Como iniciativa pionera en la investigación de procesos de producción de biometano para inyección a red y aplicación a movilidad urbana en depuradoras, el proyecto de investigación de la Unidad Mixta de Gas Renovable marcó un hito en España. Iniciada en el año 2016 e instalada en la depuradora coruñense de Bens, la iniciativa se halla inmersa en una segunda fase para la investigación de otros gases renovables como el hidrógeno verde y el bio-syngas, lo que permitirá evaluar su impacto en las infraestructuras actuales y consumidores finales. En esta pieza desgranamos los éxitos, retos y aprendizajes que ha traído consigo el desarrollo de esta iniciativa de la mano de Mónica Figueroa, responsable de Bioenergía en Energylab.
¿Cuáles fueron las principales conclusiones de esta primera etapa del proyecto?
La Unidad Mixta es un proyecto conjunto de Naturgy, el Centro Tecnológico EnergyLab y Edar Bens S.A, y con ella hemos querido demostrar que se puede hacer un aprovechamiento del biogás generado en las estaciones depuradoras valorizándolo de diferentes maneras. De todo lo que hemos realizado dentro del marco del proyecto existen dos pilotos notorios enfocados a la obtención de biometano. En el caso de la EDAR de Bens, existía un pequeño excedente de producción, al no poder ellos emplear todo el biogás en sus motores, y lo que hicimos fue valorizarlos y ver todas las posibilidades de uso que presentaba. Obtener biometano a través de esa primera planta de purificación con membranas marcó un hito, y a día de hoy sólo existen un total de 5 plantas en España que lo hacen. Haberlo destinado al suministro de un autobús urbano fue muy notorio y gracias a ello la gente fue consciente de que podía emplearse el biogás que se generaba en la EDAR para este fin. Posteriormente, tras obtener un biometano con un grado de pureza adecuado, se ha procedido a hacer la inyección a la red de gas natural.
El otro piloto desarrollado consistió en una planta de metanación biológica, que también sentó un precedente por su tamaño. Esta planta se alimenta de hidrógeno y tanto con biogás como con CO2 de rechazo de la planta de membranas para producir biometano, con lo cual seguimos aprovechando corrientes.
Desde hace unos meses, desde el proyecto se está abriendo camino una línea de investigación para la producción de hidrógeno verde y syngas, ¿cómo nace esta iniciativa?
Como veníamos de una Unidad Mixta anterior, desarrollada entre 2016 y 2019, quisimos continuar analizando aspectos que nos quedaron pendientes y establecimos lo que se podía continuar mejorando. Nos motivaba profundizar más en los gases renovables. Por tanto, esta segunda parte pertenece a la Consolidación de la Unidad Mixta, que es la continuación de ese proyecto, que arrancó en 2020 y que finaliza este mes de mayo, habiendo contado con la financiación de la Unión Europea en el marco del Programa Operativo FEDER Galicia 2014-2020, y estando cofinanciada por la Axencia Galega de Innovación (GAIN) de la Xunta de Galicia. Sería por tanto como una segunda fase cuyo objetivo es aumentar el conocimiento que había en los procesos de producción y aplicación del biometano, incorporando ahora el hidrógeno verde y el syngas.
Esta Unidad Mixta tiene también diferentes líneas de actuación, algunas de ellas siguen un curso natural, es decir, seguimos profundizando en el campo del biometano en la planta de membranas y la planta de metanación biológica, y otras se han ido incorporado, especialmente en lo que respecta a la parte de generación del hidrógeno. En este caso aprovechando el salto hidráulico que se produce en la zona de descarga de la EDAR de Bens se ha instalado una turbina semi Kaplan, de forma que se usa la energía hidráulica para producir hidrogeno verde.
Se trata de seguir cerrando el círculo valorizando al máximo posible todas las corrientes que hay en la EDAR y evaluando sus múltiples aplicaciones. Actualmente podemos utilizar el hidrógeno verde como alimentación de la planta de metanación biológica además de destinar el oxígeno que genera el electrolizador para la aireación del tanque biológico aerobio, aprovechando las dos corrientes que genera el electrolizador.
"Hemos introducido el syngas en el proceso de metanación biológica para enriquecerlo en metano, gracias a que los microorganismos presentes consumen el hidrógeno".
Por otro lado, también estamos evaluado el impacto del hidrógeno en los usuarios finales, como es la inyección en la red de gas natural. Con todo ello estamos cerrando más flecos pendientes de la Unidad Mixta anterior.
En lo que respecta al syngas, o gas de síntesis, si bien el proceso de gasificación no es novedoso como tal, aquí lo hemos empleado en la valorización de los fangos deshidratados que se generan en la EDAR, lo que es una alternativa para esta problemática que sufren todas las instalaciones. En este sentido realizamos una valorización y obtenemos un combustible gaseoso, gracias principalmente a su contenido en hidrógeno. También hemos introducido el syngas en el proceso de metanación biológica para enriquecerlo en metano, gracias a que los microorganismos presentes consumen el hidrógeno, el CO2 e incluso el CO.
¿Existen referencias internacionales de algún proyecto en este ámbito?
Realmente la Unidad Mixta integra cinco líneas de trabajo diferentes y no existen otros proyectos totalmente iguales, pero sí que puede haber similitudes con otras actuaciones a nivel internacional o nacional. Como ejemplo de turbinado de agua en EDAR tenemos La Cartuja, en Zaragoza, que aprovecha el salto de 8,50 metros que se produce entre la salida del agua depurada y la lámina del río Ebro para generación de energía eléctrica.
Si pensamos en proyectos que utilicen hidráulica para producir hidrógeno no encontramos muchas referencias, pues normalmente se utiliza energía eólica o solar para obtener ese hidrógeno verde, pero es destacable un proyecto de Linde para producir hidrógeno en las cataratas del Niágara utilizando energía hidráulica.
¿Qué barreras o desafíos encontráis en el desarrollo de todas estas soluciones?
Dentro de lo que es la investigación hemos tenido problemas para encontrar ciertos materiales, los equipos subieron muchísimo de precio respecto a lo que teníamos previsto y también se demoraron más de lo pensado. Algunas líneas de investigación ya las hemos concluido, pero seguimos teniendo trabajos planeados que acumulan cierto retraso, ya que se trata de un proyecto muy integrador, y si falla un elemento el resto puede verse afectado.
"Nuestro objetivo es cerrar el círculo valorizando al máximo posible todas las corrientes existentes en la EDAR y evaluando sus múltiples aplicaciones".
Por ejemplo, ahora estamos evaluando la inyección de hidrógeno verde a la red de gas natural. La idea es considerar la red como un medio de transporte y posteriormente separar en destino el hidrógeno del metano. La normativa actual contempla y permite que se pueda realizar esta inyección ya que en principio no afecta a los equipos que estén usando ese gas natural con un pequeño porcentaje de hidrógeno, ya sea en calderas o sistemas de cogeneración. Pero si alguien quiere tener el hidrógeno disponible para usarlo, en vez de transportarlo comprimido con todas las desventajas que ello comporta, se inyectaría a la red de gas natural y en destino se separaría. Ahora mismo queremos trabajar con este piloto para evaluar los rendimientos o qué grado de pureza se consigue con ese hidrógeno, pero el reto es llegar a hacer todas las pruebas contempladas, pues con los retrasos que hemos tenido se ha acortado el tiempo disponible.
¿Cuál es el potencial de producción de estos gases renovables en las depuradoras?
Existen diversas soluciones para producir estos gases renovables. Por ejemplo, la producción de biometano está muy asociada al biogás que estén produciendo las EDARs y los remanentes que pueda haber. Si una EDAR ya tiene una planta de digestión anaerobia con un sistema de cogeneración veo complejo que decidan prescindir totalmente de él para instalar un sistema de purificación e inyección de biometano, a no ser que se planteen una remodelación, con posibilidad de incorporar la co-digestión. Aquí sí que encontramos un importante potencial, pero es cuestión de encontrar un equilibrio económico.
El syngas se puede obtener a partir de los lodos, mediante una gasificación. Según los datos del Ministerio, se producen cerca de 1,2 millones de toneladas anuales, en materia seca, de lodos de depuración. Es una fuente que está ahí y que se puede aprovechar, sobre todo los que no se valorizan actualmente en el sector agrícola, que acapara un 80% de los mismos en la actualidad.
"Estamos evaluando la inyección de hidrógeno verde a la red de gas natural. La idea es considerar la red como un medio de transporte y posteriormente separar en destino el hidrógeno del metano".
En cuanto a la obtención de hidrógeno verde, si pensamos en el caso concreto de obtención de hidrógeno a partir de un salto de agua, pocas instalaciones en España existen que puedan tener esa opción, pero de haberla siempre cabe la posibilidad de replicarlo. Las EDARs suelen tener una superficie relativamente amplia, por lo que si que suelen disponer de placas solares.
Ahora que esta investigación llega a su fin, ¿qué conclusiones extrae del proceso?
Tanto la primera Unidad Mixta como la de Consolidación han sido un reto, desde luego, porque supusieron implementar tecnologías y procesos novedosos, sobre todo aquí en Galicia, pero también un muy buen ejemplo de todo lo que comporta la circularidad, estudiando cada caso en concreto, buscando soluciones y adaptándolas a los recursos existentes, en este caso la EDAR de Bens. El potencial de aprovechamiento del biogás excedente que estaban quemando en una antorcha para obtener biometano era claro, y a partir de ahí estudiamos dónde podíamos actuar y cómo podíamos ayudar a mejorar la eficiencia energética.
"La Unidad Mixta ha sido un gran ejemplo de todo lo que comporta la circularidad, estudiando cada caso en concreto, buscando soluciones y adaptándolas a los recursos existentes".
Como decía, la Unidad Mixta ha sido un reto, pero también ha resultado muy enriquecedor comprobar que podíamos integrar soluciones para seguir avanzando en materia de circularidad. Al final, como centro tecnológico nos dedicamos a transferir conocimiento y ha sido emocionante probar la viabilidad de aquello que se estudiaba a escala laboratorio.
