El biometano ocupa un lugar destacado como vector energético clave en la transición energética, en especial como alternativa a corto-medio plazo para la descarbonización y como garantía de la seguridad energética.
El proceso de digestión anaerobia con el que se obtiene el gas renovable permite, además, la valorización de los residuos orgánicos, dando una solución sostenible a sus problemas de gestión, acorde a los principios de la economía circular.
No obstante, a pesar de que la tecnología de producción de biometano se considera madura, la creciente importancia de este recurso energético exige de una continua innovación y optimización de los procesos de producción para mejorar la eficiencia y sostenibilidad de las plantas de biometano.
A continuación, exponemos algunos de estos aspectos clave y los retos tecnológicos que se deben afrontar.
Mejorando la eficiencia y sostenibilidad de las plantas de biometano
Estas son algunas de las medidas y estrategias a tener en cuenta en el diseño y funcionamiento de las plantas de biometano para hacerlas más eficientes y sostenibles:
Estrategias de mitigación de fugas de metano
La producción de biometano desempeña un papel crucial en la reducción de las emisiones netas de metano en sectores como la agricultura, la energía y la gestión de residuos.
Sin embargo, es importante abordar el riesgo de fugas accidentales de metano durante el proceso de producción. La European Biogas Association ha publicado el libro blanco “Diseño, construcción y monitoreo de las plantas de biogás y biometano para reducir las emisiones de metano” donde hace una revisión sobre este aspecto y propone una serie de medidas:
- Medidas técnicas: Incluyen aspectos relacionados con el diseño y operación de la planta de biometano. Esto abarca desde la elección técnica en la fase de diseño hasta el mantenimiento preventivo para evitar la pérdida de rendimiento.
- Medidas operativas: Estas acciones se llevan a cabo durante la operación de la planta y promueven buenas prácticas, como inspecciones regulares, planes de mantenimiento y análisis del potencial metano residual del digestato.
- Medidas secundarias de mitigación: Complementan las medidas primarias y pueden incluir la transferencia de conocimiento a través de cursos y la implementación de esquemas voluntarios de autoinspecciones.
Aprovechar el excedente de calor
Una parte significativa de la energía producida por el biogás se presenta en forma de calor.
Aproximadamente el 50% de la energía obtenida del biogás se encuentra disponible en esta forma, y gran parte (entre el 20-40%) se usa para calentar los digestores y pasteurizar la materia prima.
El excedente de calor que resta puede aprovecharse de diversas maneras para mejorar la eficiencia:
- Sistemas de calefacción urbana: Se utiliza para suministrar calor a través de redes de calor desde la planta de biogás hasta consumidores finales, lo que reduce costos operativos.
- Calefacción de invernaderos: El calor se destina a mantener la temperatura en invernaderos cercanos, reduciendo los costos de operación.
- Energía térmica para procesos industriales: Se emplea en una variedad de procesos, como lavado, cocción y esterilización, lo que ahorra energía a la industria y facilita el cumplimiento de límites de emisiones.
Para aprovechar este excedente de energía térmica de manera efectiva, es necesario evaluar las demandas de calor y planificar sistemas que permitan su utilización.
La codigestión para mejorar la eficiencia de la producción
La codigestión implica el tratamiento conjunto de diversos tipos de residuos orgánicos. Este tiene como objetivo mejorar el balance de nutrientes y las características físico-químicas de la materia prima, lo que resulta en una estabilización del sistema y una mayor eficiencia en la producción de biogás.
Las plantas que aplican la codigestión suelen ser de tamaño medio o grande y necesitan una producción estable a largo plazo. Los residuos orgánicos que se tratan provienen de industrias agropecuarias, agroalimentarias o de gestión de residuos.
El biometano que se genera se utiliza para abastecer la planta y otras empresas (autoconsumo), y los excedentes pueden comercializarse.
Retos tecnológicos que deben afrontar las plantas de biometano
Para lograr desarrollar todo el potencial de producción de biometano hay que hacer frente a una serie de desafíos tecnológicos:
Optimizar la tecnología para el tratamiento de diversos tipos de residuos
El potencial de España para la producción de biometano se basa en la alta producción en el sector agroindustrial y agroalimentario, lo que significa una abundancia de residuos orgánicos y subproductos que pueden utilizarse para la producción de gases renovables.
Sin embargo, uno de los desafíos clave radica en la diversidad de materias primas de entrada, incluyendo la fracción orgánica de recogida selectiva o residuos lignocelulósicos, como la paja de arroz o alperujos, entre otros.
El avance tecnológico debe permitir la adaptación de las plantas de biometano para tratar una variedad más amplia de estos residuos orgánicos.
Optimizar la transformación del biogás en biometano
El biometano, como sustituto del gas natural, desempeña un papel fundamental en la reducción de la dependencia de los combustibles fósiles.
Para facilitar su producción, es esencial desarrollar tecnologías de upgrading que sean más simples y económicas.
Proyectos como UPbiomet+ buscan lograr una mayor producción de biometano mediante la integración de la electrometanogénesis y la ruta metabólica «Diet electron transfer» (DIET) en el proceso de digestión anaerobia convencional. Esto mejora el rendimiento energético y reduce los costos de la purificación del biogás en biometano.
Normativa y tecnología de valorización de los digestatos
Durante la digestión anaerobia se produce un subproducto, el digestato, que tiene un valor agronómico significativo debido a su aporte de nutrientes y microbiota para mejorar las condiciones del suelo.
Sin embargo, la valorización de este subproducto requiere un desarrollo normativo y técnico que permita su aprovechamiento.
Uno de los aspectos tecnológicos clave es la incorporación de sistemas de pasteurización eficientes en las plantas de biometano, que mejoren la calidad y seguridad del digestato.
Proyectos como BIOGÁS PASTEUR buscan mejorar la eficiencia de este tratamiento al reducir el consumo de energía y permitir el transporte del digestato de manera más eficiente.
Tecnología digital para mejorar la rentabilidad y sostenibilidad de las plantas
El éxito del desarrollo tecnológico del biometano en España depende de que su producción sea rentable y sostenible, especialmente cuando se trata de residuos orgánicos de alto impacto ambiental, como los purines y los residuos de subproductos de origen animal no destinados al consumo humano (SANDACH) de la industria alimentaria.
Por esto, aprovechar los avances en las tecnologías digitales e incorporarlos como mejoras tecnológicas en las plantas pueden servir para optimizar su rentabilidad y eficiencia.
El proyecto DIGITALTWIN4BIOGAS busca abordar este desafío mediante la creación de gemelos digitales basados en inteligencia artificial para mejorar la viabilidad y sostenibilidad de las plantas de producción de biometano.
Las plantas de biometano desempeñan un papel fundamental en la transición hacia una energía más sostenible. Para enfrentar los desafíos tecnológicos y mejorar su eficiencia y sostenibilidad, es esencial la innovación continua y la adopción de mejores prácticas en la gestión de residuos orgánicos y la producción de gases renovables. España, con su potencial en este campo, tiene la oportunidad de liderar esta transición energética hacia un futuro más limpio y sostenible.
Si quieres conocer el potencial para la producción de biometano a partir de los residuos orgánicos generados en tu industria, puedes hacer uso de la siguiente herramienta que ponemos a tu disposición:
