Las mejores técnicas disponibles para depurar biogás de vertedero combinan un pretratamiento para eliminar humedad, sulfuro de hidrógeno y compuestos orgánicos volátiles con una etapa de separación de dióxido de carbono y metano, especialmente mediante membranas, absorción o adsorción. La elección depende de la composición del gas, el caudal, el uso final y las especificaciones exigidas para motores CHP, inyección a red o combustible vehicular.
El biogás de vertedero contiene habitualmente metano, dióxido de carbono y contaminantes traza que pueden reducir la eficiencia energética, dañar los equipos e impedir el cumplimiento de las normas de calidad del biometano. Una depuración eficaz permite obtener biometano, un gas renovable apto para inyección en la red de gas natural, compresión como gas natural comprimido o licuefacción como gas natural licuado.
Qué es el biogás de vertedero y por qué debe depurarse
El aprovechamiento energético del biogás, cuyo origen es la descomposición anaeróbica de la materia orgánica, tiene un enorme potencial, ya que puede utilizarse tanto para generar energía eléctrica como biocombustible y, una vez depurado y convertido en biometano, también como alternativa del gas natural con sus mismas propiedades y usos.
Además, el biogás es un biocombustible que se genera a partir de residuos orgánicos de muy diferentes orígenes: residuos agrícolas, ganaderos, industriales, vertederos, etc., pero con el denominador común de ser renovable. Por lo tanto, el uso del biogás garantiza el desarrollo sostenible y la optimización de recursos.
El biogás es el gas bruto producido por digestión anaerobia o procedente de vertederos, que contiene habitualmente una mezcla de metano, dióxido de carbono y contaminantes traza. El biometano es la forma refinada y de alta pureza del biogás obtenida tras su valorización - mediante la eliminación de CO₂, H₂S, humedad y COVs - lo que lo hace apto para la inyección a red, combustible para vehículos o su uso en motores CHP.
En el proceso de depuración de biogás, gas biometano (CH4) es producido por la eliminación de dióxido de carbono (CO2). La purificación del biogás da como resultado una versión refinada y enriquecida del biogás, conocida como biometano, un combustible que ya tiene las mismas propiedades y usos del gas natural, pero que está mucho más alineado con los principios de la economía circular.
Composición y contaminantes del biogás de vertedero
La composición de biogás depende de la carga de alimentación y método de tratamiento, sin embargo, los principales componentes del biogás son el metano y el dióxido de carbono. Especialmente el biogás generado a partir de residuos sólidos urbanos contiene potencialmente muchos contaminantes orgánicos que son difíciles de eliminar.
Las impurezas que se encuentran comúnmente en el biogás son sulfuro de hidrógeno (H2S), amoniaco (NH3), compuestos orgánicos volátiles (COV’s), siloxanos, agua (saturación), oxígeno (O2) y nitrógeno (N2). Además de CO2, el biogás contiene más impurezas que necesitan ser removidas con el fin de lograr las especificaciones estrictas para inyección en red de gas o para uso como GNC o GNL.
| Contaminante | Principales efectos | Necesidad de tratamiento |
|---|---|---|
| Dióxido de carbono (CO2) | Reduce la proporción de metano y el poder calorífico del gas. | Separación para producir biometano. |
| Sulfuro de hidrógeno (H2S) | Es tóxico, corrosivo, contaminante e inflamable. | Eliminación para proteger equipos y cumplir las especificaciones de uso. |
| Agua | Favorece la corrosión y puede provocar problemas de operación. | Secado y enfriamiento del biogás. |
| Siloxanos | Forman depósitos abrasivos de sílice durante la combustión. | Reducción a concentraciones mínimas antes de los motores o la valorización. |
| Compuestos orgánicos volátiles (COVs) | Pueden generar productos dañinos y depósitos en motores y compresores. | Adsorción u otras tecnologías específicas. |
| Amoniaco (NH3) | Es corrosivo y altamente soluble en agua. | Eliminación mediante medios de tratamiento adecuados. |
| Oxígeno (O2) y nitrógeno (N2) | Pueden afectar la calidad final del biometano. | Control según el uso final y las especificaciones aplicables. |
Sulfuro de hidrógeno
De los componentes menores del biogás, el sulfuro de hidrógeno (H2S) es el contaminante más común, es tóxico, contaminante y se debe eliminar para evitar corrosión de los equipos. El H2S se puede tratar por varias técnicas bien conocidas.
El sulfuro de hidrógeno (H₂S) es un gas corrosivo, tóxico e inflamable que daña los componentes. Los grados de carbono impregnado están disponibles para la eliminación específica de H₂S.
Siloxanos
Los siloxanos se pueden encontrar en muchos productos tales como aceites utilizados en los productos cosméticos, inhibidores de espuma, productos de limpieza, excipientes de medicamentos, aditivos alimentarios y muchos más.
Los siloxanos pueden formar cristales cuando se enfría el gas, y estos cristales pueden dañar equipos, especialmente partes que son muy comunes en los compresores o bombas de movimiento. Los siloxanos son convertidos durante la combustión en depósitos inorgánicos que pueden dañar motores.
Los siloxanos son compuestos orgánicos que contienen silicio, presentes habitualmente en el biogás procedente de instalaciones de digestión anaerobia. Al combustionarse en un motor CHP, forman depósitos duros y abrasivos de sílice en superficies calientes como pistones, válvulas y culatas.
Esto provoca desgaste prematuro, reduce la eficiencia de combustión, aumenta la frecuencia de mantenimiento y puede derivar en costosos fallos de componentes si no se eliminan antes del proceso. La cantidad de siloxanos en el biogás se debe reducir entonces a un mínimo.
Compuestos orgánicos volátiles
Compuestos orgánicos volátiles (COV’s) tienen presión de vapor alta y baja solubilidad, por lo tanto, también están presentes en el biogás. Los COV’s son perjudiciales para el medio ambiente y para los seres humanos.
El proceso de combustión transforma aceites esenciales en productos dañinos para motores y compresores. Los compuestos orgánicos volátiles también se encuentran en digestores anaerobios de plantas municipales de residuos sólidos donde se utiliza la basura doméstica como materia prima que contiene compuestos de limpieza, pesticidas, productos farmacéuticos, plásticos, textiles y recubrimientos sintéticos.
En general, los COV’s y los siloxanos están ambos sujetos a estrictos requisitos. Las concentraciones en el biogás son por lo general en el nivel de partes por millón (ppm) y por lo tanto se requiere una tecnología especial con el fin de eliminar estas bajas concentraciones.
Amoniaco, humedad y compuestos odorantes
El amoniaco (NH3) se crea durante la degradación bacteriana de sustancias que contienen nitrógeno tales como las proteínas. El amoniaco es corrosivo y altamente soluble en agua. Estas son las razones principales por las cuales el amoniaco se retira del biogás.
La valorización del biogás es un proceso complejo mediante el cual el biogás bruto se refina y convierte en biometano de alta pureza. Este proceso elimina contaminantes y gases no deseados, como CO₂, sulfuro de hidrógeno (H₂S), humedad y compuestos orgánicos volátiles (COVs).
Objetivos de las mejores técnicas disponibles
Las eliminaciones de CO₂, H₂S, humedad y COVs son fundamentales para el uso seguro del biogás en motores de cogeneración (CHP), inyección a red y combustibles para vehículos.
Sin una purificación eficaz, estas impurezas reducen la eficiencia energética, dañan los motores CHP e impiden el cumplimiento de las normas de inyección a red para el biometano. El biometano inyectado en la red de gas debe cumplir estrictas normas de calidad, incluidos límites de H₂S, COVs, siloxanos y otros contaminantes traza.
La depuración debe diseñarse, por tanto, como una cadena de tratamiento y no como una única operación. El pretratamiento protege la unidad principal de upgrading, mientras que la etapa de separación ajusta la concentración de metano y la eliminación de contaminantes a las exigencias del destino final.
Cadena de tratamiento del biogás de vertedero
1. Enfriamiento y eliminación de humedad
El biogás entra primero en el sistema de pretratamiento, donde se filtra la humedad mediante el enfriamiento del biogás y se eliminan contaminaciones como el H2S. La reducción de la humedad constituye una operación inicial necesaria para proteger los equipos posteriores y mejorar las condiciones de filtración y compresión.
En el proceso de pretratamiento también se controlan las sustancias que pueden interferir en la separación del CO2 y el CH4. El gas preparado debe llegar a la compresión con una carga de contaminantes compatible con los materiales y medios de tratamiento utilizados.
2. Filtración de sulfuro de hidrógeno y COVs
En el paso de filtración, el gas llega a la filtración. Esto se hace en los tres filtros llenos de carbón activo. Dos de estos recipientes contienen carbón activo para eliminar el sulfuro de hidrógeno tóxico (H2S). El otro recipiente elimina los compuestos orgánicos volátiles (COV).
El carbón activado es muy eficaz para eliminar una amplia gama de contaminantes del biogás, incluidos sulfuro de hidrógeno (H₂S), siloxanos, pineno, limoneno, amoniaco (NH₃) y otros compuestos orgánicos volátiles (COVs). Estos contaminantes provocan corrosión, depósitos abrasivos en los motores y problemas de olores si no se tratan.
3. Compresión
A continuación, el gas se comprime para alcanzar la presión necesaria antes de entrar en el sistema de membranas. Se puede recuperar el calor del secado del biogás, del compresor y de la refrigeración.
La compresión debe integrarse con el resto de la instalación para limitar el consumo eléctrico y mantener condiciones estables de operación. En los sistemas de membranas, la presión necesaria permite favorecer la separación de los gases y obtener un biometano con elevada recuperación de metano.
4. Separación de CO2 y CH4
Los gases restantes tras el pretratamiento incluyen CH4 y CO2. La mezcla de gases comprimidos fluye a través del sistema de membranas de 3 etapas, donde se separan el CO2 y el CH4.
El CO2 de este proceso de separación puede recuperarse y licuarse. La separación del dióxido de carbono incrementa la proporción de metano y permite adaptar el gas a aplicaciones como biometano para inyección en red, Bio-GNC o Bio-GNL.
5. Postratamiento y control de calidad
En el sistema de postratamiento, el biometano producido se analiza y se comprueba si se cumplen todas las especificaciones. Además, se añade TetraHydroThiophen (THT), que da al biometano un odorante.
El postratamiento debe verificar de forma continua la calidad del gas producido y confirmar que los límites aplicables a metano, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, humedad, siloxanos, COVs, oxígeno y nitrógeno se mantienen dentro de las especificaciones del uso previsto.
Tecnologías de separación para producir biometano
Para conseguir la separación del CO2 se usan diversas tecnologías, siendo las principales: absorción por cambio de presión, absorción de agua y compuestos orgánicos mediante el uso de membranas, adición de iones FE2+ o FE3, absorción química, absorción de carbón activo o métodos biológicos para eliminar el SH2.
Separación por membranas
La depuración de biogás con tecnología de membranas permite conseguir el mayor rendimiento posible de metano mediante membranas con alta eficacia de separación. La tecnología de membranas de tres etapas ofrece una tecnología de purificación eficiente para biogás y gas de vertedero.
El diseño de tres etapas separa progresivamente el CO2 y el CH4 y puede alcanzar una elevada recuperación de metano. La generación de biometano de alta calidad puede alcanzar una recuperación de metano ≥ 99,5%, con un bajo deslizamiento de metano ≤ 0,5%.
El consumo eléctrico mínimo indicado es de 0,26 kWh/Nm3 de biogás bruto. El sistema UltraLow-E, diseñado específicamente para el mercado alemán, alcanza 0,17 kWh/Nm3 de consumo eléctrico de biogás bruto.
| Capacidad de flujo de biogás | Consumo eléctrico indicado | Aplicaciones de salida |
|---|---|---|
| 100-750 Nm3/hr (62 - 467 SCFM) | 0.26 kWh/Nm3 de biogás bruto | Biometano / GNR, Bio-CO2, Bio-GNC |
| 750-1.500 Nm3/h (467 - 935 SCFM) | 0.26 kWh/Nm3 de biogás bruto | Biometano / GNR, Bio-CO2, Bio-GNC |
| 1.500-12.000 Nm3/h (935 - 7477 SCFM) | 0.26 kWh/Nm3 de biogás bruto | Biometano / GNR, Bio-CO2, Bio-GNC |
Las principales salidas del proceso pueden ser biometano o GNR para inyección en red, Bio-CO2 mediante licuefacción de CO2 y Bio-GNC mediante gasoducto virtual. La licuefacción de CO2 puede integrarse con la separación de membranas y reducir el deslizamiento de metano.
Absorción por cambio de presión
La absorción por cambio de presión es una de las tecnologías principales utilizadas para separar el CO2 del biogás. Su funcionamiento se basa en la retención selectiva de determinados componentes bajo presión y en su liberación posterior mediante cambios de presión.
La aplicación debe adaptarse a la composición del gas de vertedero, al caudal disponible y a la pureza requerida. El pretratamiento de H2S, humedad, COVs y siloxanos sigue siendo necesario para proteger los equipos y mantener estable el proceso.
Absorción con agua y compuestos orgánicos
La absorción de agua y compuestos orgánicos mediante el uso de membranas se emplea para favorecer la separación de los componentes del biogás. La elección del medio de absorción depende de la solubilidad de los gases y de las condiciones operativas.
Esta alternativa requiere controlar la humedad y los contaminantes que podrían deteriorar el rendimiento del sistema. La integración del tratamiento de gases contaminantes antes de la absorción permite reducir la corrosión y mejorar la estabilidad de la operación.
Absorción química y métodos biológicos
La absorción química puede utilizarse para eliminar dióxido de carbono y otros contaminantes, mientras que los métodos biológicos pueden emplearse para eliminar el sulfuro de hidrógeno. La adición de iones FE2+ o FE3 también se incluye entre las técnicas utilizadas para eliminar el SH2.
La selección de estas técnicas depende de la carga contaminante, la composición del biogás y el destino del gas tratado. En todos los casos, el sistema debe controlar la generación de subproductos, el consumo de reactivos y la gestión de los medios o corrientes residuales.
Adsorción con carbón activado
El carbón activado proporciona adsorción de alta capacidad de COVs para el tratamiento continuo, mientras que los pellets extruidos ofrecen una caída de presión y un tiempo de contacto óptimos para aplicaciones en fase gaseosa.
Los grados impregnados - en los que se añaden productos químicos funcionales al carbono - son recomendables cuando se requiere la eliminación específica de H₂S o amoniaco. El carbono óptimo para la purificación del biogás depende de los contaminantes específicos presentes y de las condiciones operativas.
La adsorción con carbón activado resulta especialmente relevante para el biogás de vertedero porque permite tratar contaminantes presentes en concentraciones bajas, como siloxanos y COVs. El diseño debe considerar la capacidad de adsorción, la caída de presión, la humedad, el tiempo de contacto y la frecuencia de sustitución o regeneración.
Filtros de carbono móviles
Un filtro de carbono móvil es una unidad de filtración plug & play precargada con medios de carbono activado, suministrada en régimen de alquiler con servicio. Para aplicaciones de biogás, estas unidades se conectan directamente a la corriente de gas para adsorber COVs, H₂S y compuestos odorantes antes de que el gas llegue a los motores CHP o a los sistemas de valorización del biometano.
Estas unidades modulares se suministran generalmente en régimen de alquiler con servicio y ofrecen una cómoda solución plug & play que no requiere manipulación de carbono en el emplazamiento. No requieren manipulación de carbono en el emplazamiento y pueden intercambiarse cuando los medios están agotados.
| Unidad | Caudal máximo o recomendado |
|---|---|
| VOCSorber® 2-SX | 2,500 m3/h |
| VOCSorber® 5 | 3,000 m3/h |
| VOCSorber® 30 | 6,000 m3/h de caudal recomendado |
Las unidades de filtración de carbono móviles cubren una amplia gama de capacidades de instalación. El VOCSorber® 2-SX gestiona hasta 2.500 m³/h, el VOCSorber® 5 hasta 3.000 m³/h y el VOCSorber® 30 hasta 6.000 m³/h de caudal recomendado - lo que los hace adecuados desde pequeños emplazamientos de gas de vertedero hasta grandes instalaciones de producción de biogás y biometano.
Selección del carbón activado
La selección del medio debe basarse en el contaminante objetivo y en las condiciones reales de operación. El carbón activado granular proporciona adsorción de alta capacidad de COVs para el tratamiento continuo.
Los pellets extruidos ofrecen una caída de presión y un tiempo de contacto óptimos para aplicaciones en fase gaseosa. Los grados impregnados resultan recomendables cuando se requiere una eliminación específica de H₂S o amoniaco.
El tratamiento puede organizarse mediante distintos medios en serie: un medio destinado al sulfuro de hidrógeno, otro para compuestos orgánicos volátiles y siloxanos, y medios adicionales cuando la composición del gas exige controlar amoniaco u otros compuestos odorantes.
Gestión del carbono agotado
El carbono agotado procedente de aplicaciones de biogás y biometano puede reactivarse mediante el proceso CR3, específicamente diseñado para carbones con alta carga y alto contenido en azufre.
Este enfoque de circuito cerrado recupera y restaura el carbono agotado para su reutilización, reduciendo los costes de eliminación y el impacto medioambiental en comparación con la sustitución por carbono virgen de un solo uso.
La reactivación permite gestionar el ciclo de vida del carbono desde el suministro, el intercambio y la recuperación hasta el tratamiento posterior. La trazabilidad del medio y la adecuada gestión del carbono agotado forman parte de una estrategia de reducción de residuos y de mejora del comportamiento ambiental de la instalación.
Mejores técnicas disponibles en la gestión y control operacional
Las conclusiones sobre las mejores técnicas disponibles en el tratamiento de residuos plantean varias MTD relativas al desarrollo de procedimientos operacionales y de gestión, incluyendo la implantación de un Sistema de gestión ambiental.
También se contempla la monitorización de parámetros clave, como caudal y temperatura, en distintos puntos para las emisiones al agua, así como el control, tanto en agua como en emisiones, de diversos parámetros con las metodologías y frecuencias indicadas en función de los procesos de tratamiento de residuos empleados.
Otras MTD definidas en el documento se refieren a la implantación de técnicas para reducir olores, minimizar emisiones difusas, reducir emisiones de antorchas, reducir ruido y vibraciones, reducir consumo de agua y volumen de vertido, depurar aguas residuales, prevenir o limitar las consecuencias ambientales de accidentes e incidentes, utilizar con eficiencia los materiales, mejorar la eficiencia energética, reducir la cantidad de residuos destinados a ser eliminados y reducir emisiones a la atmósfera.
El documento incluye los niveles de emisión asociados a las MTD correspondientes a los distintos procesos y actividades que se recogen, tanto para las emisiones al agua como para las emisiones a la atmósfera.
Aplicación de las MTD al gas de vertedero
La Decisión de Ejecución (UE) 2018/1147 de la Comisión, de 10 de agosto de 2018, establece conclusiones sobre las mejores técnicas disponibles en el tratamiento de residuos, de conformidad con la Directiva 2010/75/UE del Parlamento Europeo y del Consejo.
El documento es aplicable a diversas actividades IPPC de eliminación y valorización de residuos, así como al tratamiento de las aguas residuales generadas en las mismas, pero no incluye el depósito en vertedero de residuos peligrosos o no peligrosos.
La propia documentación indica que no es aplicable, entre otros, a la incineración o coincineración de residuos ni a los vertederos. Por ello, los requisitos concretos aplicables a una instalación de captación y valorización de gas de vertedero deben determinarse atendiendo a la actividad autorizada, al proceso desarrollado y a la normativa ambiental correspondiente.
Las MTD relacionadas con reducción de olores, minimización de emisiones difusas, eficiencia energética, control de emisiones y prevención de incidentes son elementos relevantes para la operación ambientalmente segura de las instalaciones de gas de vertedero, aunque el ámbito jurídico de cada conclusión debe comprobarse para la actividad concreta.
Condiciones de medición de los niveles de emisión
En esta MTD, los niveles de emisión asociados a las mejores técnicas disponibles correspondientes a las emisiones a la atmósfera se expresan para gas seco a una temperatura de 273,15 K y a una presión de 101,3 kPa, sin corrección en función del contenido de oxígeno, y se expresan en μg/Nm3 o mg/Nm3.
En relación con los niveles de emisión asociados a las mejores técnicas disponibles correspondientes a las emisiones al agua, se indican concentraciones expresadas en μg/l o mg/l. En caso de vertido continuo, se utilizan valores medios diarios, es decir, muestras compuestas proporcionales al caudal, tomadas en 24 horas.
En caso de vertido por lotes, se utilizan valores medios a lo largo del período de vertido tomados como muestras compuestas proporcionales al caudal o, siempre que el efluente esté convenientemente mezclado y sea homogéneo, una muestra puntual tomada antes del vertido.
Configuraciones según el uso final del gas
Uso en motores CHP
La purificación es fundamental para proteger los motores de cogeneración frente al H2S, los siloxanos, los COVs, la humedad y el amoniaco. Estos contaminantes provocan corrosión, depósitos abrasivos en los motores y problemas de olores si no se tratan.
La eliminación de COVs, incluidos siloxanos, pineno y limoneno, evita la formación de depósitos abrasivos en superficies calientes de los motores, reduce la pérdida de eficiencia de combustión y limita los fallos de componentes.
Inyección en la red de gas
El biometano inyectado en la red de gas debe cumplir estrictas normas de calidad, incluidos límites de H₂S, COVs, siloxanos y otros contaminantes traza. Los sistemas de purificación están diseñados para alcanzar estas especificaciones de forma constante, permitiendo el cumplimiento de los requisitos de entrada a red y de las normas de los OEM de biometano.
La valorización del biogás permite convertir el gas bruto en un combustible renovable con características y usos similares a los del gas natural. El biometano puede inyectarse en las mismas tuberías de transporte, siempre que cumpla las especificaciones aplicables.
Combustible vehicular
El biometano puede comprimirse para usarlo como gas natural comprimido (GNC) o someterse a licuefacción para usarlo como gas natural licuado (GNL). El Bio-GNC puede distribuirse mediante un gasoducto virtual.
El mercado de Residuos Sólidos Urbanos es cada vez más interesante para contribuir a una economía circular. Mediante la utilización de la fracción orgánica, el biogás se puede depurar a Bio-GNC o Bio-GNL para permitir, por ejemplo, que los camiones de basura conduzcan con su propio combustible mientras están generando suficiente combustible para suministrar a la ciudad a la cual la planta de RSU está conectada.
Recuperación de CO2
El CO2 de este proceso de separación puede recuperarse y licuarse. La recuperación y licuefacción de CO2 permite aprovechar una corriente que, de otro modo, se separaría como parte del proceso de upgrading.
Ventajas ambientales y energéticas
El uso del biogás como fuente de energía tiene unos beneficios extraordinarios para el medio ambiente, puesto que evita la emisión de CO2 y otros gases causantes del efecto invernadero.
La gestión de residuos resulta en el reciclaje, la incineración, llevada a vertederos o el tratamiento biológico de los residuos. En las últimas décadas, ha habido un incremento en los estados miembros de la UE en lo que es el reciclaje y el tratamiento biológico de los residuos.
La fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos se puede reducir en una digestión anaerobia, en la que la gran mayoría de la energía de la degradación es retenida en forma de metano. El biogás tiene un papel muy importante en el mercado de las energías renovables.
La depuración del gas de vertedero contribuye a la valorización energética de los residuos, reduce los riesgos asociados a los contaminantes y permite utilizar el metano como energía eléctrica, combustible vehicular o sustituto renovable del gas natural.
Economía circular y valorización del gas de vertedero
El mercado mundial de depuración de biogás es cada vez mayor, ya que el biometano se considera un combustible renovable valioso que se puede utilizar ya sea para inyectar en la red de gas natural, comprimir para usar como gas natural comprimido (GNC) y / o someter a licuefacción para usar como gas natural licuado (GNL).
Un enfoque circular avanzado está contribuyendo a transformar estos sistemas convencionales. Al integrar la captura de carbono, la purificación de gases y la recuperación de recursos en un mismo proceso, los sistemas modernos pueden lograr la purificación del biogás mediante medios de filtración activados de alta calidad y unidades de carbono móviles.
Este proceso en circuito cerrado garantiza el cumplimiento normativo y desarrolla una vía más sostenible para la producción de gas renovable y la reducción de emisiones. La reutilización y el reciclaje de los medios de tratamiento pueden reducir la generación de residuos y el impacto ambiental asociado a la sustitución por materiales de un solo uso.
Uno de los aspectos fundamentales de la economía circular es que limita el consumo y desperdicio de recursos, como materias primas, agua y energía, priorizando la reutilización y reciclaje de los residuos.
Parámetros para elegir la técnica de depuración
- Composición del biogás de vertedero, especialmente concentración de H2S, CO2, humedad, siloxanos, COVs, amoniaco, oxígeno y nitrógeno.
- Caudal de biogás y variaciones de producción a lo largo del tiempo.
- Uso final del gas: motores CHP, inyección en red, Bio-GNC o Bio-GNL.
- Pureza de metano y límites de contaminantes exigidos por el uso final.
- Consumo eléctrico de la unidad de separación y posibilidades de recuperación de calor.
- Caída de presión, tiempo de contacto y capacidad de adsorción de los medios de carbono.
- Necesidad de unidades fijas o filtros móviles plug & play.
- Frecuencia de sustitución, regeneración o reactivación del carbón activado.
- Control de emisiones difusas, olores, ruido, vibraciones y antorchas.
- Gestión de corrientes residuales, carbono agotado y posibles subproductos.
- Monitorización de caudal, temperatura y parámetros de calidad del gas.
- Compatibilidad con las especificaciones de los fabricantes de motores CHP y de los equipos de biometano.
Integración, operación y mantenimiento
La depuración debe configurarse como un sistema integrado en el que el pretratamiento, la filtración, la compresión, la separación y el postratamiento funcionen de manera coordinada. Los sistemas de purificación inadecuados permiten que las impurezas reduzcan la eficiencia energética, dañen los equipos e impidan el cumplimiento normativo.
La operación debe incluir procedimientos de gestión, análisis periódico de los contaminantes, control del rendimiento de los medios adsorbentes y verificación de la calidad del biometano. La monitorización permite anticipar la saturación del carbón, detectar cambios en la composición del gas y ajustar las condiciones de tratamiento.
Los sistemas modernos pueden utilizar filtros móviles para aumentar la flexibilidad, reducir los tiempos de inactividad y evitar la manipulación de carbono en el emplazamiento. Las unidades modulares pueden intercambiarse cuando los medios están agotados y adaptarse a distintos caudales de instalación.
La ingeniería del carbono puede adaptar la capacidad del medio a aplicaciones específicas mediante impregnación y granulometría precisa. También se puede gestionar todo el ciclo de vida del carbono, desde el suministro, el intercambio y la reactivación hasta el mantenimiento y la optimización del sistema.
Relación entre contaminantes, técnicas y destino del gas
| Necesidad de tratamiento | Técnicas disponibles | Destino o beneficio |
|---|---|---|
| Eliminar humedad | Enfriamiento y filtración | Protección de compresores, membranas y equipos posteriores. |
| Eliminar H2S | Carbón activado, carbono impregnado, métodos químicos, adición de iones FE2+ o FE3 y métodos biológicos | Reducción de corrosión, toxicidad y olores. |
| Eliminar COVs y siloxanos | Carbón activado granular, pellets extruidos y filtros móviles | Protección de motores CHP y equipos de valorización. |
| Eliminar CO2 | Membranas, absorción por cambio de presión, absorción con agua y compuestos orgánicos | Producción de biometano. |
| Controlar la calidad final | Análisis y postratamiento | Inyección en red, Bio-GNC, Bio-GNL o uso en motores CHP. |
| Gestionar el medio agotado | Reactivación y circuito cerrado | Reducción de residuos, costes de eliminación e impacto ambiental. |
La mejor configuración para un vertedero concreto no depende exclusivamente de la tecnología de separación de CO2. La eliminación previa de contaminantes traza, la estabilidad del caudal, la recuperación de metano, el consumo eléctrico y la gestión del carbono agotado determinan conjuntamente el rendimiento ambiental y energético de la instalación.
Planta industrial de biogás con tecnología de membranas (440 Nm³/h) en Francia
Una instalación bien diseñada combina el control de contaminantes, la separación eficiente de metano y dióxido de carbono, la monitorización de la calidad del gas y una gestión adecuada de los medios de tratamiento. De este modo, el biogás de vertedero puede transformarse en biometano para diferentes usos energéticos, manteniendo la protección de los equipos y el control de las emisiones.
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