El biogás que se obtiene tras la digestión anaerobia de los residuos orgánicos está compuesto principalmente por metano (CH4), (H2), vapor de agua, oxígeno (O2) y nitrógeno (N2). No obstante, también presenta ciertas impurezas, dependiendo del tipo de residuo orgánico de origen y las variables del proceso de digestión anaerobia.
Entre estas impurezas encontramos compuestos como el sulfuro de hidrógeno (H2S), el amoniaco (NH3), compuestos orgánicos volátiles (COV’s) y los siloxanos.
El H2S es un contaminante común que requiere de su eliminación para evitar la corrosión de los equipos. Otras impurezas, como el NH3 y los COV’s, o los siloxanos, también deben tratarse para mejorar la calidad del biogás y alargar la vida útil de la planta de biogás.
Carbón activo para eliminar los siloxanos
Junto al H2S, los siloxanos son uno de los compuestos que más preocupan en la producción de biogás por el daño que pueden causar a los equipos.
Se trata de compuestos orgánicos persistentes que se presentan con mayor incidencia en el tratamiento de los residuos sólidos urbanos (RSU) y pueden darse más de un tipo, dependiendo de la materia prima de partida.
Estos compuestos, si están presentes en el biogás, se adhieren a los cabezales de los cilindros, pistones, paletas de turbinas y superficies del intercambiador de calor, en forma de depósitos de óxido de silicio (SiO2) o silicatos (SixOy), tras la combustión del gas renovable. Y esto provoca el desgaste, abrasión, fallos y problemas graves en el funcionamiento de las máquinas.
Para la eliminación de estos siloxanos, la tecnología más utilizada es la adsorción por carbón activo por su eficacia y accesibilidad.
Otras tecnologías, como la criocondensación, aunque efectivas suponen un desafío energético que no las hacen competitivas, por el momento.
La desulfuración como tratamiento para el H2S
El H2S es un gas corrosivo, tóxico y dañino para el medio ambiente, que afecta también a los equipos de la planta de biogás.
Para reducir o eliminar la presencia de este compuesto se debe recurrir a tratamientos de desulfuración que pueden utilizar métodos químicos, biológicos o físicos. Cada uno de estos métodos tiene sus ventajas y desventajas, dependiendo del tipo de producto, del grado de desulfuración requerido y de las condiciones operativas.
Métodos químicos
Los métodos químicos utilizan sales férricas y oxígeno que reaccionan con el H2S formando un precipitado sólido que se puede separar del biogás.
La ventaja de estos métodos es que resultan eficientes y rápidos, pero implican un alto consumo de energía, la generación de un residuo sólido o la necesidad de controlar las condiciones operativas.
Métodos biológicos
Para los métodos biológicos se usan microorganismos que tienen la capacidad de descomponer el H2S. Los más comunes son las bacterias reductoras de sulfato y las bacterias anaerobias fermentadoras que actúan oxidando el H2S, dando lugar a sulfato (SO4) o azufre elemental (S).
Estos métodos tienen la ventaja de resultar económicos y ecológicos, pero presentan una velocidad de reacción baja, son sensibles a las variaciones del pH o la temperatura y puede darse la inhibición de la reacción por la presencia de otros compuestos en el biogás.
Métodos físicos
Los métodos físicos más utilizados son la absorción y la adsorción.
La primera consiste en hacer pasar el gas renovable por agua, una solución alcalina u orgánica, con alta afinidad por el H2S, de forma que este se disuelva en el líquido y pueda separarse del biogás. El líquido luego puede ser regenerado mediante tratamiento térmico o químico para recuperar el H2S o convertirlo en otro compuesto.
En el caso de la adsorción, el biogás se pasa por un sólido con alta capacidad de retener el H2S en su superficie, separándolo del gas. Este sólido puede ser carbón activado, zeolita o hierro esponjoso.
El sólido puede ser regenerado mediante un tratamiento térmico o químico para liberar el H2S o convertirlo en otro compuesto.
Los métodos físicos resultan simples y versátiles, pero pueden presentar problemas por pérdida de presión, saturación o contaminación por otros compuestos presentes en el biogás.
La desulfuración en biorreactores, una solución innovadora
Una solución prometedora para resolver el problema de la desulfuración del biogás son los biorreactores, que permiten optimizar las condiciones operativas (pH y temperatura), reducen los costes, simplifican el diseño, mejoran la eficiencia y minimizan la generación de residuos.
Estos biorreactores pueden ser de diferente tipo: de lecho fijo, de lecho fluidizado, de membrana o de biofilm. Cada uno con sus propias características y ventajas, dependiendo del sustrato de partida, del grado de desulfuración requerido y de las condiciones ambientales.
La innovación en materiales para hacer frente a la corrosión
Aún con la aplicación de tratamientos como la desulfuración, evitar la corrosión de los equipos no deja de ser un desafío. Para evitar este problema, se está investigando e innovando en la utilización de nuevos materiales más resistentes en los tanques.
Una de estas innovaciones es, por ejemplo, el refuerzo con fibra de vidrio infusionado (PRFV) de los tanques de poliéster.
El objetivo es hacer que los tanques sean más resistentes a la corrosión, superando las limitaciones de materiales tradicionales como el acero inoxidable, el esmaltado y el hormigón armado, y de esta forma, alargar su vida útil más allá de los 50 años.
Los tratamientos del biogás, como la desulfuración, el uso de biorreactores o nuevos materiales sirven para proteger de la corrosión y alargar la vida útil de las plantas de biogás, al tiempo que mejoran la calidad del gas renovable, haciéndolo más sostenible. Se trata, por tanto, de seguir mejorando e innovando para lograr la máxima eficiencia del proceso de producción de biogás.
Desde Genia Bioenergy ofrecemos un servicio integral para la valorización de los residuos orgánicos y la producción de biometano, seleccionando la tecnología más adecuada a cada caso, que cumpla con los estándares de calidad requeridos para la utilización de este gas renovable.
