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El biogás puede formarse de forma natural o ser impulsado por el ingenio humano. Esencialmente, cuando la materia orgánica carece de oxígeno, las bacterias actúan sobre ella desintegrando su composición. Al final de esta cadena de reacciones, se liberan metano (CH4), CO2 y algunos otros compuestos gaseosos. Estos constituyen lo que llamamos biogás. El gas operativo para fines energéticos es el metano. Cuando los otros gases están presentes de manera desproporcionada, inhiben el rendimiento óptimo del CH4. Algunos incluso representan graves amenazas para la salud pública. El proceso de obtención de metano a partir de materia orgánica —por ejemplo, estiércol, follaje muerto, recortes de césped, cadáveres de animales, restos de alimentos, lodos y aguas residuales— se denomina digestión anaeróbica. Un digestor anaeróbico diseñado adecuadamente puede manipular las condiciones para que la producción de biogás se acelere y el biogás se aproveche para uso práctico.
Como se mencionó, el biogás se compone principalmente de metano y dióxido de carbono. Además, vapor de agua, nitrógeno, oxígeno, amoníaco y sulfuro de hidrógeno. Estos elementos y compuestos secundarios no suelen constituir más del 10 por ciento del contenido del biogás. Sin embargo, no necesitan estar muy concentrados para causar problemas o daños. Muchos reducen el valor calorífico del biogás, mientras que el oxígeno puede causar explosiones. El sulfuro de hidrógeno (H2S) es tóxico para la salud humana y destructivo para las tuberías, así como para los tanques de almacenamiento. Por lo tanto, el tratamiento del biogás es imperativo antes de que esta energía se entregue al público.
La purificación del biogás puede adoptar varias formas. El CO2 y el H2S son más solubles en agua que el CH4. Antes del contacto, el biogás se comprime bajo presión. El metano, o al menos la mayor parte de él, asciende a la parte superior de la solución donde luego se recoge (lavado con agua). Los gases no deseados son adsorbidos por un recipiente a alta presión en la adsorción por cambio de presión (PSA) —esta tecnología de purificación de biogás recoge el CH4 en la parte superior, tras lo cual se reduce la presión liberando así el CO2, N2 y O2— piense en un papel matamoscas que se pega y despega a voluntad. Los disolventes de amina hacen pasar el biogás a través de una columna que contiene aminas, es decir, derivados del amoníaco que, como disolventes, capturan el CO2 y lo absorben. Después de separar el CH4 purificado, los disolventes saturados de CO2 se lavan con vapor a alta temperatura para ser utilizados de nuevo. La permeación por membrana explota la baja permeabilidad del metano: bajo condiciones de presión específicas, los gases menos deseables pasan mientras el metano se restringe y se recoge al final de una columna cilíndrica.
Las empresas de servicios de gas y los reguladores públicos tienen diferentes especificaciones en cuanto a la pureza del biogás que permiten en sus tuberías. En respuesta a las disparidades, el American Biogas Council (ABC) publica directrices con el objetivo de establecer estándares más uniformes. Por ejemplo, el valor calorífico del biogás en la tubería debe estar dentro de un rango de 960 a 1.100 BTU por pie cúbico. El contenido de CO2 nunca debe superar el dos por ciento molar; el oxígeno, el 0,4 por ciento molar; los siloxanos, una parte por millón; y el sulfuro de hidrógeno, no más de 0,25 gramos por cada 100 pies cúbicos. El ABC también emite directrices para el biogás en vehículos. Si y hasta que las mediciones de calidad se estandaricen, los operadores de sistemas de tratamiento de biogás deben estar al tanto de los criterios establecidos por el comprador.
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