La seguridad en el suministro de energía renovable es uno de los retos a los que se enfrenta la transición energética, siendo un problema el poder equilibrar la oferta y la demanda en una red eléctrica con fuentes de energía renovable (eólica y solar) que fluctúan constantemente.
La intermitencia en la generación de energía eléctrica de estas fuentes renovables, o los excedentes que se producen en los días buenos, hacen necesario la búsqueda de soluciones para el almacenamiento de energía.
Aunque ya existen algunas soluciones, como las baterías (al estilo de la de Tesla), las líneas de alta tensión que conectan puntos de alta oferta con los de alta demanda de energía o las centrales hidráulicas de bombeo reversible, hay otra solución alternativa que permite transformar el excedente de electricidad en otra nueva fuente de energía 100% renovable y fácilmente transportable.
Esta alternativa es el Power to gas (PtG), una tecnología que convierte la energía eléctrica en hidrógeno y, por síntesis posterior mediante la reacción de Sabatier, en biometano.
El proceso PtG o biometanización
La primera parte del proceso PtG requiere del excedente eléctrico procedente de fuentes renovables que, mediante electrólisis, se transforma en hidrógeno.
Este hidrógeno se combina, luego, con CO2 capturado de algún foco emisor, en un catalizador, produciendo metano (CH4) y agua.
Para que este proceso resulte viable en términos de costes, la fuente de la que se obtiene el CO2 debe ser barata. Para ello, se puede aprovechar el CO2 producido junto al biogás, tras la digestión anaerobia de los residuos orgánicos.
Existen dos formas de integrar ambos procesos (PtG y digestión anaerobia):
- In situ: inyectando el hidrógeno en el propio digestor donde se lleva a cabo la digestión anaerobia.
- Ex situ: haciendo la inyección en un reactor biológico independiente.
Este proceso permite incrementar la concentración del metano en el biogás, reemplazando el upgrading (purificación del biogás) por la biometanización y tan solo necesitando un proceso final de depuración para eliminar el ácido sulfhídrico y obtener el biometano.
Durante el proceso de biometanización intervienen los microorganismos archaeas metanogénicas que, de forma natural, llevan a cabo la transformación del H2 y CO2 en metano.
Aplicaciones del PtG o biometanización
Un ejemplo de aplicación de esta tecnología Power to gas o biometanización lo tenemos en las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR).
Las EDAR cuentan con grandes volúmenes de fangos que pueden tratarse mediante digestión anaerobia. Si, además, se dispone de la generación de excedentes de energías renovables, se puede introducir el PtG para la producción de biometano en una o dos etapas (in situ y ex situ).
Este es el objetivo del proyecto BIOUP, desarrollado desde el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), que estudiará, evaluará y validará la tecnología PtG, con el objetivo de desarrollar una tecnología que optimice la demanda energética de los procesos de depuración de aguas.
Por su parte, desde el Centro Tecnológico del Agua (Cetaqua), también vienen desarrollando dos proyectos en esta misma línea, el CoSin y Nimbus.
Este último, el Nimbus, se ha centrado en la aplicación del concepto de ecofactoría a la estación depuradora de aguas residuales (EDAR) del Baix Llobregat, de donde partirá una parte de la materia prima, los lodos, que se empleará para producir biometano mediante la tecnología power-to-gas.
El biometano producido será luego utilizado para alimentar autobuses públicos de la flota de Transports Metropolitans de Barcelona (TMB).
Beneficios y ventajas de la biometanización
Incorporar la tecnología PtG o biometanización dentro del mix de las energías renovables va a permitir acelerar el proceso de transición energética.
Por el momento, el hidrógeno renovable, tanto en transporte como en combustión, solo se puede emplear en mezclas al 20% junto al gas natural, dificultando el completo reemplazo del gas de origen fósil y la reducción de las emisiones de CO2.
Si el hidrógeno se transforma en biometano, se incrementa la producción de este, pudiendo ser distribuido al 100% por la actual infraestructura gasista y emplearse en los hornos industriales. Algo que permite el reemplazo directo del uso del gas natural.
La biometanización, además, ocuparía un papel central como alternativa para el almacenamiento de energía a largo plazo y puede representar una solución para el autoconsumo en áreas geográficas aisladas, al permitir, en gran medida, ciclos cerrados de material y energía.
El hidrógeno renovable se considera el combustible del futuro, al no generar emisiones contaminantes de CO2 y por la importante cantidad de energía utilizable que ofrece, tanto en sistemas de combustión habituales, como en los nuevos sistemas de conversión energética. El inconveniente actual que presenta es que la tecnología para su producción a la escala necesaria se encuentra aún inmadura.
Por lo tanto, la producción de biometano a partir de la digestión anaerobia de residuos orgánicos, unida a la biometanización, resulta ventajosa para acelerar la transición energética y la descarbonización, al tiempo que reduce la dependencia energética y se enmarca en los principios de economía circular.
Se trata, por tanto, de una tecnología a tener en cuenta en el proceso actual de transformación del sistema energético hacia las energías renovables.
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:
