El biogás, obtenido a partir de la descomposición anaerobia de la materia orgánica, cuenta con el inconveniente de la presencia de sulfuro de hidrógeno (H2S) y otras impurezas que resultan corrosivas y afectan a la vida útil de la planta de biogás.
Para abordar este problema y maximizar la vida útil y la eficiencia de la instalación, se han desarrollado algunos tratamientos que permiten eliminar estos compuestos presentes en el biogás.
Métodos de desulfuración del metano
La desulfuración es el proceso que permite reducir o eliminar el H2S presente en el biogás generado y que resulta corrosivo, tóxico y dañino para el medio ambiente.
Existen varios métodos para llevar a cabo este proceso, dependientes del tipo de producto, del grado de desulfuración requerido y de las condiciones operativas. Estos métodos se clasifican en químicos, biológicos y físicos.
Método químico
La desulfuración química implica el uso de reactivos químicos como las sales férricas (cloruro férrico y sulfato de hierro) o el oxígeno (O2) para convertir el H2S en un compuesto no corrosivo.
La reacción implica la formación de un precipitado sólido que puede luego ser separado del biogás.
Este método es eficaz para plantas de biogás de todos los tamaños y puede ajustarse para tratar diferentes concentraciones de H2S. Sin embargo, requiere de control cuidadoso de los productos químicos utilizados y las condiciones operativas, un alto consumo de energía y la gestión de los residuos sólidos generados.
Método biológico
El método biológico aprovecha microorganismos específicos que oxidan el H2S a sulfato (SO4) o azufre elemental (S), dependiendo de las condiciones del proceso. Estos microorganismos suelen ser las bacterias reductoras de sulfato y bacterias anaeróbicas fermentadoras.
La desulfuración biológica se puede llevar a cabo mediante dos tipos de sistemas: sistema autotrófico y sistema heterotrófico.
En el primero, las bacterias usan el CO2 como fuente de carbono y se produce azufre elemental. En el sistema heterotrófico, las bacterias usan compuestos orgánicos como fuente de carbono y se produce el sulfato.
Este método de desulfuración es particularmente atractivo por su bajo impacto ambiental y su bajo coste. No obstante, requiere un control preciso de las condiciones operativas (variaciones de pH o temperatura, y la posible presencia de compuestos inhibidores en el biogás) para mantener la actividad microbiana y su velocidad de reacción resulta baja.
Método físico
La desulfuración física se basa en procesos de absorción o adsorción, donde el H2S se separa físicamente del biogás mediante materiales absorbentes o adsorbentes.
En la absorción, el biogás se hace pasar por un líquido con alta afinidad por el H2S (agua, una solución alcalina o una solución orgánica). La separación se produce al disolverse el H2S en el líquido. Luego, este líquido puede ser regenerado mediante un tratamiento térmico o químico para recuperar el H2S o convertirlo en otro compuesto.
En cuanto a la adsorción, esta consiste en hacer pasar el biogás por un sólido con capacidad para retener el H2S en su superficie (carbón activado, zeolita o hierro esponjoso). Para regenerar el sólido se puede realizar un tratamiento térmico o químico que libere el H2S o lo convierta en otro compuesto.
Aunque este método puede resultar menos eficiente que el químico o biológico, si se dan problemas de pérdida de presión, saturación o contaminación por otros compuestos presentes en el biogás, resulta útil para aplicaciones que requieren flexibilidad operativa y bajos costos de mantenimiento.
La desulfuración en biorreactores
Una innovación en el campo de la desulfuración es el uso de biorreactores, que combinan técnicas físicas y biológicas.
Estos sistemas ofrecen una solución eficiente y sostenible para el tratamiento del biogás, permitiendo la recuperación de azufre en forma elemental, que puede ser reutilizado en diversas aplicaciones industriales.
Además, el uso de los biorreactores permite optimizar las condiciones operativas (pH y temperatura), reducir costes, simplificar el diseño, mejorar la eficiencia y reducir la generación de residuos.
Hay distintos tipos de biorreactores (de lecho fijo, de lecho fluidizado, de membrana o de biofilm), cada uno con sus propias características y ventajas, dependiendo del tipo de sustrato, el grado de desulfuración requerido y las condiciones ambientales que se den.
Beneficios de la desulfuración
La implementación efectiva de técnicas de desulfuración en las plantas de biogás conlleva alargar la vida útil de los equipos al prevenir su corrosión.
El H2S puede dañar los equipos y las tuberías que transportan el biogás y al reaccionar con el oxígeno y el agua, puede formar ácido sulfúrico, que es aún más corrosivo. Esta corrosión puede provocar fugas, averías y pérdidas económicas.
Con la desulfuración se está protegiendo los equipos y tuberías, se aumenta la seguridad de la instalación y se reduce el mantenimiento.
Además, este proceso permite obtener un biogás de mayor calidad, incrementando su valor energético y ampliando sus posibles usos.
La eliminación del H2S también va a reducir los malos olores y los riesgos para la salud y el medio ambiente asociados con la emisión de este gas tóxico.
Otros tratamientos: eliminación de siloxanos con carbón activo
Además de la desulfuración, la eliminación de siloxanos resulta importante para proteger los equipos de generación de biogás.
Los siloxanos son compuestos orgánicos persistentes, presentes en el tratamiento de residuos sólidos urbanos (RSU) mayormente, que puede adherirse a los cabezales de los cilindros, pistones, paletas de turbinas y superficies del intercambiador de calor, en forma de depósitos de óxido de silicio (SiO2) o silicatos (SixOy), tras la combustión del biogás. Algo que genera desgaste, abrasión y problemas graves en el funcionamiento de los equipos.
El tratamiento para su eliminación es la adsorción con carbón activo, por ser la técnica más efectiva y accesible. Otras técnicas, como la criocondensación, implican un gasto mayor de energía, resultando menos competitivas.
La adopción de métodos avanzados de desulfuración y la eliminación de contaminantes como los siloxanos son esenciales para mejorar la vida útil y la eficiencia de las plantas de biogás. Estas tecnologías no solo contribuyen a la sostenibilidad ambiental, sino que también ofrecen beneficios económicos al optimizar la producción de energía renovable. Al implementar estas soluciones, las plantas de biogás pueden desempeñar un papel aún más significativo en la matriz energética sostenible del futuro.
Desde Biogás Industrial podemos asesorarte sobre la tecnología del biogás y el tipo de planta que mejor se adapte a tus necesidades. Ponte en contacto con nosotros para resolver todas tus dudas.