacteriana de sustancias que obtienen nitrógeno, como las proteínas, y resulta corrosivo y altamente soluble en agua.
Los COV’s son compuestos de baja solubilidad, que presentan una alta presión de vapor y resultan perjudiciales para el medio ambiente y los seres humanos.
Su presencia en el biogás procedente de RSU se debe a que estos contienen restos de compuestos de limpieza, pesticidas, productos farmacéuticos, plásticos, textiles y recubrimientos sintéticos.
Los siloxanos también son compuestos orgánicos presentes en una amplia variedad de productos, como cosméticos, desodorantes, revestimientos que repelen el agua para el parabrisas, aditivos alimentarios y algunos jabones, que acaban mezclados con los RSU.
Se trata de compuestos líquidos volátiles, y tienden a ser bastante persistentes en sus entornos.
Los siloxanos forman depósitos de óxido de silicio (SiO2) o silicatos (SixOy) que provocan el desgaste, abrasión, fallos y problemas graves en el funcionamiento de las máquinas, por lo que resulta importante su eliminación.
Tanto la concentración de COV’s y de siloxanos están sujetas a estrictos requisitos, siendo para el biogás del nivel de partes por millón (ppm).
Tipos de tecnología de upgrading
La purificación del biogás se puede llevar a cabo mediante distintas tecnologías.
Estas tecnologías se encuentran en un estado maduro de desarrollo, siendo las principales:
- Lavado con agua o PWS (Pressurized Water Scrubbing): el biogás se lava en contracorriente en una columna rellena con agua, donde se absorbe el CO2 por ser más soluble que el CH4.
- Separación por presión o PSA (Pressure Swing Adsortion): se produce la circulación del biogás a presión a través de depósitos de carbón molecular, donde se adsorbe el CO2 y contaminantes como los siloxanos. Las plantas de biometano que utilizan esta tecnología, por lo general, se componen de varias columnas trabajando en paralelo.
- Separación criogénica: el biogás es sometido a procesos de compresión, enfriamiento y expansión continua (destilación en frío) para la separación del CO2 e impurezas. Esta tecnología resulta interesante cuando el producto final es biometano líquido.
- Absorción química: el biogás se lava a contracorriente a través de una columna rellena por una dilución de aminas que separan el CO2, el H2S y los COV’s.
- Separación con membranas: se hace circular al biogás 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 tecnologías, la absorción química o la separación por membranas son las que ofrecen una mayor eficiencia en la purificación (>96%), con un coste de operación más reducido.
En el caso de la absorción química, el sistema trabaja sin presión, haciéndolo más seguro de operar. El biometano es lo único que se comprime, por lo que los compresores que se utilizan son de menor tamaño y el consumo de energía y el mantenimiento requerido son menores en comparación a las otras tecnologías.
El upgrading mediante adsorción química se ha convertido en la tecnología referente en Dinamarca, en los últimos años, siendo la tercera tecnología más empleada y de capacidad instalada que, actualmente, se está abriendo camino por Europa.
Biometano para inyección en la red gasista
Una vez se ha obtenido el biometano mediante la tecnología upgrading, para que pueda ser inyectado en la red gasista y ser transportado en los gasoductos debe cumplir con unos requerimientos definidos por la normativa, en referencia a diversos parámetros: contenido mínimo de metano, contenido máximo de CO y CO2 (2%), hidrógeno (5%) o en oxígeno (1%), punto de rocío de agua (< – 8˚C) y el volumen de inyección en red de transporte troncal (< 5.000 m3/h).
La normativa que establece estos requerimientos es la Resolución de 8 de octubre de 2018, de la Dirección General de Política Energética y Minas, por la que se modifican las normas de gestión técnica del sistema NGTS-06, NGTS-07 y los protocolos de detalle PD-01 y PD-02.
Además, antes de su inyección en red debe certificarse el origen renovable del biometano mediante el Sistema de Garantías de Origen de los gases renovables, según se recoge en el Real Decreto 376/2022, aprobado por el Consejo de Ministros, que traspone, de forma parcial, la Directiva 2018/2001 del Parlamento Europeo y del Consejo, relativa al fomento del uso de energía procedentes de fuentes renovables.
El Sistema de Garantías de Origen permite certificar el origen renovable de cada MWh de gas producido mediante la emisión de una garantía de origen con información sobre dónde, cuándo y cómo se generó el gas en cuestión.
Cumplir con todos los requisitos de las normativas respecto a la gestión de residuos orgánicos y la producción de biometano a partir de ellos es importante a la hora de embarcarse en un proyecto de este tipo.
De igual forma, también resulta útil conocer una estimación del potencial de los residuos para la generación de biometano y el tipo de tecnología más adecuada para cada caso.
Para ello ponemos a tu disposición la siguiente herramienta, que te permite calcular la dimensión aproximada del biometano que puedes generar:
