El biogás es el gas renovable que se obtiene a partir de la descomposición de la materia orgánica (biomasa o residuos orgánicos) en ausencia de oxígeno y gracias a la acción de diversos microorganismos.
A este proceso de descomposición se le denomina digestión anaerobia y se lleva a cabo en el interior de unos reactores herméticos (digestores), que permiten mantener controladas las condiciones del proceso para optimizar la producción del biogás.
El biogás resultante de este proceso está compuesto por metano (CH4), en una proporción en torno al 50-75%, que es la que le da su valor energético.
Además de este metano, el biogás contiene dióxido de carbono (CO2) y otros compuestos, como el H2S, que actúan como impurezas.
Estas impurezas, dependiendo del uso final que se le dé al biogás, deberán ser eliminadas para mejorar su calidad.
Así, entre los usos que se le pueden dar al biogás está la generación de electricidad y calor, o proceder a su purificación para la obtención de biometano. Esto último permite el poder ser inyectado en la red gasista para su distribución y uso, o ser empleado como biocombustible en vehículos de propulsión a gas.
Qué tipos de residuos se pueden transformar en energía
Para la producción de biogás se aprovechan los residuos orgánicos generados a partir de diversas actividades industriales (agroalimentaria y agroindustrial), los generados de la propia actividad cotidiana (residuos sólidos urbanos) y de la depuración de aguas residuales (lodos de depuradora).
Estos residuos orgánicos constituyen la biomasa que será valorizada para la obtención de la energía, favoreciendo su proceso de gestión, acorde con los principios de economía circular y desarrollo sostenible.
Los sectores agroalimentario y agroindustrial generan gran cantidad de estos residuos, lo que los convierte en candidatos adecuados para su aprovechamiento en la obtención de biogás.
De entre los tipos de residuos orgánicos que se generan en estos sectores, destacan:
- Residuos procedentes de la industria ganadera: purines y estiércol que deben gestionarse de forma adecuada, cumpliendo una legislación cada vez más restrictiva. En este grupo también incluimos a los lodos que se generan en las plantas de tratamiento de aguas residuales de explotaciones ganaderas.
- Residuos de la industria alimentaria: desechos generados a lo largo de la cadena alimentaria de las frutas y verduras, y de la transformación de productos. Entran también los productos perecederos o de rechazo (destrío), los generados en los procesos de envasado y transformación, así como las hojas, tallos y material leñoso de los cultivos.
- Residuos de la producción de alcohol: desechos generados en la industria de producción de bebidas alcohólicas. Aquí se pueden incluir pieles, semillas, desechos de destilería, del hollejo y de la poda de frutales y vides.
- Residuos de la industria aceitera: corresponde a los generados en la producción de los distintos tipos de aceite (ricino, cacahuete, colza, lino, coco, oliva, etc).
- Residuos de la industria del cereal: se trata de los desechos generados en las cosechas, la paja y en los procesos industriales.
Estos diferentes tipos de residuos orgánicos pueden ser valorizados para la obtención de biogás, pero su rendimiento no será igual para todos. Esto es un aspecto que debe tenerse en cuenta a la hora de plantear la instalación de una planta de biogás y poder optimizar su eficiencia.
Producción de energía a partir de biogás obtenido de residuos industriales
Las empresas del sector agroalimentario y agroindustrial pueden optar por distintos modelos de planta de biogás para la valorización de sus residuos y conseguir optimizar la producción del biogás y, por tanto, de energía.
Así, las soluciones principales consisten en plantas de biogás basadas en la co-digestión de residuos (tratan residuos de distinto origen y composición) y las plantas basadas en la mono-digestión (tratan un solo tipo de residuo).
A su vez, estas plantas de biogás pueden ser plantas centralizadas y de tamaño grande o medio, más frecuente en las de co-digestión, o podemos encontrarnos con plantas para autoconsumo o de pequeña escala.
Las plantas de autoconsumo tratan los residuos orgánicos procedentes de distintas industrias del sector (co-digestión) y el biogás obtenido es aprovechado como energía para las propias industrias (electricidad o térmica) o se comercializa.
En el caso de las plantas de biogás de pequeña escala (smallbiogas), éstas estarán destinadas al tratamiento de los residuos procedentes de la industrial ganadera y se trata de instalaciones personalizadas, a escala y modulares, donde la energía generada se emplearía para el autoconsumo.
El aprovechamiento energético del biogás se lleva a cabo en calderas, para la producción de calor, como combustible para los vehículos y en motores o turbinas para generar electricidad.
En el caso de instalaciones preparadas para generar electricidad y calor a partir del biogás, hablamos de sistemas de cogeneración. Y si, además, se obtiene frío a partir de la energía térmica recuperada de esta cogeneración, hablamos de sistemas de trigeneración.
Además, está la opción de someter al biogás a un proceso de purificación para la obtención de biometano. Esto permitiría su inyección en la red gasista para su distribución y uso, de la misma forma que si de gas natural se tratase. También puede sustituir al gas natural como combustible para vehículos preparados.
Ventajas de poder consumir la energía producida
La producción de biogás para autoconsumo a partir de los propios residuos orgánicos generados supone para las industrias un ahorro energético, además de una forma de llevar a cabo una correcta gestión de sus residuos, logrando una reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero.
El biogás destinado a generar energía térmica puede emplearse, por ejemplo, para la calefacción de edificios comunitarios, y supone unos rendimientos de transformación elevados, en torno al 90-95%.
En el caso de emplearse para generar energía eléctrica mediante motores de cogeneración u otras tecnologías (turbinas), esta energía puede ser utilizada en instalaciones próximas o ser vendida a la red eléctrica. Los rendimientos que se obtienen están en torno al 35-40% en electricidad y 40-50% en calor (80% en total).
Si se obtiene biometano a partir del biogás, el rendimiento económico de su inyección en la red gasista va a ser mayor que su valorización mediante electricidad, al presentar mayores rendimientos de transformación.
Además, el biometano podrá usarse también como biocombustible para la propia flota de vehículos o de las industrias cercanas.
Ahora bien, la inversión para llevar a cabo el upgrading también será mayor, y esta opción será válida si se aseguran volúmenes grandes de producción de biogás.
Además del biogás o del biometano, en el proceso de obtención de estos gases renovables también se genera otro producto de valor, el digestato, que, por su contenido en materia orgánica, puede ser utilizado o comercializado como compost o fertilizante orgánico.
Estas son algunas de las ventajas de la producción de biogás industrial para generar energía a partir de la valorización de los propios residuos orgánicos.
