La gran cantidad de residuos que se generan suponen un grave problema al que hay que hacer frente, tanto desde la ciudadanía como desde las industrias.
Una gestión inadecuada de los mismos acaba con su depósito en vertederos, generando un impacto negativo sobre el medioambiente y la pérdida de un recurso aprovechable. Algo que puede evitarse con medidas de gestión sostenibles.
Estas medidas de gestión implican la reducción en la producción de residuos, el reciclaje y la reutilización, o la valorización material o energética.
En España, las actividades productivas asociadas al sector agroindustrial y agroalimentario generan millones de toneladas de residuos a los que hay que dar una salida viable, económica y respetuosa con el medioambiente, acorde con lo que desde Europa se exige a través de la Directiva Marco de Residuos.
Contar con una planta de biogás en este sector industrial resulta una alternativa viable para la gestión de los residuos por las siguientes razones:
1. La valorización energética de los residuos
La valorización energética de residuos implica la conversión de los residuos no reciclables en energía.
Esta conversión de residuos en energía se puede llevar a cabo a través de diferentes procesos termoquímicos o bioquímicos.
Los procesos termoquímicos consisten en someter los residuos a la acción de altas temperaturas por diferentes métodos: combustión, gasificación, pirólisis, etc.
En cuanto a los procesos bioquímicos, en estos la conversión se produce por la acción de microorganismos sobre la materia a transformar, mediante fermentación alcohólica o la digestión anaerobia.
Una planta de biogás permite la valorización energética de los residuos orgánicos generados a través del proceso bioquímico de digestión anaerobia. El resultado de esta conversión es la obtención del biogás.
El interés del biogás viene por su contenido en metano, que le da un poder calorífico de 10 KJ/ m3 y puede ser empleado como fuente de energía renovable para la generación de electricidad, calor o como biocombustible.
En una planta de biogás se pueden valorizar conjuntamente gran variedad de residuos orgánicos (co-digestión) procedentes de la actividad agroindustrial (estiércol, purines, residuos de cultivos, etc) y agroalimentaria (residuos de pulpa de una fábrica de zumos, lodos de depuradora de la industria láctea, etc), lo que reduce los costes de gestión y tratamiento de los residuos.
2. Gestión adecuada de los residuos orgánicos
La normativa de España en materia de residuos (Ley 22/2011, de 28 de julio, de residuos y suelos contaminados, pendiente de actualización por el nuevo proyecto de Ley de residuos y suelos contaminados) se ha vuelto más restrictiva y tiene muy en cuenta la relación entre los residuos y el cambio climático.
Junto a esta ley, también está presente el Plan Estatal Marco de Gestión de Residuos 2016-2022, de la Dirección General de Calidad y Evaluación Ambiental y Medio Natural, que recoge los objetivos mínimos a cumplir en materia de prevención, preparación para la reutilización, reciclado, valorización y eliminación de los residuos.
Atendiendo a esta normativa, las empresas deben adaptar sus planes de gestión de residuos y dirigirlos hacia:
- La reducción de la cantidad de residuos generados.
- La mejora y el aumento de la capacidad de reutilización y reciclaje.
- La disminución de las emisiones de CO2 y gases de efecto invernadero por la generación de residuos.
- La implementación de medidas para la separación en origen de los residuos orgánicos.
- La valorización energética de los propios residuos orgánicos generados para la obtención de energía renovable en forma de biogás, biometano, o biocombustibles.
Esto implica la adopción de nuevos sistemas de gestión de residuos sostenibles, más respetuosos con el medioambiente y enfocados hacia un modelo de economía circular.
Las plantas de biogás son uno de los elementos partícipes de estos nuevos sistemas de gestión de los residuos, al permitir el aprovechamiento de los residuos para la generación de energía renovable y contribuyendo a la reducción de emisiones de GEI.
Este tipo de plantas pueden funcionar mediante sistemas de producción de biogás colectivos (varias granjas) y de codigestión (tratamiento conjunto de residuos orgánicos de diferentes orígenes), lo que permitiría la implantación de un sistema de gestión integral de residuos orgánicos por zonas geográficas, con beneficios sociales, económicos y ambientales.
Además, su utilización en la gestión de residuos orgánicos procedentes de la industria agroalimentaria contribuye al desarrollo del modelo de economía circular en este sector industrial, generando beneficios económicos y ambientales.
3. Obtener energía a partir de los residuos orgánicos
La energía obtenida mediante la valorización energética de los residuos orgánicos en una planta de biogás se genera por medio de un proceso de digestión anaerobia (en ausencia de oxígeno).
Los residuos orgánicos son introducidos en unos reactores herméticos (digestores) donde se produce su degradación, gracias a la acción de una serie de microorganismos, en condiciones controladas.
Como resultado de este proceso bioquímico, se obtiene una mezcla de gases (metano y dióxido de carbono), el biogás, y una suspensión acuosa o digestato, que contiene los componentes no degradados o parcialmente degradados y restos orgánicos presentes en la biomasa.
El biogás que se obtiene contiene un 70% metano, un 30% el dióxido de carbono y trazas de otros gases (entre los que se encuentran el vapor de agua y el ácido sulfhídrico) y puede emplearse para la generación de calor (calderas) y para la creación de electricidad en el funcionamiento de motores.
Otra opción es someter al biogás a un proceso de purificación, conocido como upgrading, con el que se obtiene biometano. Este cuenta con una concentración mayor de metano (95%) y está libre de impurezas, asemejándose a gas natural. Esto permite ampliar su rango de usos como fuente de energía equiparándolo al gas natural y pudiendo ser inyectado en la red gasista para su distribución.
Los digestatos que se obtienen como subproductos de los procesos que tienen lugar en la planta de biogás son también aprovechables. Estos contienen cantidades considerables de elementos minerales (nitrógeno, fósforo, potasio) con bajos índices de C/N, lo que los hace interesantes como fertilizantes para la producción agrícola o como enmiendas para la recuperación de suelos.
4. Energía para Autoconsumo
El biogás obtenido por la planta de biogás puede ser aprovechado para el autoconsumo por la propia industria generadora de residuos orgánicos, lo que le supone un ahorro energético y una reducción de las emisiones de GEI.
Las diferentes formas en como se aproveche este biogás van a repercutir en la viabilidad económica de la planta de biogás:
- Producción de energía térmica para ser utilizada en la misma industria o en lugares cercanos a la planta. Esta energía térmica puede ser empleada en la calefacción comunitaria o calefacción de espacios públicos como piscinas, colegios, etc. Este uso del biogás suele ser la opción más económica, al no requerir de un pretratamiento intensivo del gas antes de su uso. Los rendimientos de transformación en energía que se obtienen son elevados, en torno al 90-95%.
- Producción de energía eléctrica mediante motores de cogeneración eléctrica u otras tecnologías como las microturbinas. Esta energía eléctrica se puede utilizar en instalaciones próximas a la planta de biogás o ser vendida a la red eléctrica, dependiendo de la cercanía del punto de conexión a la red o si lo permite la legislación referente al mercado eléctrico. El rendimiento de transformación del biogás en motores de cogeneración suele estar entre el 35-40% en electricidad y 40-50% en calor (80% en total).
- La obtención de biometano a partir de la purificación del biogás es rentable en plantas donde se generan volúmenes elevados de biogás. El rendimiento económico de la inyección del metano en red es mayor que su valorización mediante electricidad, al presentar mayores rendimientos de transformación. Pero también hay que valorar la inversión necesaria para llevar a cabo los procesos de upgrading, que, en algunos casos, puede resultar menos interesante desde el punto de vista económico. El biometano también puede usarse como combustible para vehículos, pudiendo abastecer a los propios vehículos de la planta de biogás o a las industrias cercanas.
Además del biogás, el digestato obtenido resulta ser un producto de valor añadido que puede ser destinado a su uso o comercialización como compost o fertilizante orgánico.
5. Energía para la movilidad
La transformación del biogás a biometano permite el uso de este como combustible para vehículos, siendo de interés para el sector del transporte, en especial para el transporte pesado por carretera por ser un nicho de difícil electrificación.
Los sistemas de aplicación del biometano como combustible vehicular son:
- En forma de gas natural comprimido (bio-GNC): se trata de biometano almacenado a altas presiones.
- Como gas natural licuado (bio-GNL): gas en fase líquida, a una temperatura de -160˚C, por lo que se le considera un líquido criogénico. Debe almacenarse y transportarse en recipientes bien aislados para mantener su estado líquido.
En el transporte pesado por carretera, pueden emplearse ambos sistemas en camiones con propulsión a gas natural, resultando vehículos más sostenibles y eficientes, con emisiones cero de compuestos contaminantes.
Estas son cinco razones de peso para considerar las ventajas de la producción de biogás industrial como una forma de dar una salida viable, económica y ambientalmente sostenible a la gestión de residuos orgánicos.