El biogás ha adquirido un papel importante como energía renovable.
Su obtención a partir de la valorización de residuos orgánicos permite la gestión de los mismos y la reducción de sus emisiones. Algo que figura como uno de los puntos clave en las políticas de la Unión Europea (UE).
El biogás obtenido mediante la digestión anaerobia tiene como principales componentes el metano (CH4), el dióxido de carbono (CO2), hidrógeno (H2), vapor de agua, oxígeno (O2) y nitrógeno (N2). No obstante, en su composición puede haber también contaminantes orgánicos o impurezas, que van a depender del origen del residuo orgánico y del proceso de tratamiento biológico.
Esto sucede, especialmente, con el biogás generado a partir de los residuos sólidos urbanos (RSU), encontrándose como impurezas sulfuro de hidrógeno (H2S), amoniaco (NH3), compuestos orgánicos volátiles (COV’s) o siloxanos que pueden eliminarse.
El aprovechamiento de estos RSU, como parte del modelo de economía circular, ha experimentado un creciente interés. El biogás obtenido a partir de estos residuos puede depurarse (upgrading) para obtener biometano y emplearse como biocombustible (Bio-GNC o Bio-GNL) en el propio transporte urbano.
En este proceso de depuración se produce la eliminación de las impurezas y se concentra CH4 del gas renovable.
Se trata de un proceso que ha adquirido cada vez más relevancia, al ser considerado, el biometano, como un valioso biocombustible que puede emplearse tanto para inyectar en la red de gas natural o como GNL o GNC para el transporte. Para ello, además del CO2, se deben eliminar las impurezas y poder cumplir con las estrictas especificaciones que permiten estos usos.
La importancia del pretratamiento en la depuración del biogás
El contaminante más común presente en el biogás es el H2S.
Este debe eliminarse para evitar la corrosión de los equipos, algo que es posible mediante varias técnicas conocidas (por vía biológica, química o adsorción).
Otra impureza o compuesto contaminante es el NH3, que se genera durante la degradación bacteriana de sustancias que contienen nitrógeno, como son las proteínas.
La necesidad de tratar al biogás para eliminar este compuesto viene de su capacidad corrosiva y por ser altamente soluble en agua.
Los COV’s presentan una alta presión de vapor y baja solubilidad, y resultan perjudiciales para el medio ambiente y los seres humanos.
Estos compuestos están presentes en digestores anaerobios de plantas municipales de RSU, los cuáles contienen restos de compuestos de limpieza, pesticidas, productos farmacéuticos, plásticos, textiles y recubrimientos sintéticos.
Pero, los compuestos de mayor incidencia en el tratamiento de estos RSU o de los procedentes de plantas depuradoras de aguas residuales son los siloxanos.
Estos siloxanos son compuestos orgánicos que se encuentran en una amplia variedad de productos, como cosméticos, desodorantes, revestimientos que repelen el agua para el parabrisas, aditivos alimentarios y algunos jabones.
Se trata de compuestos líquidos volátiles, y tienden a ser bastante persistentes en sus entornos.
En el biogás puede haber uno o más tipos de siloxanos, dependiendo de la materia prima de partida.
Tras la combustión de este biogás en turbinas de gas, calderas o motores de combustión, los siloxanos 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). Esto provoca el desgaste, abrasión, fallos y problemas graves en el funcionamiento de las máquinas, por lo que resulta importante su eliminación.
Las concentraciones de COV’s y de siloxanos están sujetas a estrictos requisitos, siendo para el biogás del nivel de partes por millón (ppm). Por ello, es necesario emplear una tecnología específica para poder
eliminarlos.
Tecnologías para la eliminación de siloxanos del biogás
La tecnología más utilizada para la eliminación de los siloxanos del biogás es la adsorción por carbón activo.
Este proceso de adsorción consiste en la acumulación o retención de átomos, moléculas o especies en la superficie del material, en este caso carbón activo.
La adsorción por carbón activo resulta efectiva para la eliminación de los siloxanos, pero tiene el inconveniente de requerir constantemente el reemplazo del carbón activo utilizado.
La regeneración de este carbón activo va a requerir de altas temperaturas, lo que supone un coste energético.
Otra tecnología aplicada para la eliminación de los siloxanos es la criocondensación.
Esta técnica consiste en la condensación de los compuestos presentes en el biogás por bajas temperaturas y por la reducción de la presión.
La desventaja de la criocondensación está en su alto coste, debido al elevado consumo energético.
A su favor tiene que no resulta tóxica, al no tener que eliminar sus agentes como ocurre con la adsorción.
La criocondesanción suele usarse como pretratamiento del biogás, seguido de alguna otra tecnología, para mejorar la eficiencia en la eliminación de los siloxanos.
Actualmente, se están investigando y probando otras técnicas, como la degradación o la biofiltración, y materiales que permitan la eliminación de los siloxanos de forma más efectiva y eficiente.
Pero, por el momento, la adsorción por carbón activo es la que ofrece mejores resultados.
El carbón activo es un material de fácil adquisición y bajo coste, que además es multiadsorbente, lo que permite la eliminación de otros compuestos, como el H2S y de los COV’S, al mismo tiempo.
El interés por la depuración del biogás en biometano, eliminando el CO2 y otros compuestos como los siloxanos, ha aumentado en los últimos años y seguirá en creciendo, motivado por las directivas europeas en materia de control de las emisiones y la necesidad de abastecer al mercado con combustibles sostenibles.
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 su utilización como biocombustible.