Innovaciones en la tecnología del biometano
Exploramos cómo las innovaciones en la tecnología del biometano están optimizando su producción y eficiencia, impulsando la sostenibilidad energética.
Lo que encontrarás aquí
El biometano, obtenido a partir de la degradación de materia orgánica, constituye una alternativa limpia al uso de combustibles fósiles que, además, contribuye a la gestión sostenible de los residuos orgánicos y a la economía circular.
La tecnología para su producción se encuentra madura, pero en constante evolución con el objetivo de ofrecer innovaciones tecnológicas que optimicen la producción y eficiencia de este gas renovable y su subproducto (el digestato), y poder así, asegurar la rentabilidad y sostenibilidad de las plantas de biometano.
Tecnología para mejorar la producción de biometano
El primer paso para la producción de biometano es la digestión anaerobia, un proceso biológico donde determinados microorganismos descomponen la materia orgánica en ausencia de oxígeno, produciendo biogás.
La eficiencia de este proceso se ve influenciada significativamente por factores como la composición del sustrato (tipos de residuos orgánicos) y las condiciones operativas del digestor donde se lleva a cabo el proceso.
Algunas innovaciones recientes han introducido técnicas avanzadas de pretratamiento de sustratos, como la hidrólisis térmica y la ultrasonificación, que aumentan la disponibilidad de materia orgánica para la digestión anaeróbica, mejorando significativamente las tasas de producción de biogás.
Además, los procesos de codigestión, donde se mezclan diferentes tipos de sustratos, han demostrado ser un método efectivo para equilibrar el balance de nutrientes y las características físico-químicas del sustrato. Algo que permite una mejor estabilización del sistema y una mayor producción de biogás.
El siguiente paso en la producción de biometano es la purificación del biogás o upgrading.
Este proceso implica la separación del metano (CH4) de otros componentes, como el dióxido de carbono (CO2), el ácido sulfúrico (H2S) o el vapor de agua, y su concentración.
Las tecnologías para llevar a cabo esta purificación del biogás han avanzado considerablemente. El principal reto al que se enfrenta la innovación en este proceso es lograr el desarrollo de nuevas tecnologías que resulten más sencillas y económicas, y que faciliten el uso del biometano y su inyección en la red gasista.
Este es el objetivo de proyectos como Upbiomet+, desarrollado por AINIA, cuya investigación se centra en integrar la electrometanogénesis y la ruta metabólica “Diet electron transfer (DIET) al proceso de digestión anaerobia convencional para facilitar la obtención directa de biogás enriquecido con biometano.
Optimizando la recuperación de nutrientes y la calidad del digestato
Una de las ventajas competitivas de la producción de biometano reside en el valor añadido que ofrece el digestato, el residuo resultante del proceso de digestión anaeróbica.
Este subproducto, rico en nutrientes como el nitrógeno, fósforo, y potasio, posee un potencial significativo para ser utilizado como fertilizante orgánico de alta calidad.
Ahora bien, la calidad del digestato como fertilizante va a depender de su composición y del tratamiento al que sea sometido. Algo que ha impulsado la búsqueda de tecnologías innovadoras para optimizar su valor.
Uno de los tratamientos necesarios para asegurar la calidad y seguridad ambiental del digestato y el cumplimiento de los requisitos normativos que se les aplica es la pasteurización.
Este tratamiento implica el calentamiento del digestato dentro de un tanque, con el objetivo de eliminar posibles patógenos, semillas o enfermedades que puedan afectar a los cultivos.
Proyectos como BIOGÁS PASTEUR se centran en mejorar este proceso de pasteurización, desarrollando un sistema modular, incorporado en la planta de biogás, que permite aprovechar el calor generado en la propia instalación y para el propio proceso de pasteurización.
A partir de los digestatos también se pueden recuperar nutrientes o compuestos de valor añadido como el nitrógeno o el fósforo.
El desarrollo de la tecnología del stripping permite llevar a cabo esta recuperación de compuestos contenidos en la fracción líquida del digestato.
Esta tecnología permite recuperar entre un 50-95% del nitrógeno mediante la extracción de amonio y el lavado con ácido nítrico, formando nitrato amónico (NH4NO3).
Durante el proceso, debido a la incorporación de óxido de calcio, también se forma fosfato de calcio que puede recuperarse mediante precipitación y sedimentación.
Además de la recuperación de nutrientes, la tecnología del stripping permite reducir la concentración de estos en el digestato, garantizando que su concentración es la admitida para su uso como fertilizante orgánico. Y también permite la recuperación de agua de los efluentes para su reutilización.
Tecnología digital para la viabilidad de las plantas de biometano
La incorporación de tecnologías digitales en las plantas de biometano está marcando una nueva era en la gestión y operación de estas instalaciones.
La digitalización no solo ofrece una herramienta poderosa para optimizar procesos existentes, sino que también habilita nuevos modelos de negocio y estrategias para la sostenibilidad a largo plazo de la industria del biometano.
Una de las aplicaciones más recientes en este ámbito es el desarrollo y uso de gemelos digitales.
Estos modelos virtuales replican de manera dinámica los procesos y operaciones de una planta de biometano en tiempo real, proporcionando una plataforma para la simulación, el análisis y la optimización.
El Internet de las Cosas (IoT) también adquiere un papel destacado con el uso de sensores distribuidos a lo largo de la planta, que recopilan datos en tiempo real sobre parámetros críticos del proceso, como temperatura, presión, y composición de gases.
Esta información, cuando se analiza con algoritmos avanzados y aprendizaje automático (machine learning), posibilita una gestión predictiva del mantenimiento, optimizando la eficiencia operativa y reduciendo el tiempo de inactividad por fallos en el equipo.
Además, la inteligencia artificial (IA) y el aprendizaje automático están redefiniendo la manera en que se controlan y optimizan los procesos de producción de biometano.
Estas tecnologías pueden identificar patrones y correlaciones en grandes volúmenes de datos que serían imposibles de discernir manualmente, ofreciendo insights para mejorar la productividad y eficiencia.
Como vemos, la tecnología del biometano se encuentra en un momento de transformación y evolución, con innovaciones que prometen mejorar la eficiencia y sostenibilidad de su producción.
Desde la optimización de la digestión anaeróbica hasta la digitalización de las plantas de biometano, estas innovaciones están abriendo nuevos caminos para enfrentar los desafíos energéticos y medioambientales actuales.
Al integrar estas tecnologías avanzadas, el sector del biometano no solo contribuye a la transición energética, sino que también fortalece su papel en la economía circular, destacando la importancia del desarrollo tecnológico en la construcción de un futuro sostenible.
