Planta de biometano: tecnologías, proceso de producción y mantenimiento

El biometano es un combustible que se obtiene de la depuración del biogás crudo, que a su vez se obtiene de la valorización de materias primas sostenibles: biomasa agrícola (subproductos, residuos agrícolas y desechos animales), biomasa agroindustrial (residuos del procesamiento de alimentos) o la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (FORSU).

Una vez realizado el upgrading del biogás a biometano, es necesario refinarlo para eliminar los componentes no aptos para su uso. Tras los tratamientos físico-químicos adecuados, el biometano se vuelve apto para su inyección en la red de gas natural o para su transporte mediante camiones cisterna criogénicos.

Al producirse a partir de desechos ganaderos, desechos agroindustriales, desechos orgánicos y biomasa agrícola, el biometano es en todos los aspectos una fuente de energía renovable y sostenible.

• Economía circular: además de reducir las emisiones a la atmósfera, el biometano es neutro en carbono, es decir, compensa totalmente las emisiones producidas para generarlo, devolviendo sustancia orgánica al suelo;

• Descarbonización: las plantas de producción de biometano, si reciben apoyo a nivel legislativo, podrían contribuir al suministro del 10 % de todo el gas consumido en la Unión Europea de aquí a 2030, reduciendo el abandono de los combustibles fósiles;

• Independencia energética: se trata de una solución que puede contribuir significativamente a la transición energética y ecológica, con importantes implicaciones en términos de independencia del suministro energético extranjero.

El biometano constituye una excelente oportunidad de inversión para muchas empresas del sector agrícola e industrial que, además de comprometerse a aumentar la sostenibilidad de su realidad productiva, tienen la posibilidad de generar beneficios y aumentar el nivel de competitividad. Según un informe reciente de la Asociación Europea de Biogás, el biometano es un 30 % más barato que el gas natural. 

Para convertirse en un productor consciente de biometano es necesario considerar varios aspectos y seguir un proceso bien definido. La producción puede realizarse mediante la conversión de una planta existente o mediante la puesta en marcha de una nueva planta. En ambos casos existen procedimientos a seguir para iniciar la producción y obtener incentivos.

Una planta de biometano integra diferentes tecnologías. Además del sistema de digestión anaeróbica, que produce biogás a partir de la transformación de la biomasa, también encontramos:

•  Un sistema de purificación y pretratamiento de biogás;

• Un sistema de upgrading: se trata de un tratamiento destinado a eliminar el CO₂ del biogás bruto. Entre las diversas tecnologías de mejora del biometano, la más extendida y de mayor rendimiento es el sistema de membranas. En este caso el biometano producido es apto para su introducción en las redes de distribución;

• Posiblemente un sistemade licuefacción: cuando las limitaciones logísticas imposibilitan la conexión a la red de gas natural, el biometano líquido es la solución. De hecho, el biometano licuado no sólo es fácilmente transportable sino que también garantiza una mayor eficiencia si se utiliza como combustible.

Además de la planta de biometano, es posible aprovechar tecnologías de apoyo, que garantizan numerosas ventajas, especialmente desde una perspectiva de optimización: autoconsumo eficiente y sostenible, maximización de la producción de la planta, diálogo y compatibilidad y ahorro económico.

• RTO (tratamiento de gases residuales): el metano residual en los gases de escape desempeña un papel crucial en términos de sostenibilidad y, por este motivo, requiere un tratamiento específico;

• Licuefacción de CO₂: el sistema de licuefacción de CO₂ permite purificar y licuar el gas rico en dióxido de carbono procedente del sistema de valorización de biogás, para obtener CO₂ líquido apto para uso alimentario e industrial;

• Soluciones de cogeneración: destinadas a cubrir las necesidades eléctricas y térmicas de la planta, una planta de cogeneración alimentada por biogás puede producir energía totalmente renovable;

• Sistema fotovoltaico: la instalación de paneles fotovoltaicos, modulados por el cogenerador, puede optimizar la cobertura de las necesidades eléctricas del sistema.

El estudio de viabilidad representa el primer y más importante paso en la producción de biometano, ya que es necesario definir el correcto dimensionamiento de la planta, el rendimiento energético y el tiempo de recuperación de la inversión. En detalle, hay tres pasos a seguir para evaluar la viabilidad real del sistema.

•  El primer paso consiste en realizar un diseño preliminar del sistema al que le sigue el plan económico y financiero de negocio. Es importante en esta fase haber evaluado las tecnologías que habrá que instalar y haber seleccionado los socios tecnológicos relevantes;

• El siguiente paso es proceder a la presentación de la solicitud de autorización para la reconversión o construcción de un negocio apoyándose en técnicos competentes.

• Finalmente, es necesario iniciar una discusión con la entidad de crédito para verificar lafinanciabilidadde la iniciativa.

El upgrading del biogás es el tratamiento destinado a eliminar el CO₂ del biogás crudo para obtener biometano comprimido. Entre las diversas tecnologías de mejora del biometano, la más extendida y de mayor rendimiento es el sistema de membranas, que tiene una permeabilidad selectiva útil para la separación entre CH₄ y CO₂. El proceso de upgrading se divide en tres etapas:

•  Filtración de biogás: el proceso de mejora comienza con la purificación del biogás procedente del digestor anaeróbico para la eliminación de agua, contaminantes y compresión. El gas filtrado y deshumidificado se comprime, se enfría y se envía a la siguiente fase de tratamiento;

• Depuración de contaminantes (H₂S, COV): al pasar por un lecho de carbón activado, el biogás se depura de contaminantes. La configuración de los carbones, en la versión “Lead-Lag”, incluye una serie de válvulas que permiten la inversión de los flujos, el bypass y el seccionamiento del filtro único, garantizando así flexibilidad, confiabilidad y continuidad del servicio;

• Upgrading: el biogás pretratado y purificado está listo para la mejora real, es decir, la separación del metano del dióxido de carbono. El proceso está optimizado en términos de consumo y permite obtener biometano con las características deseadas para los diferentes usos. El biometano se produce a una presión que oscila entre los 7 y los 15 bar para minimizar el consumo y facilitar su introducción en las redes de distribución.

El proceso de actualización se completa con una serie de opciones preparatorias para la inyección a la red y otros accesorios para apoyar el funcionamiento del sistema:

• Sistema de desulfuración y torre de lavado: antes del tratamiento de biogás, está disponible el sistema de desulfuración para reducir el contenido de sulfuro de hidrógeno y la torre de lavado para reducir el contenido de amoníaco;

• Sistema de concentración de oxígeno: en caso de baja concentración de oxígeno en el biogás, un sistema de concentración de oxígeno del aire ambiente permite suministrar la cantidad necesaria para que las reacciones químicas de absorción de los contaminantes por los carbones activados se produzcan correctamente;

• Oxidadores térmicos regenerativos (RTO): para eliminar incluso los pequeños porcentajes de metano residual en los gases de escape;

• Compresor de refuerzo: para alcanzar la presión requerida por las redes de transporte se puede suministrar un compresor de refuerzo. Antes de su introducción en la red, la cabina REMI mide el caudal de biometano y analiza su calidad.

Entre las principales ventajas y ventajas de la tecnología de actualización de membranas:

•  Proceso de upgrading sencillo

• Alta eficiencia y bajo consumo

• Alta escalabilidad y flexibilidad

• Coste conveniente del sistema

La conexión a la red de gas natural no siempre es posible. Cuando existen limitaciones logísticas, el biometano líquido (bio-GNL) es la solución. De hecho, el biometano licuado no sólo es fácilmente transportable sino que, gracias a su densidad tres veces superior a la del gas natural comprimido, garantiza una mayor eficiencia a la hora de utilizarlo como combustible.

La licuación de biometano es un proceso complejo, que consiste en enfriar y comprimir biometano gaseoso a temperaturas muy bajas. El proceso de licuefacción se basa en un proceso criogénico integrado, a baja presión de operación, dividido en 3 fases: tratamiento, licuefacción y almacenamiento.

• Tratamiento: en la primera parte del proceso, el sistema de purificación TSA (Temperature Swing Adsorción) reduce la humedad y el contenido de CO₂ a través de filtros de tamiz molecular;

• Licuefacción: a través de múltiples etapas de enfriamiento, el biometano presurizado pasa al estado líquido y está disponible en condiciones de < -142 °C y 3 barg o a temperaturas y presiones más bajas. El corazón del proceso es el crioenfriador, basado en la tecnología Stirling Cryogenics, que es una máquina de refrigeración alternativa que funciona comprimiendo y expandiendo helio en un ciclo cerrado;

• Almacenamiento: El bioGNL se transporta a un tanque de transferencia, donde se logran las condiciones deseadas de presión y temperatura del producto final.

Cualquiera que sea el tipo de sistema de biometano, es necesario protegerlo de averías y fallos, gracias a una serie de intervenciones coordinadas y planificadas para maximizar su usabilidad. Las ventajas de un servicio integrado son evidentes desde el momento de la instalación del sistema: los especialistas facilitarán la implementación, seguirán la puesta en marcha y optimizarán la fase de puesta en marcha del sistema.

Además de la asistencia in situ y una actividad de respuesta a emergencias, el servicio integrado mantiene todos los sistemas bajo control las 24 horas del día, los 365 días del año, con activación del servicio de asistencia y diagnóstico remoto. El servicio también puede ofrecer formación, formación y cursos de actualización continua para garantizar el mejor funcionamiento del cliente y una correcta gestión y mantenimiento del sistema.

Los contratos de asistencia y mantenimiento de los sistemas están diseñados y personalizados según las necesidades del cliente, para satisfacer sus necesidades, asegurar altos retornos durante toda la vida del sistema y garantizar una mayor previsibilidad de los costes operativos.

El futuro de las plantas de biometano

El sector del biometano está adquiriendo un papel cada vez más importante a la hora de contribuir al camino de la transición energética y al desarrollo de las energías renovables. Por lo tanto, las empresas agrícolas de biogás y biometano representan dos activos importantes para promover la economía circular, acompañar una transición verde sostenible y contribuir a la seguridad e independencia energética.

Las intervenciones del Pnrr constituyen un importante impulso hacia un modelo de agricultura 4.0 que garantice la optimización y mayor eficiencia de los procesos productivos, un menor uso de productos químicos y la protección del suelo. En esto, el biogás y el biometano representan un importante activo estratégico para responder al desafío de las energías renovables, garantizar la autonomía alimentaria, el cuidado del territorio y la protección del clima.

Las tecnologías AB para la producción de biometano

Desde 1981 AB acompaña a empresas que quieren aumentar su competitividad, ahorrando energía y limitando las emisiones al medio ambiente. Competencia, capacidad de producción y servicio de alta calidad caracterizan al Grupo, con el objetivo de ofrecer a los clientes las mejores soluciones de sostenibilidad energética.

 AB es el único punto de contacto para garantizar a su empresa todas las ventajas del biometano. De hecho, con AB se puede crear un sistema energético completo y sostenible, que combina la mejora del biogás, la licuefacción de biometano y CO₂, la cogeneración y las tecnologías fotovoltaicas, respaldado por una gama completa de servicios que van desde estudios de viabilidad hasta el mantenimiento de la planta.