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Como fuente de energía renovable en auge, el biogás promete un futuro sin escasez de combustible ni contaminación atmosférica. Producto de la digestión anaeróbica de materia orgánica, este medio generador de energía es neutro en carbono, lo que protege el medio ambiente del daño causado por la combustión de combustibles fósiles. A medida que las sustancias orgánicas —como el estiércol, la vegetación en descomposición, los restos de comida y los cadáveres de animales— se degradan, las reacciones químicas producen metano y dióxido de carbono. El metano (CH₄) es el compuesto operativo en el biogás, aunque otros químicos están presentes y deben extraerse para purificar el gas antes de su uso. Entre estos componentes indeseables se encuentran los siloxanos.
Químicamente, los siloxanos son cadenas de átomos de oxígeno y silicio. Después del oxígeno, el silicio es el elemento más abundante que se encuentra en la corteza terrestre. Cuando estas cadenas se extienden, forman silicona o polímeros de silicona. Estos se encuentran comúnmente en dispositivos médicos de plástico, cosméticos, selladores y adhesivos, pero la lista de aplicaciones va mucho más allá de estos ejemplos. Las densidades de los polímeros varían desde gas hasta líquido, geles, caucho, espuma y acrílicos. Pocas personas podrían decir que no han utilizado derivados de siloxanos en el transcurso de un día. A pesar de toda su versatilidad, los siloxanos son problemáticos cuando se trata de biogás.
Vehículos y maquinaria industrial —es decir, motores de combustión, turbinas de gas y calderas— sufren la presencia de siloxanos en el biogás. Los depósitos de sílice del compuesto se adhieren a las palas, pistones y culatas. Al hacerlo, impiden el rendimiento, degradan los materiales constituyentes y contaminan de otras maneras el funcionamiento interno. Tales tensiones pueden reducir el rendimiento del motor hasta en un 20 por ciento. Si bien el biogás tiene un enorme potencial como medio alternativo de generación de energía, las disminuciones en la eficiencia pueden anular su promesa. Por eso, la eliminación de siloxanos es absolutamente esencial.
Existen varias formas de separar los siloxanos del biogás. Lo común a todas ellas es que la posibilidad de depósitos de silicato perjudiciales se neutraliza.
A veces llamado carbón vegetal activado, el carbón activado se procesa de tal manera que deja poros de bajo volumen que aumentan el área en la superficie del carbón para la adsorción o transacciones químicas. [NOTA: La adsorción es cuando las moléculas de gas o líquido se adhieren a la superficie de un sólido; no debe confundirse con la absorción, donde las moléculas penetran la superficie del absorbente.] Esto lo convierte en un excelente agente en un sistema de eliminación de siloxanos. Los estudios demuestran que el carbón activado puro funciona mejor que aquellos infundidos con sustancias alcalinas.
La alúmina activada es un medio de absorción. Al igual que el carbón activado, esta forma sólida de óxido de aluminio es porosa. Sin embargo, a diferencia del carbón vegetal, recibe las moléculas de siloxano a través de los poros, saturándose de adentro hacia afuera. El biogás pasa a través de un lecho de alúmina activada donde los siloxanos son retenidos y de donde emerge un gas purificado. Posteriormente, al pasar gas regenerativo a través del lecho, la alúmina activada puede utilizarse nuevamente para la extracción de siloxanos.
La reducción de la temperatura y la presión del biogás permite que se condense a líquido, haciendo que los compuestos constituyentes se asienten y se separen. Una vez asentados, la eliminación de siloxanos del biogás se logra de manera sencilla. Otros contaminantes como el sulfuro de hidrógeno también suelen eliminarse utilizando este mismo método.
De la misma manera que el carbón activado actúa como agente de adsorción para las moléculas de siloxano, se pueden crear resinas sintéticas para hacer lo mismo. Una resina es, por lo general, un sólido o al menos altamente viscosa, poseyendo una consistencia muy espesa y adhesiva. Las resinas se derivan frecuentemente de la flora, pero también se producen sintéticamente mediante el entrecruzamiento de cadenas poliméricas. Este procedimiento ha demostrado reducir los compuestos contaminantes a niveles indetectables.
Los gestores y técnicos de vertederos recurren cada vez más a absorbentes líquidos como el ácido nítrico concentrado o el ácido sulfúrico para limpiar el biogás y lograr una combustión efectiva. Estos fluidos no solo eliminan los siloxanos, sino también el dióxido de carbono, el sulfuro de hidrógeno, el sulfuro de carbonilo y el metilmercaptano. En muchos casos, los absorbentes líquidos pueden usarse en combinación con la adsorción de carbón activado y la condensación. Los buenos resultados indican que puede existir una sinergia entre una combinación de técnicas de eliminación.
Las membranas están mostrando resultados alentadores en la purificación del biogás de adulterantes, incluidos los siloxanos. En este escenario, el gas pasa a través de filtros consecutivos que eliminan compuestos gaseosos indeseables específicos mientras retienen el metano combustible. Las membranas poliméricas porosas permiten que los contaminantes permeen, impidiendo que el metano haga lo mismo. El final del proceso produce gas metano con una pureza cercana al 100 por ciento.
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