En la transición hacia una modelo de economía circular y un uso cada vez más eficiente y sostenible de los recursos, tecnologías como la digestión anaerobia para producción de biogás o biometano son clave para poder avanzar. Conocer y evaluar los puntos críticos del proyecto a abordar es fundamental para la plantear un diseño adecuado y un modelo rentable. Te contamos los aspectos a tener en cuenta para el diseño del proceso de valorización de residuos.
Actualmente, como sociedad nos movemos hacia una economía circular y un uso cada vez más eficiente de los recursos. Por ello, uno de los objetivos principales es utilizar los residuos de manera más eficiente y competitiva, pasando de una economía lineal a un modelo de producción y consumo más sostenible, donde sea posible recuperar el máximo de la energía y/o materiales a partir de los flujos residuales.
Entre las diferentes tecnologías para realizar una gestión más eficiente y sostenible de los residuos orgánicos biodegradables, nos encontramos con la digestión anaerobia para producción de biogás o biometano. Esta tecnología contribuye de forma notable, por diferentes motivos, en la transición hacia una economía circular. Entre sus aspectos clave se encuentra la obtención de un vector energético que ha cobrado una gran relevancia e importancia en los últimos años: el biogás o biometano.
En este sentido, en AINIA contamos con la línea de investigación en bioenergía y biorrefinerías, formado por un equipo multidisciplinar de especialistas en digestión anaerobia y en biorrefinerías. Con más de veinte años de experiencia asesorando a empresas en el desarrollo de proyectos de biogás, en AINIA somos especialistas en evaluar todos los puntos críticos del proyecto:
- definir la mezcla correcta de sustratos
- diseñar la alimentación óptima al digestor
- definir el proceso y parámetros de operación óptimos
- definir los procesos de valorización del biogás,
- estudiar en detalle la viabilidad técnica y económica de estos proyectos.
¿De qué depende la viabilidad de un proyecto de biogás?
La viabilidad de un proyecto de biogás depende de muchos factores técnicos y económicos que debemos entender y definir bien para poder plantear un diseño adecuado, y un modelo de negocio rentable.
Desde el desarrollo de un diseño optimizado y adaptado a las características del sustrato y la definición del rendimiento energético mediante balances de materia y energía, se determinan los balances de coste/beneficio y el modelo financiero del proyecto. Esta metodología bien definida y robusta permite llegar a resultados fiables sobre la viabilidad y rentabilidad de cada proyecto. También permite identificar las estrategias de operación de planta de digestión anaerobia más adecuadas.
Nuestros estudios incluyen una evaluación completa de los factores técnicos, económicos y medioambientales de cada una de las etapas de transformación de los sustratos orgánicos en bioenergía útil.
Aspectos a tener en cuenta para un adecuado diseño del proceso de valorización de flujos residuales
Entre los aspectos técnicos más relevantes a estudiar para un adecuado diseño del proceso de valorización de los flujos residuales, se encuentran los siguientes:
- Análisis de las características físico-químicas: analizar las características para desarrollar un proceso estable, y maximizar también la producción de biogás/calidad del digerido.
- Estudio del potencial de biometanización: cantidad máxima de biogás que se obtiene a partir de la biodegradación anaerobia de un determinado flujo residual.
- Definición de las condiciones de operación óptimas del proceso de digestión anaerobia: identificar las variables operacionales que permiten maximizar la producción de biogás y a la vez mantener un proceso biológico estable.
¿Cómo se puede evaluar el potencial de producción de biogás de un residuo?
Este aspecto puede estudiarse mediante la realización de ensayos de potencial de biometanización. Estos son ensayos llevados a cabo a escala laboratorio que permiten medir el potencial máximo de biogás/biometano de un determinado residuo orgánico disponible.
Permiten estudiar los flujos residuales de cara a su valorización vía biogás, con el objetivo de conseguir proyectos viables y rentables, aportando información de calidad para los estudios de viabilidad técnico.
Estos ensayos son aplicables a residuos orgánicos de industria alimentaria, ganadería, urbanos o de otras industrias, transformando un problema medioambiental y económico en un combustible gaseoso con múltiples opciones de aprovechamiento (producción de calor, electricidad, inyección en red de gas natural o uso como combustible en vehículos).
Figura 1. Ensayos de potencial de biometanización
¿Por qué son importantes los ensayos de potencial de biometanización?
Es recomendable realizar este ensayo en etapas iniciales de los proyectos de biogás, para seleccionar sustratos aptos/no aptos para la producción de biogás y disponer de información real acerca de la producción de un determinado residuo, con una determinada materia seca y volátil.
En AINIA seguimos como metodología el estándar alemán VD4630, desarrollando el ensayo por triplicado, con una monitorización continua del proceso, y, complementando el ensayo con las caracterizaciones previas requeridas según las necesidades de cada proyecto.
¿Cómo se pueden identificar las condiciones operacionales óptimas de un proceso de digestión anaerobia?
Antes de dar comienzo al diseño a nivel industrial del proyecto de biogás, es recomendable realizar una simulación del proceso mediante ensayos en régimen de alimentación en semi-continuo. Estos son ensayos llevados a cabo a escala piloto que permiten identificar el rendimiento en la producción de biogás y la estabilidad del proceso biológico, aplicando una determinada mezcla de residuos orgánicos (seleccionados previamente) y unas condiciones de operación concretas: velocidad de carga orgánica (VCO), tiempo de retención hidráulico (TRH) y temperatura, entre otros.
Estos ensayos experimentales permiten identificar cuáles son las condiciones de operación que maximizan la producción de biogás bajo condiciones de estabilidad biológica. Tienen por tanto una gran utilidad como herramienta clave en el diseño de nuestra planta de biogás, y para el desarrollo y validación de estrategias operacionales durante episodios no estacionarios.
En AINIA contamos con la infraestructura necesaria para realizar ensayos en semicontinuo de digestión anaerobia a escala piloto (digestores de 30L), siguiendo las recomendaciones de la metodología VDI4630. A su vez, disponemos de instalaciones para análisis de los parámetros fisicoquímicos requeridos en las caracterizaciones y durante el control y seguimiento del bioproceso operado en semi-continuo.
Figura 2. Ensayos semi-continuos de digestión anaerobia
