Un nuevo estudio respalda el potencial de la digestión anaerobia en la UE

Una evaluación sólida de las emisiones de GEI de la digestión anaerobia de biogás en Francia encuentra que su ahorro potencial de carbono depende de muchas variables, como se refleja en la legislación de la UE.

Este estudio sugiere que, en Francia, el potencial de la digestión anaerobia para mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) depende de dos factores: 1) debe ir acompañada de un almacenamiento de digestato hermético a los gases después de la fermentación; y 2) la eficiencia del almacenamiento de carbono en el suelo en la línea de base (un almacenamiento de carbono en el suelo más bajo conduce a una mayor mitigación de GEI). Los investigadores también destacan que la inyección directa de biometano en la red de gas, en lugar de usar biogás en una unidad de cogeneración de electricidad y calor, ofrecería mayores beneficios de ahorro de emisiones de GEI en Francia. 

La eficiencia energética promedio de convertir biogás en electricidad se fijó en 39%.

La intensidad de las emisiones de GEI de la producción de electricidad en Francia, dada la gran parte de la energía nuclear en el mix eléctrico, es bastante pequeña (58 CO2 eq/kWh) en comparación con la media de la UE27 de 265 CO2 eq/kWh, e incluso en comparación con el objetivo de 118 CO2 eq/kWh para 2030. Los países donde la producción de electricidad está asociada con una mayor intensidad de emisión de gases de efecto invernadero tendrían una mayor efecto de sustitución con electricidad a base de biogás.

Precisión de datos

La producción de energía renovable es fundamental para reducir la dependencia de los combustibles fósiles y reducir las emisiones de GEI. La digestión anaerobia utiliza una variedad de productos orgánicos, como desechos de alimentos, estiércol de ganado, cultivos alimentarios y forrajeros y residuos de cultivos para producir biogás, que podría convertirse en biometano. La digestión anaerobia ha sido promovida como una opción prometedora para contribuir a múltiples sectores en el logro de la reducción de emisiones de GEI. También puede ofrecer secuestro de carbono cuando el digestato se esparce en los suelos, y fertilización que evita las emisiones de la producción y el transporte de fertilizantes sintéticos, pero solo si hay un uso limitado de alimentos y cultivos forrajeros como materia prima. En 2019, Europa tenía 19.000 plantas de digestión anaerobia que cogeneraban calor y electricidad, produciendo 167 teravatios hora (TWh) de energía.

Muchos estudios han buscado cuantificar los beneficios de las emisiones netas de las plantas de digestión anaerobia, principalmente a través del análisis del ciclo de vida (LCA). Sin embargo, los investigadores detrás de una nueva evaluación argumentan que la mayoría de estos estudios representan de manera incorrecta las emisiones netas de las plantas de digestión anaerobia, debido a la consideración incompleta de las fuentes de emisión de GEI, por ejemplo, al no evaluar todo su ciclo de vida. En particular, dicen que las líneas de base con las que se comparan las emisiones de digestión anaerobia a menudo están mal definidas y evaluadas.

Cuando no se usan en digestión anaerobia, los productos orgánicos, como los residuos de cultivos, también pueden ofrecer beneficios de carbono, por ejemplo, el almacenamiento de carbono en el suelo si se entierran directamente. Es crucial comparar con precisión las emisiones de los diferentes usos finales de la biomasa al calcular las emisiones de GEI asociadas con la digestión anaerobia.

Por lo tanto, los investigadores propusieron una evaluación exhaustiva de las emisiones de GEI de 30 plantas de digestión anaerobia de cogeneración (calor y electricidad) en Francia. Se recopilaron datos sobre suministro de sustrato, procesos, disposición de biogás y digestato y desempeño de las plantas en 2017-2018, antes de la revisión de la Directiva de Energías Renovables (RED) 2018/2001. Compararon (mediante el modelado) las emisiones de la planta de digestión anaerobia con las emisiones netas que se esperarían del uso alternativo probable de la biomasa, generalmente aplicada directamente a los suelos agrícolas. En lugar de seguir un protocolo LCA, desarrollaron una herramienta específica de cálculo de GEI, que modeló los flujos de carbono y nitrógeno en ambos escenarios.

En la muestra de 30 plantas, la digestión anaerobia se basó principalmente en estiércol. Se consideraron las mismas cantidades de biomasa para el escenario de digestión anaerobia y alternativo, por lo que no se consideraron las emisiones por producción de biomasa. En digestión anaerobia se estimaron las emisiones y los ahorros a partir del transporte de sustrato desde el campo a la planta, hasta donde se sustituyó la energía de biogás por energía fósil y el retorno del digestato al suelo. En el escenario alternativo, se consideró que la mayor parte de la biomasa que se alimentaría a los digestores se devolvería a los suelos agrícolas, y se calcularon las emisiones evitadas a partir del almacenamiento de carbono en el suelo, la sustitución de fertilizantes y la gestión del suelo.

Resultados

Los hallazgos mostraron que, en promedio, en el contexto energético francés y, sin cumplir con las disposiciones de RED II, las plantas no mitigaron las emisiones de GEI más que la línea de base. En promedio, la digestión anaerobia de hecho produjo un 11% más de emisiones que el secuestro del suelo. De hecho, el secuestro del suelo condujo a 118 kg más de emisiones de carbono evitadas por año, por tonelada de carbono en comparación con la digestión anaerobia, aunque esto no fue estadísticamente significativo. Las emisiones más altas del escenario de digestión anaerobia se debieron a las emisiones asociadas con el transporte de la biomasa a las plantas de DA y luego al transporte de los digestatos a los campos agrícolas para esparcirlos y porque las emisiones específicas de la digestión anaerobia fueron más altas que las relacionadas con el compostaje de la biomasa. Sin embargo, hubo una gran variabilidad en las emisiones netas de las plantas, y un tercio de las plantas proporcionaron alguna mitigación.

La variación en las emisiones se debió a las diferencias en la eficiencia del almacenamiento de carbono en el suelo en el escenario alternativo y las prácticas de manejo de la planta. Por ejemplo, cubrir los digestatos y recuperar el biogás residual en las instalaciones de almacenamiento (como se enumera en la metodología RED II para calcular las emisiones de GEI) reduce drásticamente las emisiones de metano (CH4) y mejora significativamente el desempeño ambiental de las plantas de digestión anaerobia. La implementación de un diseño y gestión óptimos de plantas de digestión anaerobia, en línea con las recomendaciones políticas existentes de la UE, es crucial para mejorar las emisiones netas en las plantas de digestión anaerobia, por ejemplo, minimizando las fugas de biogás. En condiciones óptimas, el biometano/biogás juega un papel importante en la descarbonización.

El almacenamiento de carbono en el suelo también es variable, y la digestión anaerobia funcionó relativamente mejor en contextos donde el almacenamiento de carbono en el suelo era bajo (lo que se observó en un tercio de los casos). El bajo almacenamiento de carbono en el suelo se produce cuando la biomasa tiene una baja densidad de carbono (como los alimentos) o se biodegrada fácilmente. En estos casos, la digestión anaerobia puede ofrecer mitigación, y este fue el principal factor involucrado en si la digestión anaerobia fue superior, encontraron los investigadores. Los investigadores reconocen que el almacenamiento de carbono en el suelo es limitado en el tiempo, ya que finalmente se biodegrada liberando GEI. Esto contrasta con evitar las emisiones de los combustibles fósiles (a través de digestión anaerobia), que ofrece una solución a más largo plazo.