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El metano es un gas de efecto invernadero responsable en parte de la contaminación atmosférica y las complicaciones del cambio climático. Al mismo tiempo, es un gas renovable que sirve como una abundante fuente alternativa de energía generada, así como una forma ecológica de propulsar vehículos. Lo mejor de todo es que es más abundante e inmediatamente accesible que el gas natural de los depósitos geológicos. Sin embargo, al igual que el gas natural, el petróleo o el carbón, el biogás en su forma más cruda contiene compuestos químicos que impiden la economía, la eficiencia y, sí, la seguridad. Un depurador de biogás es un remedio para estas sustancias indeseables.
La esencia del biogás es el metano, o CH₄, un gas de efecto invernadero incoloro e inodoro. Por lo tanto, cuando es abundante en la atmósfera, el CH₄ atrapará el calor impidiendo su disipación y agravará el calentamiento global y el cambio climático. Menos copioso y persistente que el dióxido de carbono (CO₂), el metano es, sin embargo, un atrapador de calor más amenazante que cualquier otro gas de efecto invernadero. Dicho todo esto, sin embargo, el CH₄ posee un gran potencial en términos de energía. El biogás purificado contribuye ahora a las redes eléctricas regionales y a los sistemas de transporte público. Esto demuestra que, cuando se captura, el metano del biogás es un activo ambiental en lugar de un pasivo.
¿Cómo ocurre esto? Considere este hecho: algunas estimaciones sitúan el 15 por ciento de las emisiones de gases de efecto invernadero de origen humano en las flatulencias del ganado. ¿Qué es eso sino el producto de la digestión, es decir, la descomposición de sustancias para formar varios compuestos químicos? Tal es el caso de la digestión anaeróbica. Este proceso produce metano a partir de todo tipo de residuos: compost, aguas residuales, estiércol, vertederos, ramas de árboles muertos, cadáveres de animales, etc. En una era en la que la gestión de residuos es un factor estresante ambiental creciente, la digestión anaeróbica —que ocurre de forma natural o por intención humana— aborda las ecologías tanto de la tierra como de la atmósfera.
Diseñado por humanos, un digestor anaeróbico toma cualquiera de las materias primas —también llamadas sustrato— mencionadas anteriormente y las confina en un tanque sin oxígeno. Una vez aislado y calentado a varias temperaturas, el material orgánico procede a través de varias fases de descomposición por medio de bacterias. Al final de este proceso, el sustrato produce CH₄, CO₂ y una mezcla de otros compuestos en cantidades traza. Esto es biogás, que se desvía a otro recipiente para su captura y almacenamiento. El resto de la materia prima es el digestato, reservado para su uso posterior como fertilizante o lecho para el ganado, por ejemplo. Mientras tanto, el futuro del biogás capturado depende de su procesamiento. Tal como se obtiene después de la digestión, el biogás aún no está listo para su uso final.
El biogás crudo es metano más —más CO₂, sulfuro de hidrógeno (H₂S), siloxanos, mercaptanos y dióxido de azufre, entre otras sustancias. En diferentes grados, estos químicos hacen que el biogás sea menos efectivo como fuente de energía y pueden dañar la capacidad de transporte y almacenamiento. Algunos de ellos son tóxicos para la salud humana. No hace falta decir que los productores de biogás necesitan purgar estas sustancias para que su gas sea seguro y eficiente para los consumidores. Los procedimientos de limpieza dependen en gran medida del uso final del biogás. En aras de la simplicidad, consideramos el tratamiento más completo, el tratamiento integral.
Una serie de mecanismos diferentes sirven para eliminar compuestos destructivos del biogás crudo. Entre los más efectivos, una solución de hidróxido de calcio, o cal apagada, puede eliminar tanto el CO₂ como el H₂S bajo condiciones de alta presión, baja temperatura y altos niveles de pH. Empleando adsorción, el carbón activado es un potente removedor de CO₂ mientras convierte el H₂S en azufre puro. El sulfuro de hierro también extrae el H₂S de la mezcla.
El vapor de agua es otra presencia perjudicial en el biogás crudo. Al disminuir el valor calorífico del biogás, el H₂O reduce así la producción de energía de los motores alimentados con biogás. Por lo tanto, aunque no es tóxico como el H₂S, el vapor de agua es un impedimento para un rendimiento eficiente. Un sistema sólido de depuración de biogás normalmente comprime el vapor, lo enfría y permite que se precipite fuera del biogás. Otras formas de eliminar el vapor de H₂O del flujo son la adsorción con gel de sílice; glicol y sales higroscópicas a alta temperatura; y tamices que pueden capturar las moléculas de agua. Todos demuestran ser elementos efectivos de la depuración.
La necesidad de uno o de cada método de depuración depende de la materia prima inicial; del proceso de digestión anaeróbica; y del propósito del biogás. El tipo de digestión anaeróbica, en este contexto, se refiere al nivel de calor aplicado en el tanque de digestión.
aproximadamente 20 grados Celsius
entre 35 y 40 grados Celsius
entre 50 y 60 grados Celsius
Por supuesto, las diferencias de calor también dependerán del sustrato y del propósito. Así, cada uno de los elementos de un sistema de depuración de biogás están, en cierto sentido, sintonizados entre sí.
La facilidad con la que se obtiene el biogás en comparación con el gas natural geológico complementa los beneficios ambientales generales de este gas natural renovable. Sin embargo, el metano del biogás es una cosecha que produce muchas 'malas hierbas' metafóricas. Estos son compuestos químicos que dificultan el rendimiento final del gas a menos que se eliminen. Afortunadamente, existen múltiples formas de extraer estas sustancias restrictivas del metano utilizable. Algunas implican una aplicación líquida; otras utilizan la adsorción a sólidos. Una vez que este procesamiento está completo, el biogás se convierte en una fuente de energía abundante, altamente práctica y respetuosa con el medio ambiente.
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