La biometanització és un procés en què una selecció natural de microorganismes descompon mitjançant una digestió anaeròbia la matèria orgànica, en absència d’oxigen, en biogàs i un residu sòlid estabilitzat (aproximadament, la meitat en pes que el residu de partida). El biogàs, que és una barreja de metà, diòxid de carboni i altres gasos minoritaris, pot ser utilitzat com a combustible ja que, tot i que la seva composició depèn de la matèria orgànica digerida, la riquesa en metà sol estar entorn del 60%.
Malgrat que el procés de digestió anaeròbia s’estudia des de mitjans del segle passat, la seva aplicació per al tractament de la fracció orgànica dels residus sòlids urbans (FORSU) és relativament recent. De fet, la implantació de la recollida selectiva de residus, amb la separació de la fracció orgànica, ha estat una de les causes que han impulsat el desenvolupament de noves vies de tractament. La FORSU es caracteritza per tenir una elevada humitat, per la qual cosa sortides típiques com la incineració o la disposició en abocador no són les més adequades.
Així doncs, els tractaments més interessants per a la fracció orgànica són dos: la biometanització i el compostatge, amb les seves respectives variants. L’avantatge principal que presenta la primera tècnica en relació a la segona és el fet que es tracta d’una tecnologia que no només no consumeix energia, sinó que la produeix. A més, es tracta d’una energia renovable que contribueix a la disminució de la producció de gasos amb efecte hivernacle. Aquest balanç energètic òbviament té un impacte positiu en els costos d’explotació. A més, la digestió anaeròbia és una tecnologia especialment adequada per al tractament de residus sòlids amb un grau d’humitat alt i que requereix un equilibri de nutrients menys estricte que el compostatge. Això fa que en cas de manca de disponibilitat de residus d’origen vegetal, la digestió anaeròbia pugui ser tècnicament més adequada. En contraposició, el procés de biometanització és més complex, perquè necessita més etapes de procés des que la fracció orgànica entra a planta. Això repercuteix en una major inversió inicial per a la seva implantació.
En el procés de biometanització s’ha comprovat que en la majoria de casos es produeix una quantitat més gran de biogàs, i amb una riquesa més elevada de metà, si el substrat a digerir és una barreja de FORSU i fangs d’EDAR, el que es coneix com a codigestió. Els fangs d’EDAR són una font molt important de nutrients i a més en una proporció molt equilibrada.
El procés de biometanització s’inicia amb l’alimentació del substrat orgànic (FORSU, fangs d’EDAR o una barreja d’ambdós) al digestor anaeròbic, el qual opera amb un temps de residència entorn a 20-25 dies. Del digestor surten dos efluents, un gasós, el biogàs; i l’altre líquid, el fang digerit amb un 5% de concentració en pes. El fang digerit, ja estabilitzat, pot ser utilitzat en aplicacions agrícoles com a fertilitzant (compost), un cop estigui deshidratat. En el procés de deshidratació, normalment mitjançant filtració o centrifugació, s’aconsegueix concentrar fins a al voltant d’un 25-35% de sequedat. La fracció líquida obtinguda en la deshidratació haurà de ser tractada correctament, ja que la seva càrrega, sobretot en nitrogen i fòsfor, és elevada. Una alternativa és tractar aquesta corrent mitjançant un procés biològic de depuració, el qual necessitarà l’addició d’una font de carboni externa per permetre el creixement de la biomassa. Una altra opció, encara més sostenible, consisteix a concentrar la fracció líquida de la deshidratació mitjançant un procés d’evaporació al buit, aprofitant l’energia tèrmica residual produïda en la transformació del biogàs en electricitat (cogeneració). El biogàs sol ser utilitzat per produir electricitat mitjançant motors de combustió o bé microturbines.
En ambdós casos, fruit de la producció de l’energia elèctrica, es produeix una calor residual que cal eliminar. Aquesta calor pot ser utilitzada eficientment per precalentar el substrat d’entrada al digestor i així mantenir-lo treballant constantment a la temperatura òptima d’operació (36 ºC en la digestió anaeròbia mesofílica i entre 45 ºC i 65 ºC en el cas de la termofílica) alhora que per evaporar l’aigua de la fracció líquida de la deshidratació. Com a resultat d’aquesta evaporació-concentració s’obté un residu pràcticament sec, amb una reducció en pes entorn al 75%, i una corrent d’aigua de gran puresa.
Així doncs, la fracció orgànica dels residus sòlids urbans pot ser revaloritzada mitjançant una planta de biometanització, sostenible i energèticament autosuficient. Aquesta planta pot ser dissenyada i explotada de manera que transformi la FORSU en compost, el qual té sortida en aplicacions agrícoles, energia elèctrica, apta per ser venuda a la xarxa general elèctrica, i aigua d’elevada puresa.
