El biogás. Una ecológica y económica fuente de energía.

El biogás y sus tecnologías para la limpieza/acondicionamiento. 
Conceptos básicos.

El sector energético es uno de los más importantes y de mayor desarrollo actual. El mundo ha comprendido desde el siglo XX, que debe renovar y ampliar sus fuentes de energía para poder satisfacer las necesidades crecientes de la sociedad cuidando el medioambiente.

El biogás procedente de vertederos, plantas de digestión y depuración de aguas residuales (EADRs)  constituye un valioso material para la producción de energía, biocombustibles y elaboración de productos químicos como el hidrógeno y el metanol.

Al ser una fuente de energía renovable es inagotables, limpios y se pueden utilizar de forma auto gestionada. Su uso genera una menor contaminación ambiental y constituyen una alternativa viable al agotamiento ya sensible de energías fósiles, como el gas natural y el petróleo, dónde ya se observa un incremento en sus precios.

Actualmente ha tomado mucho interés el desarrollo de la producción y valorización energética del biogás como vía de valorización de residuos y solución a los problemas de déficit energético actuales. Generalmente cuando se habla en este sentido, se habla de las tecnologías de producción de biogás (plantas de metanización, tipo bioreactores, vertederos etc). Otro de los tema que también se trata muy comúnmente son los tipos de máquinas utilizada para su aprovechamiento energético (motores, turbinas, calderas, pila de combustible, etc.).

Sin embargo, muy poco se comenta sobre las técnicas de limpieza del biogás que son necesarias para garantizar un biogás apto para ser usado en mencionadas máquinas lo que garantiza un buen funcionamiento de las mismas y unos coste de explotación/operación apropiados para dichas instalaciones y que constituyen una de las partes fundamentales de toda instalación de producción-valorización del biogás.

Para entender un poco el tema (tecnologías para la limpieza/acondicionamiento) es necesario conocer algunos conceptos básicos vinculados con el tema en cuestión. 

Biogás. Definición

1. Proceso. Es el gas procedente del proceso de digestión anaerobia de la materia orgánica, que se caracteriza por su alto porcentaje en CH4.
2. Técnico. Es un gas multicomponente, tanto en su composición básica (CH4 , CO2 , H2 , O2 , N2 , vapor de agua, etc.), como en sus componentes perjudiciales (NH3 , siloxanos, hidrocarburos [F y Cl] , H2S, etc.). Gas complejo. Mezcla de gases.

Tipos de biogás.

Actualmente podemos encontrar dos tipos de biogás en cuanto a su origen  o tipo de producción.

1. Proceso no controlado. Biogás de vertederos (landfill gas). Es este caso, el proceso de biodigestión de la materia orgánica  se produce de manera natural, por lo que su producción  es de forma natural. Para entenderlo hay que hacer arte con la ciencia.
2. Procesos controlados. Biogás de planta de  digestión (digester gas).  Control de la temperatura de trabajo y carga orgánica que se alimenta al rector por ejemplo. Aquí se hay una selección del proceso, tipo de reactor y  contenido de agua. Pura técnica.

En este último caso en dependencia del sustrato/materia a tratar podemos encontrar:

• Biogás de aguas residuales (EDAR), caracterizado por la presencia básica de (siloxano, H2S) ↑, humedad ↑, NH3, espumas y partículas, etc.
• Biogás FORSU. Cuando el sustrato lo constituye la fracción orgánica proceden de los residuos sólidos urbanos (RSU). Caracterizados por la presencia de (H2S, NH3) ↑, humedad, etc.
• Biogás agroindustrial-ganadero. Cuando se digieren subproductos y residuos de los sectores agrícolas, ganaderos  y porcinos. de (H2S, NH3) ↑, humedad, etc.
• Biogás de la industria alimenticia. Residuos cárnicos, subproducto de la industria cervecera, lechera, etc. de (H2S, NH3)↑, humedad, etc.

Tipos de impuresas.

Impurezas externas. No son parte del flujo de biogás. Este debe ser el primero en eliminar. Estos generalmente se eliminan mediante operaciones mecánicas como la filtración y/o el cambio en la dimensión o dirección del flujo de biogás. Ejemplos. Sedimentos, espumas, partículas y condensados. Estas impurezas se encuentran principalmente en la corriente de biogás que sale del digestor. 

Principalmente en EDAR. Corriente multifásica.

Esta limpieza de biogás se define como. Eliminación gruesa.

Impurezas internas. Son parte del flujo de biogás. Suelen ser los últimos en retirarse. Para su eliminación se utilizan técnicas físicas, químicas, biológicas o una combinación de ellas. 

Ejemplos. Vapor de agua, siloxanos, hidrocarburos, NH3 o H2S. 

En todo tipo de instalación. Corriente monofásica.

Esta limpieza de biogás se define como. Eliminación fina o pulido

La tabla Nº1 muestra los diferentes tipos de Biogas y su composición básica

Características del biogás según origen.

Procesos controlados.

Como se puede observar de la tabla 1 el biogás procedente de procesos controlados presenta alta concentración de metano (CH4). En mucho proceso desarrollados actualmente llega alcanzar por encima del 90 %, relativa baja concentración de CO2. Elevadas concentraciones de impurezas tales como: sulfuro de hidrogeno (H2S), amoniaco (NH3) y siloxanos que están en dependencia del tipo de sustrato que se usa en el proceso de digestión. 

Procesos no controlados.

Sin embargo, el biogás procedente de proceso no controlado, por ejemplo, vertedero se caracteriza por tener relativa baja concentración de metano (CH4), relativa alta concentración de CO2, alta concentraciones de O2 y N2 los cuales merman  la posibilidad obtener un biometano de alta calidad. En  caso de querer obtener un Biometano de alta pureza se debe de aplicar tecnologías como  la criogénica  o la PSA para alcanzar dicho resultados.

Conceptos para la limpieza.

• Acondicionamiento. Es dar al biogás el grado de limpieza, humedad, temperatura y presión requerida para su  futura aplicación. 
•  Limpieza (cleaning). Eliminación parcial o total de los componentes indeseables para su aplicación como biocombustible.
•  Enriquecimiento (upgrading). Elevar el  porcentaje en CH4  hasta valores similares al del GN (PCI elevado y constante). Limpiando y eliminando principalmente CO2 . Previo una eliminación de  sus contaminantes.

Partes planta de biogás.

En una instalación de biogás, dedicada a la producción de energía (térmica y eléctrica) existen tres partes fundamentales.

1. Producción del biogás. Digestion y Biorreactores.
2. Instalación de captación y limpieza del biogás
3. Uso y aplicación 

• Producción de energía. Motor, turbina, caldera, etc.
• Materia prima. Biometano

La figura Nº1 muestra las operaciones y partes básicas de una instalación productora de biogás.

Necesidad de la limpieza/acondicionamiento

1. Un óptimo funcionamiento de las máquinas (motores, turbinas, calderas, pilas de combustible, vehículos, etc.) relacionadas con su aprovechamiento como combustible.
2. Reducción del coste de mantenimiento (reparación y cambio de aceites) de las máquinas involucradas en este tipo de instalación.
3. Una vida útil prolongada de las máquinas y equipos utilizados para su bombeo, extracción y compresión (soplantes y compresores).
4. Una mejora en las emisiones de los gases de escape de las máquinas motoras.
5. Evitar concentraciones toxicas al ser humano (principalmente H2S).

Métodos/técnicas de limpieza del biogás.

Específico.

• Los biofiltros y filtros de hierro. Reducción de H2S. ejemplo

• Trampa de vapor y condensación. Reducción de humedad.

• Silicagel/Membranas. Siloxanos

Generales.

• Carbón activo (H2S, siloxanos, COVs,, hidrocarburos, etc.).

Combinación de métodos 

• Combinación de métodos específicos o de específicos con generales que suele ser uno de los más usuales. ((H2S, siloxanos, vapor, hidrocarburos halogenados, etc.).

La elección de uno u otro método depende en gran medida de la aplicación, grado de limpieza deseado, costes operativos/explotación. La tabla que a continuación se presenta puede constituir una guía para establecer el tipo de limpieza y alcance deseado.

¿Qué componentes se deben reducir/eliminar y por qué?

1.- Vapor de agua. El vapor de agua disminuye drásticamente el PCI del biogás, así como, facilita la formación de ácidos corrosivos.

2.- Hidrocarburos halogenados y pesados. Particularmente aquellos que poseen cloro y flúor favorecen la corrosión de las partes internas de las máquinas. Los pesados son los causantes de la presencia de aldehídos en los gases de escape y retardo en el motor cuando su composición es elevada.

3.- Sulfuro de hidrógeno (H2S). Prevenir la corrosión y evitar concentraciones tóxicas para el ser humano, así como, prevenir la formación de óxidos de azufre (SO2) que posibilita la formación del ácido sulfuroso (H2SO3) que es altamente corrosivo.

4.- Siloxanos. Evitar la deposición de sílice en las diferentes partes internas de las máquinas, con ello, eliminar la posibilidad de desgastes de partes y piezas y la perdida de estabilidad de partes que giran a gran velocidad.

Tecnología multipropósito basada en combinación de métodos. BTS-MPdry.

La tecnología para el acondicionamiento/limpieza del biogás (BTS-MPdry) cuenta con un conjunto de equipos que interconectados entre sí permite eliminar por medio físico (térmico, mecánico y adsorción) contenido en humedad, siloxanos, compuestos halogenados y H2S, así como reducir la temperatura del gas hasta valores permisibles para la entrada a motores o para la elaboración de productos químicos. A su vez, puede constituir la etapa previa para la producción de biogás para la automoción o su inyección a red de gas natural.

Para ello, cuenta con diferentes elementos internos que garantizan tal resultado. En ella se combinan las operaciones siguientes: Técnica de condensación: Separador de gotas y Trampas de vapor. Lavado por borboteo en agua. Técnica de secado. Por enfriamiento y calentamiento del biogás. Técnica de adsorción. Carbón activo en función del componentes mayoritario.

La figura Nº2 muestra la tecnología BTS-MPdry para la limpieza del biogás. Ubicada en la EDAR Butarque-Madrid-Sur

Figura Nº2. Tecnologais BTS-MPdry. Marca Biolimp-Siloxa. 

 

Tecnología desarrollada por el grupo Biogas & Gases Technologies (BGasTech) en el sector de limpieza de gases.

Invitación al curso. 

26ª edición Curso sobre biogás.

"Instalaciones de captación/limpieza del biogás".

13 Octubre 2026

Para ampliar información. 

Biogas & Gases Technologies.

info@bgastech.com

www.bgastech.com

Telf. 34 930019877