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Según la Agencia de Información Energética de los Estados Unidos (EIA), se espera que el consumo de energía crezca más lentamente en las próximas tres décadas que en años anteriores. La EIA atribuye esta desaceleración proyectada a la eficiencia. Mientras tanto, se genera más electricidad a partir de fuentes renovables que nunca. Esta es una buena noticia para quienes se preocupan por la independencia energética y los efectos ambientales de la combustión de combustibles fósiles. Aunque los paneles solares y las turbinas eólicas reciben la mayor atención mediática cuando se habla de uso de energía, los héroes anónimos de la energía renovable son la biomasa y el biogás. No solo son utilizables para la generación de electricidad, sino que también mejoran el a veces frustrante proceso de gestión de residuos.
Desglosando la palabra, la biomasa es materia derivada de organismos vivos –o que alguna vez vivieron–. Contiene energía química acumulada del sol. Esto abarca diversas formas de materia: leña, astillas de madera, madera y aserrín; cultivos agrícolas, plantas silvestres, algas y recortes de césped; residuos sólidos encontrados en la basura como papel, telas y subproductos alimentarios desechados; así como estiércol de ganado y aguas residuales. Cualquier cosa que tenga sus orígenes en la flora o fauna viviente puede considerarse biomasa. De hecho, esto no es una novedad en las energías renovables. Antes de la Revolución Industrial, era la principal fuente de combustible para la calefacción y la cocina. Hoy, sin embargo, la conversión eficiente de biomasa a biogás permite una producción significativa de electricidad.
En las condiciones adecuadas, la biomasa sirve como una fábrica de biogás. Por supuesto, los restos de comida en el cubo de la basura de su cocina no generan biogás utilizable. Sin embargo, si priva a esos restos de oxígeno, como en un vertedero, crea las condiciones para una actividad bioquímica que sí libera gas de biomasa. Esta es la razón por la que los técnicos de fosas sépticas y los trabajadores de alcantarillado deben usar equipos de protección para realizar ciertos trabajos; el gas crudo emitido puede ser peligroso para su salud. ¿Qué ocurre en la conversión de biomasa a biogás? Se desarrolla un proceso de reacciones; esta secuencia se denomina digestión anaeróbica.
La digestión anaeróbica comienza con la propia biomasa. Algunas formas son más "digeribles", es decir, más fáciles de extraer biogás, que otras. Esto es similar a la digestión humana, donde los alimentos muy fibrosos —como las verduras crudas— tardan más en que los nutrientes ingresen a las células. Cualesquiera que sean los desafíos de procesamiento, la biomasa a menudo se denomina sustrato. El primer paso es alojar el sustrato en un ambiente sin oxígeno. Solo en ausencia de oxígeno puede tener lugar la descomposición esencial. Parte del sustrato se pretrata para hacerlo más digerible. Al igual que en el fondo de una pila de compost o en las profundidades de un vertedero, en un digestor diseñado, las bacterias comienzan a descomponer la materia orgánica, convirtiendo los componentes en varios compuestos y elementos. Finalmente, la producción de biogás a partir de residuos se logra cuando se liberan metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2) en estas reacciones.
En la mayoría de los casos, la energía de la biomasa y el biogás se emplea para generar electricidad. Esta energía puede alimentar una instalación particular, como una granja, o puede tener aplicaciones más regionales, es decir, para uso de una empresa de servicios públicos. En la mayoría de los casos, el biogás alimenta un motor de combustión que, a su vez, crea energía mecánica que acciona generadores eléctricos. A veces, el biogás pasa directamente de la digestión a calentadores y calderas que, de otro modo, requerirían gas propano. Alternativamente, se refina aún más para su uso en el transporte por una empresa local de gas. El digestato que queda después de la digestión es un fertilizante nutritivo y puede servir para otros usos agrícolas e industriales.
Como se ha señalado, la digestión anaeróbica puede ocurrir en la naturaleza. Sin embargo, la humanidad ha encontrado formas de aprovechar el biogás que produce. Los digestores varían según el volumen de sustrato y el propósito de la producción de metano a partir de la biomasa. Los digestores de laguna anaeróbica cubiertos se sellan herméticamente con una cubierta flexible y bombean biogás directamente a un dispositivo de combustión. Los digestores de flujo de pistón (plug flow) son comunes en las granjas lecheras, construidos debajo de la superficie del suelo. Los digestores de mezcla completa suelen ser tanques elevados utilizados con aguas residuales y como digestores de aguas negras.
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