Cómo se obtiene el biogás: energía renovable a partir de residuos orgánicos
En la búsqueda de fuentes de energía renovables y sostenibles, el biogás se ha posicionado como una opción prometedora. Este combustible producido a partir de residuos orgánicos ofrece una forma eficiente y limpia de generar energía. En este artículo, exploraremos en detalle cómo se obtiene el biogás, desde la recolección de los residuos hasta el proceso de digestión anaeróbica. También analizaremos las ventajas del biogás como fuente de energía renovable y sus aplicaciones en diferentes sectores. Acompáñanos en este recorrido por la producción de biogás y descubre cómo los residuos pueden convertirse en una valiosa fuente de energía.
Recolectando los residuos orgánicos
El primer paso para obtener biogás es la recolección de residuos orgánicos. Estos pueden proceder de diversos orígenes, como, por ejemplo: residuos ganaderos, residuos agroindustriales y lodos de depuradoras de agua, pero también residuos domésticos. La basura se convierte así en la materia prima para una fuente de energía.
Es importante separar estos residuos de otros materiales no orgánicos, como plásticos, vidrio o metales, ya que la presencia de estos puede afectar al proceso de producción de biogás. Para evitarlo, se lleva a cabo una revisión y separación de los residuos que permite eliminar los contaminantes.
La recolección de los residuos orgánicos puede realizarse a nivel doméstico, industrial o a través de sistemas de recogida selectiva. En el caso de la producción a gran escala, se pueden establecer instalaciones especiales para la recolección y almacenamiento de los residuos.
Proceso de digestión anaeróbica
Una vez recolectados los residuos orgánicos, el siguiente paso es someterlos a un proceso de descomposición natural mediado por microorganismos, llamado digestión anaeróbica. Durante este proceso, se produce la descomposición de la materia orgánica en ausencia de oxígeno y el carbono presente en los residuos se transforma en dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4). Este proceso de digestión se lleva a cabo en un reactor o biodigestor.
En el biodigestor, los residuos orgánicos se descomponen en cuatro etapas diferenciadas. A lo largo de ellas, intervienen distintos microorganismos (principalmente bacterias) que serán los encargados de descomponer la materia orgánica, desde los polímeros orgánicos iniciales hasta moléculas más pequeñas que podrán aprovechar las bacterias en las fases sucesivas. Las etapas son:
- Hidrólisis: los compuestos orgánicos de mayor peso molecular se rompen en moléculas más sencillas como azúcares, aminoácidos y ácidos grasos, gracias a la acción de enzimas secretadas al medio por los microorganismos.
- Acidogénesis: en esta etapa, bacterias acidogénicas convierten los productos de la etapa anterior en ácidos grasos volátiles, como el ácido propiónico, butírico o valérico.
- Acetogénesis: las bacterias acetogénicas convierten los ácidos grasos volátiles en ácido acético.
- Metanogénesis: las bacterias metanogénicas convierten los productos de las etapas anteriores en los componentes finales del biogás, dióxido de carbono y metano.
La proporción de metano en el biogás determina su calidad y valor energético. Generalmente el biogás obtenido contiene entre 55 – 70% de metano y 30 – 45% de dióxido de carbono. El tiempo necesario para completar el proceso de digestión anaeróbica depende del residuo tratado, pudiendo durar varias semanas o meses. Adicionalmente, la producción de biogás y la calidad de este se ven afectados por el tipo de residuos, su contenido en agua y las condiciones (temperatura, pH) de la reacción.
Uso del biogás
Una vez obtenido el biogás, este puede ser almacenado hasta su uso. Su principal uso es como fuente de energía en eléctrica y térmica. El biogás se puede quemar en motores de generadores eléctricos o en calderas para producir electricidad y calor, respectivamente. Esta energía puede ser utilizada para abastecer hogares, edificios comerciales o en industrias. Además, durante la producción de biogás se genera un producto secundario, el digestato, la materia sólida sobrante, que se puede aprovechar para producir fertilizantes.
Además, el CO2 presente en el biogás se puede eliminar mediante un proceso de depuración, denominado upgrading. De este modo se obtiene biometano, un gas de mayor pureza y calidad, con una composición y poder energético muy similares a los del gas natural. El biometano puede ser inyectado directamente en la red de gas natural. Otra aplicación es su uso como biocombustible; el biometano puede ser comprimido para su uso en vehículos que funcionen con gas natural comprimido (GNC). Esto contribuye a la reducción de emisiones contaminantes y a la transición hacia una movilidad más sostenible.
Ventajas del biogás como fuente de energía renovable
El biogás es una fuente excelente de energía limpia, con un menor impacto ambiental que los combustibles fósiles. Ofrece una serie de ventajas que lo convierten en una fuente de energía muy interesante. En primer lugar, se trata de una fuente de energía 100% renovable y limpia, basada en un proceso con huella de carbono cero. El biogás permite aprovechar y valorizar los residuos orgánicos, convirtiéndolos en una fuente valiosa de energía. Además, la valorización de estos residuos evita su acumulación en vertederos y reduce la posible contaminación de suelos y aguas por parte de estos.
Otra ventaja del biogás es su capacidad para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. A través de la producción y uso de biogás, se evita la liberación de metano, un gas con un potencial de efecto invernadero mucho mayor que el del dióxido de carbono (CO2). Lo cual contribuye a mitigar el cambio climático y a la reducción de la huella de carbono. Además, el biogás es una fuente de energía constante y disponible a lo largo del año. A diferencia de otras fuentes renovables, como la solar o la eólica, que dependen de las condiciones climáticas, el biogás puede ser producido de forma continua a partir de los residuos orgánicos.
Experiencia de AIMPLAS en biodegradación anaeróbica
El biogás constituye no solo una fuente energética alternativa interesante, sino también una solución medioambiental que contribuye a la descarbonización y a la economía circular. La sostenibilidad y la contaminación del medio ambiente es una preocupación cada vez mayor en la sociedad, por ello, en ciertos casos la sustitución de materiales plásticos convencionales por plásticos biodegradables puede ayudar a aliviar la contaminación medioambiental.
La biodegradación de materiales plásticos viene determinada por el medio en el que se lleva a cabo, es decir, un material puede ser biodegradable en un medio como el compostaje, pero no serlo en otro medio como el suelo, debido a las diferentes condiciones que hay en cada uno. Los plásticos pueden llegar a los biodigestores, por tanto, es necesario conocer el comportamiento de estos materiales en condiciones representativas de la digestión anaeróbica.
En AIMPLAS investigamos y hacemos pruebas de concepto para evaluar el comportamiento de los materiales plásticos bajo condiciones de biodegradación anaeróbica. Además, también optimizamos los procesos de biodegradación anaeróbica, ajustando los nutrientes necesarios para mejorar la producción de biogás y la biodegradación de los polímeros.