Obtención de biometano por upgrading
El biometano se obtiene partir de un proceso de Upgrading del biogás; consiste mayormente en aumentar el porcentaje de CH4 (metano), pasando de 54% a más del 90% al eliminar el CO2 (dióxido de carbono). A este proceso se le conoce también como limpieza, purificación o depuración del biogás.
Conoce las distintas tecnologÍas para la obtención
De este modo el biometano puede emplearse para los mismos fines que el gas natural de origen fósil y con una pureza superior a este. Con un PCI (poder calorífico) muy similar, aunque algo inferior debido a que el GN tiene en su composición otros hidrocarburos, que tienen mejor PCI.
La diferencia más importante que debemos tener en cuenta es que el biometano es renovable y no contaminante, además de ser en su origen una vía sostenible de gestión los residuos.
Existen diferentes tecnologías de upgrading para obtener biometano del
biogás, cada una se adapta mejor y es más rentable para cada caso.
Principales tecnologías de purificación del biogás para la obtención de biometano:
Esta tecnología está basada en la absorción química del CO2, el H2S y los compuestos orgánicos volátiles por parte de compuestos químicos como aminas o soluciones acuosas de sales alcalinas. El proceso tiene una gran eficiencia en la separación consiguiendo un alto porcentaje de metano y una muy baja presencia de sulfhídrico en la corriente de gas natural renovable y, por lo tanto, pérdidas de metano reducidas en el off-gas. Estos sistemas presentan una buena flexibilidad ante variaciones en el caudal de entrada.
La tecnología se basa en la capacidad que tienen ciertos compuestos químicos (aminas o soluciones acuosas de sales alcalinas) en absorber CO2, H2S y VOC. Una vez absorbidos, el fluido liberará los compuestos mencionados con la aplicación de calor.
Este proceso, a diferencia de la mayoría de las otras tecnologías, apenas está presurizado. Se hace pasar el gas por un scrubber (situado en una columna de 13 metros de altura, que varía su diámetro) con un compuesto de aminas (compuestos nitrogenados que no afectan a la cantidad de nitrógeno con la que sale el biogás) que se encargan de absorber el CO2 y el H2S. De aquí va al secado, donde entra el metano a -37ºC, su punto de rocío (capacidad de albergar agua). Debido a que a menos temperatura podrá albergar menos agua, se usa un absorbente y un sistema de depresión (para enfriar).
Por otro lado, la propia amina suelta el CO2 tras consumir calor. Y se vuelve a enfriar para volver a iniciar el proceso.
Esta tecnología tiene un bajo consumo eléctrico (0,1 kWh/m3 de BG) pero alto consumo térmico (necesita mucha potencia a 140ºC). No obstante, en las fases de refrigeración se puede recuperar gran parte de la potencia térmica para otros procesos (50% a 50ºC y 35% a 85ºC).
Si el caudal de biogás es menor de 300 m3/h, no es rentable, de 300 a 500, puede haber competencia con otras tecnologías. Para caudales mayores de 800 no tiene competencia.
Un problema de aminas es que no elimina el O2, y actualmente para verter a red hay un límite.
Ciertos materiales, como el carbón activo o zeolitas, tienen la capacidad de absorber y desabsorber el CO2 y esta propiedad se aprovecha en los sistemas PSA para purificar el biogás. El sistema consume energía eléctrica para conseguir los cambios de presión inherentes al proceso. Esta tecnología permite separar del metano prácticamente todo el O2 y N2, hasta conseguir un biometano con alto poder calorífico.
Es una tecnología antigua basada únicamente en un proceso físico.
En la primera etapa se coloca el gas a 6 bar junto al carbón activo. Éste actúa y deja salir el CH4. En la segunda etapa, el c.a suelta el CO2 con un porcentaje de CH4 que ha cogido (ya que es imposible que no coja nada) y será enviado a la atmósfera.
Los distintos puntos de ebullición del metano (-160ºC) y del dióxido de carbono (-78ºC) permiten separarlos mediante criogenización, recuperando el CO2 en estado líquido. Este sistema resulta de especial interés para la generación de bioGNL por las condiciones de salida del biometano.
La tecnología se basa en los distintos puntos de ebullición de los diferentes compuestos químicos. La Tª de ebullición del CH4 es de -160ºC a presión atmosférica y la del CO2 es de -78ºC. Esto significa que se puede separar el CO2 del metano en forma de líquido, enfriando la mezcla gaseosa a alta presión.
El consumo eléctrico es hasta tres veces superior al de membranas, por lo que es un proceso poco usado. No obstante, su uso puede estar justificado para casos en los que sea factible el uso del CO2 en estado líquido.
Mediante la presurización del biogás y su paso a través de membranas selectivas se consigue un biometano con un alto grado de pureza, que se puede optimizar encadenando varias etapas para purificarlo progresivamente. Se trata de un sistema intensivo en consumo eléctrico y modular. Aunque no presenta flexibilidad en cuanto al caudal a tratar se trata de una tecnología robusta ampliamente probada. Es una tecnología antigua que se basa en el uso de membranas que son capaces de separar metano y CO2. Para mantener el grado de pureza se hace pasar el biogás por más etapas de purificación.
Es un proceso muy sencillo y está muy desarrollado. El gas es comprimido hasta 14/16 bar, por lo que el consumo eléctrico es elevado. Esto hace que para altos caudales no sea rentable. No tiene competencia para caudales de biogás inferiores a 300 m3/h. Esto es debido a que a más caudal se necesitan más membranas y no se aplica la economía de escala. No supone consumo de energía térmica.
Membranas requiere que el caudal de biogás sea constante para el caudal de diseño.
En el caso de esta tecnología la propiedad que se emplea para separar el metano y el CO2 es la diferencia de solubilidad en agua de estos compuestos. El biogás pasa por un sistema de agua presurizada, de forma que, el dióxido de carbono queda disuelto en ella y el gas sale del proceso con un alto contenido en metano. Sin embargo, este biometano sale saturado y será necesario implementar un sistema de secado.
Esta tecnología se basa en el hecho de que la solubilidad del CO2 es mayor que la del CH4. El agua presurizada absorbe en un scrubbing (ducha líquida/gas) la mayoría del CO2 y el H2S. Posteriormente se somete a stripping (l/aire) con aire a presión para que libere los componentes absorbidos. El problema de este sistema es que no es un ciclo cerrado y se debe añadir agua constantemente.