Plantas de biogás

En la digestión anaerobia tienen lugar tres etapas importantes, que son la hidrólisis o dilución de los sólidos presentes, la acidificación que se produce como consecuencia de la descomposición y un proceso de metanogénesis llevada a término por una flora de bacterias que son las responsables de la formación del metano, bajo unas condiciones de absencia de oxígeno o anaerobiosis y a una temperatura comprendida entre los 35-37ºC (rango mesófilo) o entre los 45 y 55ºC (rango termófilo) en un medio agitado.

Como consecuencia de las fases anteriores, un porcentaje importante de los sólidos volátiles o materia orgánica, comprendida en el residuo de entrada, abandona el digestor en forma de biogás, mientras que el resto del producto digerido, denominado digestato, lo abandona en forma de sólido con un elevado contenido de humedad. 

Tanto la riqueza del biogás en cuanto a contenido en metano como sobre todo la composición en Nitrógeno, Fósforo y Potasio (N:P:K) del digestato, dependen de la composición del producto y subproductos con que se haya realizado la mezcla alimentada al digestor.

Es por ello por lo que los contenidos, para biogás procedente de biometanización de residuos orgánicos, en cuanto a metano pueden oscilar en un rango del 50 al 80%, siendo habituales valores del 60-65%, y del dióxido de carbono en un rango entre el 15 y 50%, siendo habituales valores del 35%, en ambos casos.
Mientras que, para el digestato, la composición en NPK será la misma que la del producto original o el resultante de la mezcla de los productos co digestados, habiéndose producido en todo caso, un cambio en las formas químicas en que se presentan entre la entrada y la salida.

El digestato es el producto sólido digerido con elevado contenido de humedad que se obtiene de la digestión anaerobia.

En función de su composición en NPK, su valor agronómico será mayor o menor en cuanto al aporte de nutrientes para los cultivos, contando además con el valor añadido de que se trata de un producto estabilizado, es decir que, al realizar su aplicación sobre el terreno, ya no produce emisiones de gases a la atmosfera que pueden resultar molestos y perjudiciales para la capa de ozono, pues algunos de ellos pertenecen al grupo de gases de efecto invernadero (GEI).

Puede ser aplicado directamente como abono, aunque lo habitual es que primero pase por un proceso de deshidratación mecánica con el que se separa el agua en forma libre que rodea a los sólidos, incrementándose la sequedad del producto hasta valores cercanos o ligeramente superiores al 20%. Este producto, mucho más manejable, es el que habitualmente se utiliza como abono.
 
No obstante, en la cadena de valorización, se puede proceder a un secado solar o híbrido, que son objeto de tratamiento en otra de las soluciones.

La fracción líquida obtenida en este proceso, si no puede ser reutilizada directamente como abono, pasa por una estación de depuración, obteniéndose agua que puede ser reutilizada para el riego y lodos que vuelven al digestor.

El biogás obtenido de la digestión anaerobia puede ser usado directamente en calderas de combustión para calentar el propio digestor y para cubrir las necesidades térmicas de las instalaciones de la industria, pues rara es la ocasión en que la cantidad producida no sea excedentaria. Habitualmente, las necesidades para el autoconsumo no suelen superar el 15% de la cantidad producida.

La cogeneración es otro de los usos habituales directos del biogás, previo tratamiento de desulfuración para evitar la entrada de este compuesto en la cámara de combustión de los motores.


Con el motor de cogeneración, se produce energía eléctrica y térmica.


El rendimiento en energía eléctrica, para motores de potencias inferiores a los 100 kW suele ser pequeña y estar entorno al 25%, pues prima el tener un mayor aprovechamiento térmico para poder calentar el digestor, siendo el rendimiento térmico mayor al 50%. La energía producida, en la actualidad, es para autoconsumo en la propia instalación, reduciendo los costes de compra externa de energía.

En cambio, para motores de mayor potencia los rendimientos eléctrico y térmico ya se equilibran y suelen estar entorno al 38-42%.

El Upgrading o enriquecimiento del biogás es el siguiente eslabón en la cadena de tratamiento del biogás. Consiste en eliminar el dióxido de carbono que contiene, de forma que el resultado es la obtención de un BIOMETANO con una riqueza en metano igual a la del gas natural (GN). Según la cantidad producida puede resultar viable su inyección a la red para su distribución a cualquier punto para su uso doméstico e industrial

El biometano, también puede ser comprimido, siendo equivalente al Gas Natural Comprimido (GNC) o licuado (GNL), para facilitar su transporte a mayores distancias y ser usado en gasineras como combustible para el transporte pesado o vehicular.