Diseño y ensayo de un prototipo para la obtención de biometano a partir de biogás para su uso como combustible o inyección en la red de gas natural

Abstract

El biometano es una alternativa real al gas natural y una forma de valorizar el biogás obtenido a partir de residuos orgánicos en vertederos o estiércol. Puede utilizarse como combustible, en vehículos, calderas o inyectado en la red de gas natural. En España el biogás y el biometano se empiezan a considerar fuentes de energía rentables que pueden sustituir al gas natural. Una buena manera de promover estas energías renovables es apoyando plantas de tratamiento pequeñas y baratas cerca del lugar donde se produce el biogás y donde se puede utilizar el biometano in situ, fomentando la economía circular. En la presente tesis se ha diseñado una herramienta de simulación de fácil uso para seleccionar la mejor secuencia de operaciones unitarias para el tratamiento de biogás. Las operaciones modeladas son absorción (física y química), adsorción (PSA, filtros de carbón activo y zeolitas), separaciones con membranas y deshidratación. También se determina si el biometano obtenido es apto para su inyección en la red según la normativa española vigente. La herramienta brinda información sobre costes de inversión y operación, consumos e impacto ambiental de cada selección, y se puede conectar con otras comerciales de simulación si el usuario así lo desea. Los contaminantes modelados son los más habituales en el biogás procedente del estiércol, aunque se consideran otros contaminantes difícilmente eliminables: CO2, NH3, H2S, O2, N2, H2O y siloxanos. Las operaciones unitarias se han modelado por separado y el usuario puede modificar fácilmente las condiciones de funcionamiento. Se han establecido algunas alarmas para ayudar al usuario a realizar una selección correcta. Con esta herramienta se logra un compromiso entre coste (en comparación con las soluciones comerciales) y precisión. Esta herramienta se utilizó en el diseño de un prototipo flexible y portátil para el tratamiento de pequeños flujos de biogás como los producidos en ganaderías, que posteriormente se ha construido y está en funcionamiento. Los resultados obtenidos con el prototipo han servido para validar los modelos desarrollados en la herramienta. Este tipo de soluciones podría ayudar tanto al despliegue del biometano en España y como a las instalaciones ganaderas a reducir sus emisiones mediante la valorización de un residuo.