La valorización energética de los residuos orgánicos en una planta de biogás es posible gracias a la tecnología de los digestores.
Un digestor es el contenedor hermético (reactor) donde se depositan los residuos orgánicos de origen animal o vegetal, y propiciar las condiciones adecuadas para que tenga lugar el proceso de digestión anaerobia que generará el biogás y los digestatos (fertilizantes orgánicos).
El hecho de que se trate de un contenedor hermético es clave para evitar el escape del biogás que se genera, y por tanto evitar las emisiones de metano a la atmósfera, así como para poder garantizar las condiciones anaerobias (en ausencia de oxígeno) del proceso.
Los diseños de estos digestores pueden clasificarse en función de su capacidad para mantener altas concentraciones de los microorganismos necesarios para la digestión anaerobia, siguiendo diferentes métodos.
En cualquier caso, se trata de una tecnología ecológica que permite la obtención de energía renovable mediante procesos químicos naturales.
Los distintos tipos de digestores
A la hora de determinar qué tipo de digestor se necesita, hay que tener en cuenta el origen del residuo orgánico que se va a procesar y las condiciones que son necesarias.
Los tipos de digestores más simples y utilizados son los de mezcla completa.
Se trata de reactores circulares cerrados, que pueden ser de acero u hormigón armado, en los que el sustrato es mezclado regularmente mediante agitadores.
Estos digestores se caracterizan por necesitar que se les añada carga de forma periódica, que se mezcla con el contenido ya existente. Esta mezcla hace que parte del material salga en el efluente sin haberse degradado completamente.
Los residuos para los que se usan estos digestores de mezcla completa son aquellos que pueden ser bombeables, con contenidos de sólidos medio-bajos a bajos (purines, restos de pulpa, aguas residuales, etc).
Reactor de mezcla completa sin circulación
En este tipo de digestor, se mantiene una distribución uniforme de residuos y microorganismos, gracias a un sistema de agitación (mecánica o neumática).
El tiempo medio que necesita permanecer el influente (residuo) sometido a la acción de los microorganismos (tiempo de retención) es más alto que otros reactores. Esto implica que su velocidad de reacción es menor y requerirá más tiempo para el proceso de digestión anaerobia.
Reactor de mezcla completa con recirculación
A este tipo de digestor también se le llama reactor anaerobio de contacto.
Cuenta con cámaras de carga y descarga (decantador) para la separación de microorganismos para poder reducir los tiempos de retención hidráulica.
Este sistema es solo aplicable a aguas residuales con alta carga orgánica para las que es posible la separación de fases líquido-sólido.
Para que pueda producirse la decantación, debe disponer de un sistema de desgasificación.
Otros tipos de digestores
- Reactor de flujo pistón
Este tipo de reactores cuenta con una cámara de digestión alargada, en horizontal, por lo que la incorporación de material nuevo genera un flujo longitudinal del contenido.
La mezcla se produce en planos perpendiculares a la dirección del flujo a través de agitadores especiales.
Este tipo de digestor se emplea para residuos con alto contenido en sólidos y puede presentar un proceso microbiológico más estable.
Las etapas del proceso de digestión anaerobia ocurren a lo largo del flujo, concentrándose las primeras etapas del proceso en la parte de entrada del reactor, y el resto hacia la zona de salida del flujo, con lo que el tiempo de retención es menor.
- Reactor de sistema discontinuo
En este caso se trata de contenedores cerrados en los que el proceso de digestión no finaliza hasta que se haya producido todo el biogás posible. Por ello, para este tipo de reactores no se habla de tiempo de retención sino de digestión.
Este sistema se aplica a residuos con una alta concentración de sólidos que dificultan la adopción de sistemas de bombeo, y para conseguir una producción de biogás casi continua, deben combinarse varios reactores discontinuos con puestas en marcha intercaladas en el tiempo.
¿Qué sucede dentro del digestor?
Al depositar los residuos orgánicos en el interior del digestor se inicia el proceso de digestión anaerobia controlada o biometanización.
Este proceso implica la transformación de la biomasa en ausencia de oxígeno, obteniendo compuestos volátiles como el metano (CH4), el dióxido de carbono (CO2), el amoniaco (NH3), el sulfuro de hidrógeno (H2S), el nitrógeno (N2) y otros gases menores.
En la primera fase de la biometanización, la materia orgánica, mantenida en medio acuoso y temperaturas de entre 25-35ºC es degradada por microorganismos aeróbicos, consumiéndose el oxígeno que pueda existir en el medio.
Tras esto, y sin ya oxígeno en el medio, las condiciones permiten el desarrollo de los microorganismos anaerobios, que continúan el proceso de degradación de la materia orgánica.
La segunda fase de la biometanización puede iniciarse a los 5 días de la incorporación de los residuos en el digestor y necesitar hasta 20 días para finalizar el proceso.
La presión del biogás generado se controla mediante una válvula y el biogás se va extrayendo a través de un tubo de plástico o cobre.
Otros elementos con los que cuenta un digestor son un filtro para eliminar el sulfuro de hidrógeno (H2S) que se produce durante el proceso y que resulta corrosivo, y un recipiente para la recogida del agua y los digestatos.
Proyectos de ingeniería para una planta de biogás
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