La digestión sostenible del biogás

El biogás es un combustible generado a partir de la degradación que producen determinados microorganismos en la materia orgánica en ausencia de oxígeno, es decir, en condiciones anaerobias. Procede de distintos orígenes, como los depósitos de residuos –más conocidos como vertederos–, las líneas de gas de las EDAR (Estación Depuradora de Aguas Residuales) o de instalaciones ganaderas.

El proceso de fermentación anaerobia de materias de origen orgánico antes referenciadas tiene como consecuencia la producción de un gas con un contenido variable en metano (40-70%), dióxido de carbono (30-40%) y otros compuestos.

El proyecto ContactGas acoge la investigación de un nuevo proceso orientado a la purificación del biogás obtenido mediante la digestión anaerobia de la materia orgánica contenida en diferentes tipos de residuos, lo que permitirá su uso en aquellas aplicaciones que exigen unos niveles de calidad del metano superiores, como pueden ser el combustible para vehículos o la inyección a la red de gas natural.

Dicha novedad tecnológica se materializará como un nuevo producto a nivel mundial convirtiéndose en un sistema de purificación de biogás más económico y con menos riesgos desde un punto de vista de seguridad en comparación con los procesos ya existentes.

En este sentido, Félix Nieto, gerente y director de I+D de Idecal, asegura que los objetivos generales del proyecto pasan por investigar y poner a punto un proceso técnico innovador que permita la transformación del biogás en biometano con una concentración de metano mayor del 95%; que sea sencillo, robusto y fiable, de modo que los costes de funcionamiento, de consumo energético, de mantenimiento de equipos y de personal sobre el terreno se reduzcan de manera significativa respecto a los de otras tecnologías de purificación de biogás. 

Además, añade Ángel Casas, del área de ingeniería de 1A Ingenieros, otra meta es desarrollar un sistema de construcción modular para que los equipos se puedan montar y desmontar fácilmente, y a la vez sean móviles y transportables. «Esto permitiría a los potenciales clientes financiar la adquisición de estas plantas mediante leasing, lo que las hará más atractivas, asequibles y escalables». 

En la actualidad existe tecnología disponible a nivel comercial para realizar el upgrading del biogás, pero debido a su alto coste hace difícil su implementación a pequeña escala industrial. Por esta razón, defiende, esta iniciativa trata de desarrollar un sistema de enriquecimiento del biogás fiable, con poco riesgo y de bajo coste, que sea capaz de tratar de manera eficaz lo generado a cualquier escala en diferentes entornos de producción.

Entre bambalinas se encuentra esta tecnología que se basa en una membrana de gas-líquido que ofrece la posibilidad de separar a baja presión el dióxido de carbono del metano contenido en el biogás. Un valor añadido que se suma al bajo coste, ya que la infraestructura básica necesaria para la construcción de los contactores de membrana está ampliamente difundida para las aplicaciones de gasificación y desgasificación utilizadas en la industria de bebidas carbonatadas. «Este reajuste económico soluciona el gran problema que tienen los procesos de upgrading tradicionales destacados por sus altos costes de inversión en equipamiento», apunta Casas. 

Otros puntos interesantes son, en opinión de Nieto, que no necesita altas presiones de trabajo, con lo que se minimizan los problemas de seguridad y de elevados costes de inversión, operación y mantenimiento asociados a los trabajos a presión que tienen las membranas gas-gas que se utilizan en la actualidad. También destaca que se trata de un sistema modular, facilitando su escalado; la pureza del biometano obtenido es óptima para su inyección a red y uso en vehículos, y el sistema presenta pocas pérdidas, permitiendo recuperar casi todo el metano presente en el biogás. 

El broche a estos valores añadidos, comentan, lo ponen la obtención de una corriente de dióxido de carbono de elevada pureza, lo cual es una ventaja adicional por el potencial uso de este bio-dióxido de carbono como materia prima en otros procesos, y que el líquido que se utiliza para la separación del metano y el dióxido de carbono se recircula y, por lo tanto, se aprovecha en diferentes ciclos no generando residuo.

Respecto al ahorro, Casas y Nieto aseguran que se puede conseguir gracias al sistema modulable, de tal forma que puede operar desde pequeñas instalaciones en las cuales la inversión inicial de otros sistemas no es rentable, hasta grandes que opten por esta alternativa. Este dato es, a su juicio, muy significativo, puesto que en la actualidad un gran número de pequeñas instalaciones con capacidad de generación de biogás no pueden acceder a estos sistemas por la relación entre el mínimo biogás que se debe tratar frente a la alta inversión inicial que requiere. «Menor coste de operación y mantenimiento, al operar a bajas presiones y contar con un fluido reutilizable para el proceso de separación».

El marco del proyecto ContactGas prevé probar esta tecnología en una empresa de Castilla y León que genera biogás a partir de la gestión de los residuos de su proceso productivo. En este punto, explican que se llevará a cabo un sistema de conexión a la línea de biogás de la instalación en la que se realizará la experimentación para la captura de una mínima fracción del biogás generado en sus instalaciones, con el objetivo de canalizarlo hacia el prototipo diseñado y realizar la tarea de experimentación. Posteriormente, tanto el biometano como el dióxido de carbono obtenidos se volverán a mezclar con el resto del biogás que no se ha capturado para la fase de experimentación.

¿Cómo surgió la idea? El gerente y director de I+D de Idecal indica que fue observando el proceso inverso, en el cual se introduce dióxido de carbono en algunos productos, donde se descubrieron las oportunidades que podía ofrecer si se realizaba al revés. ¿Y quiénes están detrás de cada uno de los pasos de esta iniciativa? El proyecto arrancó en septiembre de 2020 y se está llevando a cabo en colaboración entre las empresas Investigación y Desarrollo Castilla y León (Idecal) y 1A Ingenieros. En el desarrollo también participa el Centro Tecnológico CARTIF. Para la realización de las pruebas del prototipo colaboran con una empresa de la Comunidad que se encuentra interesada en la utilización futura de los resultados.

Una vez finalizado el proyecto, el sistema se pondrá en el mercado, previa realización de pruebas con otros tipos de biogás que hayan sido generados con otras fuentes de materia orgánica para validar la eficiencia. Para ello, dicen, ya se dispondrá de un prototipo con el que ser capaces de realizar dichos procesos de validación.

Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) de la Unión Europea y la Junta de Castilla y León, a través del Instituto para la Competitividad Empresarial de Castilla y León (ICE), con el objetivo de potenciar la investigación, el desarrollo tecnológico y la innovación.

 

FÉLIX NIETO Y ÁNGEL CASAS / DIRECTORES DEL PROYECTO  «Castilla y León es una región afortunada que cuenta con talento y cultura en innovación»

Félix Nieto y Ángel Casas, directores del proyecto por parte de Idecal y 1A Ingenieros, respectivamente, aseguran que «Castilla y León puede decirse que es una región afortunada que cuenta con talento y cultura en innovación, además de una red de centros tecnológicos y universidades potentes que lo avalan e impulsan junto a las propias administraciones públicas». 

Sobre este último punto, ponen como ejemplo el proyecto ContactGas, «un claro ejemplo» de que las Administraciones públicas trabajan y confían en que Castilla y León sea puntera en el campo de la investigación, ya que, gracias a la financiación recibida por parte del Instituto para la Competitividad Empresarial de la Junta de Castilla y León, ha podido ver la luz y abrir un nuevo horizonte.

En su opinión, el reconocimiento que se da por parte de la sociedad a la innovación y al talento no es el suficiente en comparación con lo que se aporta a la sociedad desde la investigación. «La sociedad valora positivamente cuestiones no tan importantes que desencadenan en un desánimo generalizado entre las personas que se quieren dedicar a este campo», sostienen Nieto y Casas.

Preguntado por la situación de los jóvenes en Castilla y León, comentan que la crisis está afectando a todos los sectores, no en igual medida, y a todas las personas; el hecho diferencial, puntualizan los directores del proyecto por parte de Idecal y 1A Ingenieros, puede localizarse en el tipo de formación demandada.