La transición ecológica y la sociedad se enfrentan al desafío de descarbonizar la industria y poner en valor la eficiencia energética y la economía circular.
En este desafío, la producción de biogás, como parte del mix energético renovable, ha adquirido un papel relevante por permitir la generación de energía eléctrica y térmica, o poder ser utilizado en el transporte o inyectado en la red gasista, una vez depurado a biometano (upgrading).
Además, la producción del biogás y del biometano parte de la valorización de los residuos orgánicos, siendo un proceso que se enmarca dentro del modelo de economía circular.
España es uno de los países europeos con mayor potencial para la generación de estos gases renovables, por lo que se espera que su implementación continúe creciendo en los próximos años.
Para ello, se deberán afrontar varios retos tecnológicos como la adaptación a los diferentes tipos de residuos, una mayor eficiencia en la producción de biogás y en el uso del digestato, así como asegurar la rentabilidad y sostenibilidad de las plantas de biogás.
Optimizar la tecnología para los diversos tipos de residuos
El potencial de España para la producción de biogás se debe a su alta producción en el sector agroindustrial y agroalimentario.
Esto implica que existe una cantidad elevada de residuos orgánicos y subproductos que pueden ser valorizados para la producción de gases renovables.
Así, el desarrollo de la tecnología del biogás en España puede suponer el alcanzar una potencia de entre 122 y 140 TW. Es decir, el equivalente al 40% del gas que se utiliza actualmente en el país.
Ahora bien, para alcanzar todo este potencial, uno de los principales retos que hay que afrontar está en la diversidad de materias primas de entrada (residuos orgánicos).
Si bien, la mayoría de los proyectos de biogás y biometano han estado centrados en residuos ganaderos, agroindustriales y agrícolas, desde la Unión Europea (UE) se aboga por ampliar el tipo de residuo orgánico que puede revalorizarse mediante digestión anaerobia.
Por lo tanto, se deben dar avances tecnológicos que permitan incorporar nuevos procesos para el tratamiento de otros residuos, tales como la fracción orgánica de recogida selectiva o residuos orgánicos como paja de arroz o alperujos, además de residuos de vertederos y estaciones EDAR.
Un ejemplo de la adaptación de la tecnología del biogás a distintos tipos de residuos orgánicos, mediante procesos de codigestión, lo tenemos en la planta de biogás de la mancomunidad energética de Los Pedroches.
En esta instalación, la producción del biogás procede de la codigestión de los propios residuos ganaderos (purines y estiércol) y alperujo, ofreciendo una solución sostenible a la gestión de estos residuos dentro de la comarca y la obtención de otros productos de valor añadido, como son los fertilizantes orgánicos.
Optimizar la producción de biometano
El biometano es el principal sustituto del gas natural, reduce la dependencia de los combustibles fósiles, puede inyectarse a la red y emplearse para el transporte.
De ahí, la importancia del desarrollo de tecnologías de upgrading que resulten más sencillas y económicas para facilitar la producción de este gas renovable.
Así, proyectos como UPbiomet+, desarrollados por AINIA están enfocados en este objetivo: establecer una nueva tecnología de digestión anaerobia para la producción de una mayor cantidad de biometano, mediante la transformación de CO2 en CH4 extra.
Para ello, el proyecto plantea la integración de la electrometanogénesis y la ruta metabólica “Diet electron transfer” (DIET) al proceso de digestión anaerobia convencional.
Esta facilitaría la obtención directa de biogás más rico en biometano y el incremento de la producción de biometano gracias a la transformación adional del CO2.
Esto supone un mayor rendimiento energético del biogás obtenido, mayores beneficios y una reducción en los costes destinados al upgrading.
Desarrollar a nivel normativo y tecnológico la valorización de los digestatos
Durante el proceso de digestión anaerobia también se genera otro subproducto, el digestato.
Este digestato tiene un interesante valor agronómico por el aporte de nutrientes y microbiota para mejorar las condiciones del suelo, si se usa como fertilizante orgánico.
Ahora bien, la valorización de este subproducto requiere de un desarrollo normativo y técnico que permita su aprovechamiento y la apertura de nuevas vías de negocio.
Uno de los aspectos tecnológicos clave para el aprovechamiento de estos digestatos es la incorporación de los sistemas de pasteurización en la propia instalación de biogás, de forma eficiente y económicamente rentable.
La pasteurización es un proceso intensivo en energía que permite mejorar y asegurar la calidad del digestato. Pero, por el momento, los sistemas actuales suelen tener baja eficiencia energética, demandando cantidades importantes de energía para elevar la temperatura del digestato.
El desarrollo de proyectos como BIOGÁS PASTEUR tienen el objetivo de mejorar la eficiencia de este tratamiento del digestato y su rentabilidad.
Este proyecto de Genia Bioenergy, en colaboración con Inderen, llevará a cabo la investigación y prueba experimental para el desarrollo de un sistema de pasteurización modular, incorporado en las plantas de biogás, que permita el aprovechamiento del calor para su reutilización en el propio proceso.
Esto supone una mayor eficiencia de la pasteurización al reducir el consumo de energía por debajo de la demanda actual (41 kW/tonelada de digestato).
Además, el digestato obtenido resultaría fácilmente transportable en un contenedor y el sistema permitiría también el tratamiento de otros sustratos (ej. lodos).
Mejorar la rentabilidad y sostenibilidad de las plantas
El desarrollo con éxito de la tecnología del biogás en España dependerá, finalmente, de que su producción resulte rentable y sostenible, en especial cuando se traten residuos orgánicos de alto impacto ambiental, como pueden ser los residuos ganaderos de purines de cerdo y residuos de subproductos de origen animal no destinados al consumo humano (SANDACH) de la industria alimentaria.
Por esto es necesario trabajar en las mejoras tecnológicas que permitan la instalación de plantas más sostenibles y rentables.
Este es el objetivo del proyecto DIGITALTWIN4BIOGAS.
Un proyecto pionero de investigación industrial que diseñará y desarrollará un gemelo digital, basado en inteligencia artificial, para mejorar la viabilidad de las plantas de producción de biogás y ofrecer una solución sostenible para el tratamiento de residuos orgánicos que tienen un alto impacto ambiental.
Gracias a la inteligencia artificial, y en concreto al machine learning, se hará una réplica virtual de una planta de tratamiento de purines y otros residuos orgánicos animales para mejorar su rentabilidad y sostenibilidad.
El proyecto está liderado por el Clúster Aragonés de Alimentación (Asociación Aragón Innovalimen) con participación, como segundo Clúster Gasnam – Neutral Transport, y cuenta con la participación de Genia Bioenergy, la empresa tecnológica Cuatroochenta y la Ganadera Unida Comarcal (GUCO) del Grupo Arcoiris.
Ahora es el momento de hacer frente a estos retos tecnológicos y desarrollar todo el potencial de España para la producción de biogás y biometano, haciendo posible un verdadero avance en la transición ecológica.
