La importancia del pretratamiento y postratamiento en la depuración del biogás de residuos urbanos

Desde la perspectiva política, valorizar los residuos es uno de los puntos clave en las políticas de los países de la UE. La gestión de residuos resulta en el reciclaje, la incineración, llevada a vertederos o el tratamiento biológico de los residuos. En las últimas décadas, ha habido un incremento en los estados miembros de la UE en lo que es el reciclaje y el tratamiento biológico de los residuos. La fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos se puede reducir en una digestión anaerobia, en la que la gran mayoría de la energía de la degradación es retenida en forma de metano.

Las directivas europeas en materia de control de las emisiones y la introducción de combustibles sostenibles han dado lugar a un aumento del mercado de depuración de biogás en los últimos diez años y se considera que crezca aún más en los próximos años con una tasa compuesta anual del 22%. Se estimaba que el mercado mundial llegaría a $338,5 millones en 2016, mientras que el mercado europeo solo ya representa $250,5 millones.

El biogás tiene un papel muy importante en el mercado de las energías renovables. La composición de biogás depende de la carga de alimentación y método de tratamiento, sin embargo, los principales componentes del biogás son el metano y el dióxido de carbono. En el proceso de depuración de biogás, gas biometano (CH4) es producido por la eliminación de dióxido de carbono (CO2). 

El mercado mundial de depuración de biogás es cada vez mayor, ya que el biometano se considera un combustible renovable valioso que se puede utilizar ya sea para inyectar en la red de gas natural, comprimir para usar como gas natural comprimido (GNC) y / o someter a licuefacción para usar como gas natural licuado (GNL).

El mercado de Residuos Sólidos Urbanos (RSU) es cada vez más interesante para contribuir a una economía circular. Mediante la utilización de la fracción orgánica, el biogás se puede depurar a Bio-GNC o Bio-GNL para permitir por ejemplo que los camiones de basura conduzcan en su propio combustible mientras están generando suficiente combustible para suministrar a la ciudad a la cual la planta de RSU está conectada.

El Sistema de depuración de biogás Carborex®MS de la empresa DMT Environmental Technology en Holanda, está basado en la tecnología de membranas y ofrece una solución completa para la eliminación de CO2, proporcionando las ventajas de un proceso en seco, sin requerimiento de químicos o agua, de bajo área requerido (footprint) y de fácil operación. Además de CO2, el biogás contiene más impurezas que necesitan ser removidas con el fin de lograr las especificaciones estrictas para inyección en red de gas o para uso como GNC o GNL. 

Composición de biogás proveniente de residuos sólidos urbanos (RSU)

Especialmente el biogás generado a partir de residuos sólidos urbanos contiene potencialmente muchos contaminantes orgánicos que son difíciles de eliminar. El biogás se produce por el proceso de digestión anaerobia de flujos de residuos orgánicos. Los principales componentes del biogás son metano y dióxido de carbono. Sin embargo, en función del origen de los residuos orgánicos y del proceso de tratamiento biológico, puede contener diversas impurezas. Las impurezas que se encuentran comúnmente en el biogás son sulfuro de hidrógeno (H2S), amoniaco (NH3), compuestos orgánicos volátiles (COV’s), siloxanos, agua (saturación), oxígeno (O2) y nitrógeno (N2), como se muestran en la Figura 2.

De los componentes menores del biogás, el sulfuro de hidrógeno (H2S) es el contaminante más común, es tóxico, contaminante y se debe eliminar para evitar corrosión de los equipos. El H2S se puede tratar por varias técnicas bien conocidas. Sin embargo, otros contaminantes son mucho más difíciles de eliminar y requieren un conocimiento profundo.

El amoniaco (NH3) se crea durante la degradación bacteriana de sustancias que contienen nitrógeno tales como las proteínas. El amoniaco es corrosivo y altamente soluble en agua. Estas son las razones principales por las cuales el amoniaco se retira del biogás.

Los siloxanos se pueden encontrar en muchos productos tales como aceites utilizados en los productos cosméticos, inhibidores de espuma, productos de limpieza, excipientes de medicamentos, aditivos alimentarios y muchos más. 

Los siloxanos pueden formar cristales cuando se enfría el gas, y estos cristales pueden dañar equipos, especialmente partes que son muy comunes en los compresores o bombas de movimiento. Los siloxanos son convertidos durante la combustión en depósitos inorgánicos que pueden dañar motores. La cantidad de siloxanos en el biogás se debe reducir entonces a un mínimo. 

Compuestos orgánicos volátiles (COV’s) tienen presión de vapor alta y baja solubilidad, por lo tanto, también están presentes en el biogás. Los COV’s son perjudiciales para el medio ambiente y para los seres humanos. El proceso de combustión transforma aceites esenciales en productos dañinos para motores y compresores. Los compuestos orgánicos volátiles también se encuentran en digestores anaerobios de plantas municipales de residuos sólidos donde se utiliza la basura doméstica como materia prima que contiene compuestos de limpieza, pesticidas, productos farmacéuticos, plásticos, textiles y recubrimientos sintéticos.

En general, los COV’s y los siloxanos están ambos sujetos a estrictos requisitos. Las concentraciones en el biogás son por lo general en el nivel de partes por millón (ppm) y por lo tanto se requiere una tecnología especial con el fin de eliminar estas bajas concentraciones.

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