Upgrade es un término inglés que significa mejora, ampliación, actualización… es decir, pasar de una situación a otra superior, conseguir un extra o un plus.
Por tanto, cuando hablamos de upgrading en el biogás, nos referimos a un enriquecimiento o purificación. Aludimos al proceso que convierte el biogás bruto en biometano, un gas renovable con propiedades similares al gas natural.
El tercer país europeo con potencial para la producción de biometano es España. Sin embargo, vamos rezagados en la implantación de la tecnología necesaria. La lentitud, el coste de los trámites administrativos y la falta de un marco regulatorio han dificultado la puesta en marcha de la tecnología upgrading.
Pausadamente la situación comienza a cambiar, gracias a la Hoja de Ruta del Biogás y a la puesta en marcha del Sistema de Garantías de Origen de los gases renovables. Si bien es cierto que aún existe un gran número de plantas de biogás que necesitarían inversiones en upgrading.
Las similitudes del biometano al gas natutal lo hacen un gas especialmente interesante por su capacidad para reemplazar al gas de origen fósil, aprovechando la misma infraestructura ya existente y pudiendo ser utilizado para uso doméstico, industrial y como biocombustible.
Un proceso complejo.
El proceso de conversión de biogás en biometano para por las siguientes fases:
- Los residuos orgánicos son introducidos en plantas depuradoras.
- Una vez en la planta, los desechos comienzan a tratarse y separarse. El agua depurada que se genera es devuelta a la naturaleza, mientras que los residuos (denominados también lodos) son retenidos.
- Posteriormente, los residuos o lodos son introducidos en unos tanques herméticos, a la temperatura adecuada y sin oxígeno.
- En las condiciones anteriormente citadas, la materia orgánica es transformada por la acción de bacterias y otros microorganismos.
- A partir de dicha transformación se obtiene el biogás, que tiene una composición variable de metano, aunque la media suele ser un 60%.
- A continuación, se aplica el proceso de upgrading para eliminar del biogás, el CO2 y otras substancias, mediante la combinación de diversas técnicas de absorción.
Tipos de tecnología upgrading
La eficacia del proceso es un factor determinante para maximizar la producción de biometano y optimizar el rendimiento general. De ahí que determinar el tipo de tecnología de upgrading a implementar sea tan importante.
Las tecnologías de upgrading deben ser capaces de proporcionar biometano con niveles de pureza que cumplan con los estándares y regulaciones aplicables.
Destacan las siguientes:
UPGRADING MEMBRANAS
El upgrading mediante membranas es un proceso de separación físico que permite disociar los compuestos por diferencia de permeación. Este sistema upgrading es ideal para el gas, originado principalmente por lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR), fracción orgánica de residuos sólidos urbanos (RSU), así como residuos agroindustriales, que contiene principalmente metano y dióxido de carbono y, en menor medida, sulfuro de hidrógeno, COVs, siloxanos y humedad. El alto poder calorífico del biogás permite valorizarlo para obtener calor, energía eléctrica o biometano.
Ventajas de la tecnología de membranas
- Tecnología muy fiable y probada. Es la tecnología más vendida actualmente
- Sistema compacto. Todos los equipos se disponen en el interior de un contenedor (tan sólo el pretratamiento está fuera del contenedor).
- Calidad del biometano muy homogénea.
- Bajo caudal de off-gas.
- Sin generación de residuos (cómo ocurre con otras tecnologías).
UPGRADING AMINAS
Esta tecnología se basa en un proceso de absorción química a baja presión especialmente diseñado para eliminar CO2 del biogás. Este proceso permite recuperar el 99,9% del metano presente en el biogás.
La parte fundamental del proceso es la solución captadora selectiva altamente eficiente que permite que el biometano obtenido contenga más de 99% de metano. Este biometano tiene suficiente poder calorífico para su inyección en la red de gas natural sin necesidad de enriquecerlo con propano. El CO2 de salida también puede ser valorizado como subproducto.
Ventajas del proceso de enriquecimiento mediante aminas
- Es la tecnología que proporciona la mayor concentración de metano en el gas enriquecido junto con la menor pérdida de metano <0,1% y hasta 0,05%.
- No produce corrientes de gases residuales con metano (pérdidas de metano nulas) que otras tecnologías no son capaces de capturar y que se deben tratar antes de su emisión a la atmosfera.
- No requiere pretratamiento: el proceso elimina COV, siloxanos y H2S.
- Cumple con los requerimientos de inyección en red.
- Sistema completamente automatizado.
- El sistema trabaja a baja presión lo que reduce el consumo energético.
- Bajo consumo de agua y disolventes.
- Circuito cerrado de aminas: necesidad de un cambio anual.
- Temperatura de recuperación de las aminas menor que la de otras marcas, lo que hace que presente menor consumo energético.
- Sistema robusto, de bajo mantenimiento y fácil acceso.
- El sistema produce biometano listo para licuar sin necesidad de una etapa de afino posterior.
- El sistema produce CO2 con una concentración de CH4 extremadamente baja lo que facilita su posibilidad de valorización o su emisión a la atmósfera.
- Servicio de soporte y monitorización remota 24/7.
UPGRADING PSA
La absorción por cambio de presión (PSA) es un proceso físico ampliamente aplicado en la industria del gas para purificar diferentes corrientes de gas para una variedad de aplicaciones industriales.
La simplicidad y especialmente la flexibilidad de este proceso para adaptarse automáticamente a las condiciones cambiantes del gas de entrada, hace que el proceso PSA sea la elección de miles de operadores en todo el mundo. Los tiempos reales de funcionamiento más altos (> 99%) junto con el menor consumo de energía (< 0,252 kWh / Nm³) garantizan el mejor rendimiento de la planta entre las tecnologías de upgrading para de biogás de producido en vertedero.
Ventajas y características especiales
- El sistema inteligente de control del proceso, junto con un estándar de alta calidad de componentes mecánicos, reduce los riesgos operativos y aumenta los tiempos de funcionamiento a >99% en las plantas en funcionamiento.
- El sistema está completamente automatizado y autorregulado. Los parámetros de proceso se ajustan continuamente a las condiciones del gas de entrada. Eso garantiza una calidad de gas de salida constante y un amplio rango de funcionamiento, entre el 30 y el 110% del caudal de biogás de diseño.
- El funcionamiento a baja presión de tan solo 4 bar, máquinas de tornillo sin aceite y en seco para la compresión del gas de vertedero y la regeneración al vacío y la selección de componentes de alta calidad reducen el consumo de energía al mínimo.
- Gracias al lecho de protección inicial, el PSA no es sensible al rendimiento de los filtros de carbón activo aguas arriba de la unidad de upgrading.
- El PSA es el único proceso de depuración de gases que se regenera a sí mismo, sin requerir ningún aporte externo como aire o vapor.
- La vida útil del medio adsorbente es superior a los 15 años.
UPGRADING CRIOGENIZACIÓN
La criogenización es un proceso físico ampliamente aplicado en la industria del gas para separar distintas corrientes por condensación mediante una serie de etapas de compresión/bajada de temperatura.
El sistema de criogenizazión trata el biogás producido a partir de cualquier tipo de residuo orgánico tales como residuos agrícolas, industriales, lodos de aguas residuales, desechos domésticos, pudiéndose utilizar en todo tipo de instalaciones, incluyendo en vertederos.
Ventajas del sistema de Criogenización
- El sistema consiste en la instalación de varios compresores de velocidad variable, lo que permite una alta flexibilidad de operación (del 50 % al 120 % de caudal de biogás nominal).La tecnología está diseñada para el enriquecimiento de biogás, la licuefacción y la compresión de GNC, (gas natural comprimido), lo que optimiza la inversión y los costes de operación.
- La pureza del CO2 va del 99,5 % al 99,9 %, pudiéndose obtener CO2 de grado alimentario.
- El consumo eléctrico es mínimo gracias al diseño específico de las unidades de refrigeración, la implementación de cascadas integradas y la recuperación de frío de vaporización de GNL, (gas natural licuado).
- Todos los componentes e instrumentos son de alta fiabilidad y la tecnología está muy probada.
Qué usos tiene el biometano
El biometano tiene unas características muy parecidas al gas natural, por lo que sus usos son muy similares, así como su rendimiento. Además, puede volcarse y transportarse en las mismas redes que el gas natural, llegando así a hogares e industrias.
En resumen, el biometano puede ser usado para:
- Generar electricidad para todo tipo de uso: en el hogar, en espacios públicos, todo tipo de negocios, industria, etc.
- Alimentar los sistemas de calefacción.
- Como carburante para vehículos a gas.
- Para combustión en motores de generación.
Esto significa que el biometano cubre con garantías y una gran eficacia un amplio espectro como generador de energía eléctrica y térmica y ofrece soluciones de movilidad no contaminantes.
El biometano se ha convertido es una de las energías renovables más apreciadas actualmente por ser ecológico, renovable y sostenible, por lo que es una fuente de energía capaz de dar respuesta a las necesidades de energía actuales y futuras, cumpliendo con las nuevas exigencias legales en materia medioambiental.
Además, es una energía comercialmente viable y, contando con las infraestructuras adecuadas, las industrias pueden obtener energía para autoconsumo, y a veces para vender a terceros, mediante la transformación de sus propios residuos.
Potenciar las energías renovables, como el biogás y el biometano, es la mejor forma de asegurar la continuidad de los recursos y hacer más transparente, justa y participativa la gestión de la energía.
