Enriquecimiento de biogás

Enriquecimiento del biogás. de biogás a gas natural

Las necesidades energéticas son crecientes, no sólo se necesita energía para vivir, sino además para el desarrollo de diferentes tipos de proceso e industria que satisfacen necesidades vitales de la sociedad.

El biogás procedente de diferentes orígenes, constituyen una valiosa materia para la producción de energía, productos químicos y biocombustibles. Al ser una fuente de energía renovable es inagotables, limpios y se puede utilizar de forma autogestionada, por lo que permite planificar su producción y adaptarlas a las necesidades de consumo. Su uso genera una menor contaminación ambiental y constituye una alternativa viable al agotamiento ya sensible de energías fósiles, como el gas natural y el petróleo, en las que ya se observa un incremento en sus precios.

La tendencia actual se dirige hacia la producción del biogás como sustituto del gas natural para ser inyectado a red o para uso en la automoción.

El gas natural se encuentra en la naturaleza bajo tierra en “bolsas de gas”, cubiertas por capas impermeables que impiden su salida al exterior; puede también, encontrarse acompañando al crudo en pozos petrolíferos o bien en yacimientos exclusivos de gas natural. El principal constituyente del gas natural es siempre el metano (CH4), que representa entre el 83 y el 97 % del volumen total de la mezcla. Los otros hidrocarburos gaseosos siempre presentes, pero en proporciones menores son etano (C2H6), butano (C4H10) y propano (C3H8). Y por último, entre los constituyentes distintos a los hidrocarburos suele encontrarse nitrógeno, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, helio y argón.

El desarrollo actual alcanzado en el tema del biogás ha llegado a tal punto, que la tendencia en su uso se dirige, cada vez más, a ser el sustituto del gas natural mediante la producción de biometano. Apareciendo en el mercado diferentes tipos de tecnologías para mencionada transformación.

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CLEAN-BGAS UPGR es una tecnología enfocada en el enriquecimiento del biogás para la producción de biometano. La tecnología comprende distintas etapas y está basada en un proceso químico que incluye un depurador químico con aminas. La tecnología tiene diferentes módulos:

  • Limpieza del biogás
  • Eliminación CO2 / Biometano
  • Recuperación de disolventes
  • Secado del gas / biometano

Nuestros equipos

CLEAN-BGAS UPGR

Limpieza del biogás: Tiene como objetivo separar todas las impurezas del biogás antes de que pase al proceso de eliminación de CO2. En esta etapa, se eliminan los compuestos indeseados, como siloxanos, humedad, partículas, hidrocarburos halogenados y NH3, que pueden contaminar el disolvente usado para la depuración.

Eliminación CO2 / Biometano: Esto se consigue mediante absorción química. El biogás se lava con un disolvente químico adecuado (alcanolamina) para eliminar hasta el 100 % del C0 del caudal, así como las posibles trazas de H2S que pueda haber. Como resultado del proceso, se obtiene un caudal de biogás con un alto nivel de CH4, similar al gas natural.

Recuperación de disolventes: La regeneración de los disolventes se realiza por destilación. De este modo, se separa el disolvente del caudal de CO2, previamente capturado del biogás. El disolvente se usa una vez más en la operación de absorción, mientras que el CO2 se puede destinar a otros usos (llenado de extintores de incendios, hielo seco, cultivo de algas, petroquímicas, etc.).

Secado del gas / biometano: Su propósito es garantizar un gas seco para su compresión y almacenaje. Esta operación implica la refrigeración y el secado por adsorción. Para la última operación, se usan substancias con una gran capacidad de adsorción.

Ventajas y aplicaciones

Ventajas

  • Bajo consumo eléctrico
  • Inversión mínima en obras civiles
  • Combustible ecológico
  • Funcionamiento a presiones bajas
  • El disolvente es selectivo, pérdida mínima de metano

Aplicaciones

  • Biocombustible para vehículos
  • Inyección en la red de gas natural
  • Materia prima para la producción de metanol e hidrógeno
  • CO2 de gran pureza
  • Como gas natural

Características técnicas

  • Apto para cualquier tipo de biogás
  • Equipo compacto instalado en contenedores marítimos modificados
  • Equipo modular en función de la flota de vehículos
  • Funciona a presiones bajas
  • Gestión inteligente de la energía producida
  • Completamente automático
  • Produce una corriente de CO2 de gran concentración muy útil para el mercado

Tecnologías para el enriquecimiento de biogás. Producción de biometano.

Hoy día podemos hablar de dos tipos básicos de biogás. El que se produce de manera controlada, basa en la tecnología de digestión anaerobia dónde se suelen aplicar diferentes tipos de biodigestores dependiendo del tipo de materia a tratar y la producción de biogás de manera natural (incontrolada) dónde los más representativos en la actualidad lo constituyen los vertederos de RSU.

La tabla 1 muestra la composición típica del biogás de acuerdo a su procedencia, es decir, materia a tratar.

Enriquecimiento Biogas
Tabla 1

Aunque todos los tipos de biogás son aptos para la producción de biometano, los procedentes de procesos controlados son los que mejores cualidades presentan para su transformación en un gas con características similares al GN, dado la concentración en metano (CH4) que se puede llegar a alcanzar y la menor concentración en componentes contaminantes que presentan, entre ellos el O2. La tabla 1 muestra la composición típica del biogás generado según tipos de residuos.

Actualmente aparecen en el mercado, un conjunto de tecnologías para el enriquecimiento del biogás o su transformación en biometano (PCI elevado y constante), lo cual convierte a este gas, en un material con unas amplias posibilidades de uso. Entre estas técnicas se pueden citar:

Absorción química. Se fundamenta en una reacción ácido-base, utilizando para ello un reactivo selectivo, que minimiza la pérdida de metano (CH4). Operan a bajas presiones. Lavado con agua a presión. Se basa en el principio de la solubilidad de los gases en agua, la cual depende de la temperatura y presión. Dos tipos de tecnologías aparecen en este caso: con recirculación del agua y sin recirculación). Estas tecnologías operan a alta presiones.

Técnicas de Adsorción. Tamices moleculares. Basada en fuerzas de atracción molecular que surgen entre el adsórbalo y el adsorbente (fuerzas de Van der Waals), dónde aparece cierta reacción química y juega un importante papel la relación entre el tamaño de molécula y el tamaño de poro del adsorbente. En este caso pueden aparecer diferentes técnicas: la más usual es la de presión diferencial (PSA). Se caracteriza por operan a alta presiones.

Separación criogénica. Basada en operaciones de compresión, enfriamiento y expansión continua (destilación enfrío) del biogás, las cuales, permite separar el CO2 del biogás aumentando de esta manera la concentración en metano (CH4) de en este gas. Se fundamenta en el conocimiento del punto triple de cada componente y las condiciones a la cual se puede alcanzar (T y P). Opera a altas presiones.

Separación por membranas. Basada en el principio de la permeabilidad que presentan diferentes componentes. La permeabilidad es la capacidad que tiene un material de permitirle a un flujo que lo atraviese sin alterar su estructura interna. Generalmente se utiliza membrana del tipo fibras huecas. Requieren latas presiones.

La tabla 2 muestra la composición típica del gas natural, biogás y del biogás enriquecido (biometano). Este último caso mediante el lavado con agua a presión.

Enriquecimiento Biogas
Tabla 2

La figura 1 muestra el comportamiento del coste de inversión estimado vs capacidad de tratamiento de biogás crudo para los diferentes tipos de tecnologías existentes para la producción de biometano.

Enriquecimiento Biogas
Figura 1

La figura 2 muestra el grado de introducción actual de los diferentes tipos de tecnologías de enriquecimiento del biogás hasta la calidad de gas natural. Tres tipos de técnicas según el grafico son la de mayor aplicación. Lavado con agua a presión, lavado químico y presión oscilatoria (PSA). Actualmente debido al desarrollo alcanzado en las prestaciones de las membranas esta técnica ha incrementado su aplicación en este sector.

Enriquecimiento Biogas
Figura 2

La figura 3 muestra la aplicación de las técnicas de enriquecimiento del biogás en diferentes países. Su aplicación fundamental se dirige a la producción de biometano para inyección a red.

Enriquecimiento Biogas
Figura 3