El Biogas

El biogas es el gas que se genera naturalmente o por medio de dispositivos específicos como el biodegestor, y que se produce a partir de la fermentación o biodegradación de la materia orgánica. En el ámbito de la energía renovable , es conocida como Biomasa. La fermentación y biodegradación de la biomasa produce biogas mediante la acción de microorganismos anaeróbicos.

El contenido energético del biogás depende directamente del contenido de metano en el biogás, el que varía entre un 50% y un 75%. Un metro cúbico de metano tiene un contenido energético de 9,94 kWh. Si el contenido de metano en el biogás es por ejemplo de 70% entonces el contenido energético total aprovechable de un metro cúbico de biogás alcanza a 6,8 kWh.

Los componentes del biogás dependen del tipo de biomasa utilizada para la fermentación, las condiciones y tipo de biodigestor. El biogás es principalmente metano, y por eso muchas personas utilizan la palabra metano para referirse al biogás. No obstante, el biogás normalmente contiene varios gases aparte del metano.

Los gases que componen el biogás que se utiliza con fines energéticos son:

Metano (CH4) del 54% al 70%

Dióxido de Carbono (CO2) del 27% al 45%

Hidrógeno (H2) del 1% al 10%

Nitrógeno (N2) del 0,5% al 3%

Acido sulfídrico (H2S) 0,1%

El biogás se utiliza con los mismos fines como los otros gases combustibles (gas natural, propano, metano, etc.). Como dijimos, Un metro cubico (m3) de biogás es igual a 6.000 kilocalorías. Haciendo una comparación de biogás con otras fuentes de energía, un metro cúbico de biogás es el equivalente de:

6,8 kilovatios de electricidad

0,6 metros cúbicos de gas natural

0,8 litros de gasolina

1,2 litros de alcohol combustible

0,3 kilogramos de carbón

0,71 litros de fuel oil

1,5 kilogramos de madera

Prácticamente cualquier tipo de desecho de origen vegetal, animal, agroindustrial, forestal o doméstico se puede utilizar para producir biogás:

Residuos de origen animal: estiércol, orina, guano, residuos de mataderos (sangre, etc.), residuos de pescado.

Residuos de origen vegetal: maleza, rastrojos de cosecha, pajas, forraje en mal estado.

Residuos de origen humano: heces, basura y orina.

Residuos agroindustriales: salvado de arroz, orujos, costas, malezas, residuos de semillas.

Residuos forestales: ramas, hojas, cortezas y vástagos.

Residuos de cultivos acuáticos: algas marinas, jacinto de agua y malezas acuáticas.

Las plantas de biogas se tecnología simple se clasifican según el régimen de carga en dos tipos:

- Flujo continuo: Mayormente empleadas para la obtención de volúmenes considerables de gas. La gran ventaja de estas es que las bacterias metanogenicas reciben un suministro estable del material orgánico por lo que producen biogas de manera más uniforme.

- Flujo discontinuo o Batch : Para pequeñas producciones de biogas.

Las plantas de flujo continuo más empleadas son las siguientes:

figura 1. Clasificación de plantas de biogas simple más utilizadas.

Como la planta implementada en el proyecto es de cúpula fija nombraremos las ventajas de este tipo de instalación:

• Su construcción se realiza con paredes de bloques de hormigón y cúpula de ladrillos, y se emplean otros materiales conocidos, como cemento, arena, piedra y acero constructivo, que aseguran una alta resistencia y durabilidad de la obra.

• No presentan partes móviles propensas al desgaste, así como tampoco partes metálicas que faciliten la corrosión.

• Su tiempo de vida útil se extiende a más de veinte años.

Como se ha mencionado anteriormente a lo largo del documento, un factor crucial para

determinar la calidad (y por lo tanto, la rentabilidad) del biogás producido, es el contenido en

metano de la mezcla de gases. El objetivo claro es acercarse a un contenido en metano de

aproximadamente el 92%, que es el contenido existente en el gas natural. Si logramos obtener

este porcentaje, el biogás podrá utilizarse para los mismos usos que el gas natural.

En este sentido, es de suma importancia la disposición de sistemas de depuración del

biogás, mediante la eliminación del dióxido de carbono y otros gases presentes en la mezcla.

Asimismo, el sistema de purificación del biogás más eficiente y barato es la utilización de una

mezcla de codigestión que optimice la producción de metano presente en el biogás. No

obstante, existen técnicas de purificación del biogás, que procederemos a describir a

continuación.

Eliminación de partículas: Consiste en retirar de la mezcla de biogás las partículas

suspendidas, mediante trampas de agua, filtros, rejillas metálicas o similares.

Deshidratación. Condensadores: El biogás suele encontrarse saturado de vapor de agua,

por lo que la disposición de condensadores supondrá la retirada de esta proporción, que suele

ser de aproximadamente 35 gramos de agua por metro cúbico de biogás (si la digestión se

realiza a una temperatura de unos 35ºC. Este proceso se puede realizar también mediante la

adición de productos químicos como soluciones de glicol, etileno o trietileno.

Eliminación del SH2: Durante el proceso de generación del biogás es frecuente que se

produzca sulshídrico en presencia de compuestos azufrados. El SH2 es corrosivo, por lo que

para el mantenimiento en condiciones adecuadas de los motores e instalaciones que utilizan

biogás, es preciso retirar este compuesto del medio de reacción. Para ello, se utilizan métodos

oxidantes, que provocan el paso del SH2 a azufre elemental, en estado sólido. A continuación

se enumeran algunos de los diferentes tipos de tratamiento de desulfuración que se utilizan a

estos efectos.

Desulfuración biológica:

Adición aire / oxígeno a la mezcla

Adición cloruro hierro

Adición de Óxido de Hierro

Columnas de adsorción

Filtros moleculares y métodos en medios líquidos.

Por ultimo, como la concentración de CO2 es alta en la producción de biogas, existen algunos métodos para filtrar este componente:

Filtros moleculares

Filtros de membrana

Adición de yeso o Hidroxido de Calcio

Absorción del CO2 mediante lavado en monoetanolamina

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