El proceso de digestión anaerobia, necesario para la producción de biogás a partir de residuos orgánicos, tiene lugar en el interior de unos contenedores herméticos que proporcionan las condiciones adecuadas.
Estos contenedores herméticos o reactores reciben el nombre de digestores y evitan el escape del biogás que se genera.
El tipo y diseño del digestor va a variar dependiendo del tipo de residuo orgánico a tratar y las condiciones (temperatura, pH, etc.) requeridas para lograr una producción óptima de biogás.
En su interior tendrá lugar, por tanto, el proceso de descomposición biológica de los residuos, en ausencia de oxígeno, gracias a la acción de microorganismos.
Una serie de reacciones bioquímicas que deben desarrollarse manteniendo un equilibrio entre la actividad de las bacterias implicadas, las formadoras de ácido (bacterias acidogénicas) y las formadoras de metano (bacterias metanogénicas).
Tipos de digestores
Los principales tipos de digestores empleados en la producción de biogás son:
- Reactor de mezcla completa: es el diseño más simple y más utilizado de digestor.
Los digestores de mezcla completa tienen forma circular, de acero u hormigón armado, y el sustrato (residuo orgánico) es mezclado regularmente mediante agitadores.
La carga de sustrato en este tipo de reactor debe ser periódica, mezclándose con el contenido ya existente.
- Reactores de flujo pistón: estos digestores presentan una cámara de digestión alargada, en horizontal, y sin recirculación de lodos. Esto permite que el proceso microbiológico sea más estable, al producirse una degradación más lenta a medida que el residuo pasa por el reactor.
Este diseño se emplea para residuos con alto contenido en sólidos, como el estiércol.
- Reactores discontinuos: en estos digestores, el proceso de biodegradación de los residuos finaliza cuando se ha producido todo el biogás posible.
Este diseño puede contener gran carga de residuos, sin requerir mucha agua, por lo que resulta apropiado para residuos orgánicos muy sólidos.
- Reactor de contacto anaerobio: se trata de un tanque agitado, cuyo efluente va a un decantador en el que se separan los sólidos en suspensión. Estos, vuelven a ser recirculados luego al reactor.
Este tipo de digestor está indicado para residuos orgánicos con alto contenido en sólidos en suspensión y de fácil sedimentación, como son las aguas residuales con alta carga orgánica.
- Reactor de lecho de lodos suspendidos: estos digestores presentan en su parte superior un dispositivo que separa los sólidos del gas y del líquido, produciendo la decantación interna de los fangos. El sistema de desgasificación-sedimentación empleado es una campana invertida.
- Reactores de filtro anaerobio: el residuo orgánico es retenido dentro del digestor por la adherencia de los microorganismos al material de relleno, en forma de biopelícula. Este material de relleno hace de separador gas-sólido y el flujo de líquido puede ser ascendente o descendente, según sea el contenido en sólido de los residuos.
La construcción de un digestor en una planta de biogás
Los digestores pueden presentar distinta tipología constructiva en una planta de biogás.
Las distintas formas de digestores que podemos encontrar son:
- Vertical con forma cilíndrica: estos digestores son de hormigón o acero, siendo el diseño clásico de los reactores de mezcla continua.
Dentro de este modelo se distinguen dos estilos: El estilo alemán, con una altura de 6-8 m, gran diámetro, de hormigón y con agitadores laterales; y el estilo danés, de mayor altura (10-18 m), de acero u hormigón y con agitadores centrales.
Esta forma de digestor vertical y cilíndrico también se aplica para los reactores de flujo pistón, siendo largos y estrechos, con una cubierta rígida o flexible.
- Vertical con forma de “huevo”: este modelo de digestor se usa para el procesamiento de aguas residuales procedentes de estaciones depuradoras (EDAR). Están construidos con hormigón pretensado y postensado y ofrecen una mayor eficiencia en el agitado.
- De laguna cubierta: este modelo de digestor se construye bajo tierra, con membranas impermeables, siendo el habitual para la gestión de residuos ganaderos con bajo porcentaje en sólidos (purines y aguas residuales).
Las ventajas del digestor
La principal ventaja del digestor es la de permitir optimizar el proceso de digestión anaerobia, proporcionando las condiciones adecuadas para obtener la mayor cantidad de biogás posible y evitar que este se escape a la atmósfera.
Esto, por un lado, permite la obtención de bioenergía en forma de biogás, que puede aprovecharse para la generación de electricidad, calor o como biocombustible y, por otro lado, reduce las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de la biodegradación de los residuos orgánicos.
Además, del proceso de digestión anaerobia que tiene lugar en el digestor, se obtiene también otro subproducto, los digestatos, que pueden aprovecharse como sustratos o fertilizantes orgánicos.
El nitrógeno que contiene este digestato es más accesible para las plantas que el procedente de otras fuentes, por lo que mejora las condiciones de crecimiento de los cultivos.
El digestor es, por tanto, un elemento fundamental de tecnología para la valorización energética de los residuos orgánicos, mediante digestión anaerobia.
El tipo de digestor y modelo va a depender del tipo de residuo a tratar, del volumen y disponibilidad de los mismos y del tipo de planta de biogás que se vaya a instalar.
La correcta elección del mismo permitirá obtener un rendimiento eficiente en la producción de biogás y una mayor viabilidad económica de la instalación.
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