44

2.

TECNOLOGASEMPLEADASENLOSRELLENOSSANITARIOSPARALA OBTENCINDEMETANOAPARTIRDEBIOGAS.

Enestecaptulosepresentaelprocesodeproduccindebiogsenvertederos,laforma deobtencin,lossistemasdelimpiezaylastcnicasdetratamiento. 2.1 PRODUCCINDELBIOGSENLOSVERTEDEROSDERESIDUOSSLIDOS

URBANOS(RSUs).

En condiciones ambientales normales, los gases que se producen en el suelo por descomposicin de la materia vegetal, van a laatmsfera mediante difusin molecular. Enelcasodeunvertederoactivo,losgasesproductodeladescomposicindelabasura, estnaunapresininternaquenormalmenteesmayoralapresinatmosfrica,loquele permite al gas de vertedero salir mediante difusin y flujo convectivo (conducido por presin).Acontinuacinsedescribenlasfasesdegeneracindelbiogsyalgunasdelas tecnologasparalaextraccinytratamiento 2.1.1 Procesodegeneracindelbiogsenunrellenosanitario. Seconsideraque lageneracindelosprincipalesgasesdelvertederoseproduceencincoomenosfases secuenciales.Acontinuacinsedescribecadaunadeellas:

Figura7.Fasesgeneralesenlageneracindegasesdevertedero.Fuente:TCHOBANOGLOUS,GeorgeTHEISEN,HilaryyVIGIL,SamuelA. GestinIntegralde residuosslidos.Espaa:McGrawHill,1994.p.434

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FaseI:Ajusteinicial:Eslafase,enlacualloscomponentesorgnicosbiodegradablesde los RSUs sufren descomposicin microbiana. En esta fase, la descomposicin biolgica se da bajo condicionesaerobias, porque hay cierta cantidad de aireatrapado dentro del vertedero. La fuente principal de organismos, aerobios y anaerobios, responsables de la descomposicin de los residuos, es el suelo que se utiliza como cubricindiariayfinal.Otrasfuentesdeorganismossonellixiviadorecicladoylosfangos digeridos de plantas de tratamiento de aguas residuales evacuados en muchos33 vertederosdeRSUs .

Fase II: Fase de transicin. En esta fase se reduce el oxgeno y comienzan adesarrollarse las condiciones anaerobias. Mientras el vertedero se convierte en anaerobio. Los miembros de la comunidad microbiana, responsables de la conversinorgnicade los RSUs en metano y dixido de carbono, empiezan un proceso de tres pasos (ver figura 8), que se inicia con la conversin del material orgnico complejo en cidos34 orgnicosyotrosproductosintermedioscomosedescribeenlafaseIII .

Figura8.RutadeproduccindemetanoydixidodecarbonoFuente:TCHOBANOGLOUS,GeorgeTHEISEN,HilaryyVIGIL,SamuelA. GestinIntegralde residuosslidos.Espaa:McGrawHill,1994.p.76533

VILLARRUBIA,M.andVILLARRUBIA,J.Produccindebiogsenvertederosderesiduos slidosurbanos(RSU)En:Montajeseinstalaciones.Madrid.Vol.31,no.355(Nov.2001)p.95 [TCHOBANOGLOUS,GeorgeTHEISEN,HilaryyVIGIL,SamuelA. GestinIntegralderesiduos slidos.Espaa:McGrawHill,1994.p. 34 Ibid.,p.

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FaseIII:Fasecida.Duranteestafaseseaceleralaactividadmicrobianainiciadaenlafase II, con la produccin de cantidades significativas de cidos orgnicos y pequeas cantidadesdeHidrgeno.Elprimerpasoimplicalatransformacin,mediadaporenzimas (hidrlisis), de compuestos con altopeso molecular (por ejemplo, lpidos, polisacridos, protenas y cidos nucleicos) en compuestos aptos para ser utilizados por los microorganismos, como fuentes de energa y de carbono celular. El segundo paso (acidognesis)implicalaconversinmicrobianadeloscompuestosresultantesdelprimer paso, en compuestos intermedios de bajo peso molecular, como son el cido actico (CH3COOH) y las pequeas concentraciones de cido flvico y otros cidos ms complejos.Eldixidodecarbono(CO2)eselprincipalgasgeneradodurantelafaseIlI, aunque tambin se producen cantidades ms pequeas de hidrgeno (H2). Los microorganismos implicados en esta conversin, llamados colectivamente no35 metanognicos,sonbacteriasanaerobias .

FaseIV:Fasedefermentacindelmetano.Enestafasepredominaunsegundogrupodemicroorganismos, que conviertenel cidoactico yel hidrgeno (producidos en lafase cida)enCH4 yCO2. .Enalgunoscasos,estosorganismoscomenzarnadesarrollarse hacia el final de la fase lII. Los microorganismos responsables de esta conversin son estrictamente anaerobios y se llaman metanognicos. Colectivamente, se identifican en laliteraturacomometanognicosoformadoresdemetano.EnlafaseIVlaformacinde metano y cido se produce simultneamente, aunque la velocidad de formacin de36 cidosesconsiderablementemsreducida .

FaseV:Fasedemaduracin.SeproducedespusdeconvertirseelmaterialinorgnicobiodegradableenCH4 yCO2 durantelafaseIV.Mientraslahumedadsiguemigrandoa travs de los residuos, porciones del material biodegradable que anteriormente no estabandisponiblessevanconvirtiendo.DurantelafaseVlavelocidaddegeneracindel gas de vertedero, disminuye significativamente porque la mayora de los nutrientes disponiblessehanseparadoconellixiviadoenlasfasesanteriores,ylossustratosque quedanenelvertederosondeunadegradacinlenta.Losprincipalesgasesdevertedero35

TCHOBANOGLOUS,GeorgeTHEISEN,HilaryyVIGIL,SamuelA.Gestinintegralderesiduos slidos.Espaa:McGrawHill,1994.p. 36 Ibid.,p.

47

que han evolucionado en la fase V son CH4 y CO2. Segn las medidas de sellado del vertedero,tambinpuedenencontrarsepequeascantidadesdenitrgenoyoxgenoen37 elgas .

Lareaccinqumicageneralizadaparaladescomposicinanaerobiaderesiduosslidos puedeescribirsedelaformasiguiente:BACTERIAS Materia_Organica Materia_Orgnica + H2 O + CH4 + CO + Otros_Gases 2 (Residuos_Slidos) Biodegradable

38 Hayqueresaltarqueestareaccinrequierelapresenciaesencialdelagua .

2.1.2 Tecnologas para la obtencin de metano a partir del biogs. El gas de un relleno sanitario, es explosivo e inflamable, si no se evacua de manera adecuada, se dispersa sin control dentro del relleno e invade tambin terrenos adyacentes pudiendo causarincendiosoexplosiones.Sehanpresentadocasosenloscuales,elgasderelleno se ha infiltrado dentro de stanos de edificios y dentro del alcantarillado causando explosiones. El metano (CH4) solo, es explosivo en concentraciones entre 5 15 % en volumenenconcentracionesmselevadasde15%,esinflamable,elbiogsrequierede mayorconcentracinparasuinflamabilidadoexplosividad.Otrosimpactosnegativosdel gasderellenoconsistenenladispersinenelsuelo,dondepuedendaarlasracesde las plantas, impidiendo el suministro de oxigeno y aire. El metano puede afectar a los seres humanosproduciendoenvenenamientopor inhalacinpor largo tiempo. Adems,39 esungasdeefectoinvernadero, laatmsferayelclima .

Envezdeimpactarnegativamenteelambiente,delbiogsdelrellenosanitario,sepuede separaryaprovecharelmetanocomofuenteenergtica. 2.1.2.1 Sistemas de extraccin del biogs en un relleno sanitario. El gas de relleno producidosepuedeevacuarmediantedrenajeactivoopasivo.Eldrenajeactivoconsiste en la succin del gas mediante un soplador. Cuando se hace el drenaje pasivo, se controla la difusin natural de los gases, con el fin de evacuarlos solo por los lugares

37 38

Ibid.,p. Ibid.,p.

48

previstos.Selograunamayoreficienciaconeldrenajeactivo,peroloscostosdeldrenaje pasivo son mucho ms bajos. Como se presenta en la figuras 9 y 10, si se realiza el drenaje pasivo con pozos de desfogue hay que construirlos durante la operacin del relleno sanitario, estos tienen una alta permeabilidad para el biogs y en consecuencia quedamuybajacantidadporlasuperficiedelcuerpodebasura,garantizandoseguridad enlasinstalaciones. Acontinuacin,sepresentaenlatabla2,deacuerdoconeltipoderelleno,elporcentaje debiogsgeneradoquesepuedecaptar. Tabla2.Porcentaje(%)degasderellenocaptado Porcentajedegasderelleno quesepuedecaptar(%) 0 1020 2550 3060 4070 70100 Tipoderelleno Rellenosinningnsistemadedrenajedegas Rellenocondrenajepuntualpasivo(chimeneas u orificios), mal compactado y sin cobertura suficiente. Relleno con drenaje activo (soplador), mal compactadoysincoberturasuficiente Rellenocondrenajepasivo,biencompactadoy concoberturadiariasuficiente Rellenocondrenajeactivo,biencompactadoy concoberturadiariasuficiente Relleno cerrado con taludes y capa final impermeable y bien compactada, drenaje pasivooactivo

Fuente:ROBEN,Eva.Diseo,construccin,operacinycierrederellenossanitariosmunicipales. [En lnea] Loja, Ecuador : DED, 2002. [Consulta:Octubrede2005]

Lospozosdedesfoguesepuedenconstruirdedosmaneras:Laprimeraesunajaulade mallaconcuatropuntalesdemaderaylasegundaesuntuboperforado,ambosllenosde piedraograva(verfigura9). Siserealizaeldrenajepasivoconpozosdedesfogue,esmuyimportantequesequeme el biogs que sale de las chimeneas, de lo contrario estas constituyen un peligro importante para los obreros en el relleno, porque los gases que salen pueden causar

39

VILLARRUBIA, M. and VILLARRUBIA, J. Produccin de biogs en vertederos de residuos

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dolores de cabeza, nuseas (exposicin corta, impacto a corto plazo), asfixia (casos extremos), daos al cerebro y al sistema nervioso (exposicin durante largo tiempo) y40 gravesdaosalmedioambiente .

La quema de gas se puede hacer a travs de chimeneas, protegiendo los pozos de desfogue con un tubo de hormign o un capuchn metlico. Este capuchn se puede fabricardematerialrecicladodelamismabasura(verfigura9).

Figura9.Chimeneacontuboperforadoparadrenajepasivoycapuchnpara incineracindelbiogsFuente:ROBEN,Eva.Diseo,construccin,operacinycierrederellenossanitariosmunicipales. [Enlnea]Loja,Ecuador:DED,2002. [Consulta:Octubrede2005]

slidosurbanos(RSU)En:Montajeseinstalaciones.Madrid.Vol.31,no.355(Nov.2001)p.95 40 Eva.Diseo,construccin,operacinycierrederellenossanitariosmunicipales.[Enlnea]Loja, Ecuador : DED, 2002. [Consulta:Octubrede2005]

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Figura10.Sistemadecontrolpasivomediantechimeneasenunvertedero.Fuente:ROBEN,Eva.Diseo,construccin,operacinycierrederellenossanitariosmunicipales.[Enlnea] Loja, Ecuador : DED, 2002. [Consulta:Octubrede2005]

Enlossistemasdedrenajeactivo(figura11),sesuccionaelgasconunsopladorquese conectaconloscolectoresdegasylospozosdedesfogue.Posteriormentelosgasesvan porunsistemadetuberaaunquemadoraunsistemaqueconsumedegaspobre(con mucha cantidad de CO2 y otros gases) a una planta de tratamiento de biogs para aprovecharlo posteriormente como gas dulce (con poca concentracin de CO2 y otros gases)enlageneracindeenergaelctrica.

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Figura11.Sistemasdedrenajeactivoparaelbiogs.Fuente:ROBEN,Eva.Diseo,construccin,operacinycierrederellenossanitariosmunicipales. [En lnea] Loja, Ecuador : DED, 2002. [Consulta:Octubrede2005]

Partesquecomponenunsistemadedrenajeactivo: 1)Pozosdedesfogue,2)Colectordegas,3)Taluddelrelleno,4)Puntoderecepcin,5) Soplador(compresor),6)Incinerador(Antorcha),7)Tuberadetransportegaspobre,8) Lneas de transmisin energa elctrica, 9) Planta de tratamiento del biogs, 10) Motogeneradorgasenergaelctrica,11)Casademquinas,12)Consumidorgaspobre. Laspartesmsimportantes(incluyendosusfunciones)delsistemaactivosonlas siguientes: Pozosdedesfogue(1):Sonlospozosconlaschimeneasverticalesquesecolocanenel cuerpodelabasura.Colectoresdegas(2):Elgasaspiradoendiferenteschimeneasse conduceaellasysejunta. Puntoderecepcin(4):lasaguascondensadasseseparan delflujodegasmedianteunsifnequiporefrigeradoryconunabombasellevanala plantadetratamientodelasaguaslixiviadas.Soplador(5):Elsopladorproducedepresin

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parasuccionarlosgasesdelcuerpoderellenoysobrepresinparamandarlosgasesal incineradoralaplantadetratamientodebiogsalsistemaconsumidordegaspobre. Incinerador(6):Unidadcompuestadelaantorchayesdondesequemaelbiogsqueno seconsumeenningnprocesobajocontrol.Plantadetratamientodelgas(9):Enestase dalaseparacindegases,paraobtenerelgasenriquecido(gasdulce)queesmsrico enmetanoyconmenorescantidadesdeotrosgases.Elgasenriquecidoseaprovecha en un motogenerador (10) para obtener energa elctrica y conectarla a la red de distribucin(8)Elbiogsogaspobrepuedetenerconsumidores(12)quenonecesiten tratarlo(pararetirarlelosgasesindeseables)yaprovecharsupotencialenergtico. 2.1.2.2 Sistemas de limpieza del biogs para la extraccin de metano. El enriquecimiento de un gas consiste en aumentar, mediante procesos fsicoqumicos, el porcentajedeundeterminadogasconbaseenireliminandopaulatinamenteelrestode componentes no deseados. Para el caso del biogs, el objetivo es la separacin del metanodelosdemscomponentesasociados. Losprincipalesconstituyentesdeestebiogsson:vapordeagua,CH4,CO2,H2S,yotros comoloscomponenteshalogenados(dadalafechadecierredelrellenosanitarioCurva deRodas,seconsideranquelaproduccindeloscomponenteshalogenadosesnula). ElbiogscontieneconcentracionesdeH2Squeledanuncarctercontaminanteyaque an en muy pequeas cantidades resulta ser txico y corrosivo, constituyndolo en un potencialagresorambientalporloquehacenecesariasueliminacin. ElCO2 apesarde que no es considerado altamentetxico o corrosivo le restapoder calorficoal biogs y hace que pierda atractivo como combustible. Una forma de depuracin del biogs es eliminaralmximosucontenidoenCO2 H2Syvapordeagua.Elmetanoleconfierela caracterstica de combustible, el valor energtico estar determinado por su concentracin.

PCIbiogs = %CH4 *PCIMetano

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2.1.2.3.TcnicasparaelEnriquecimientodelbiogs.Sonvariaslastcnicasutilizadas paraobtenerungasconunelevadoporcentajedemetanoabasedeeliminarelrestode componentes del biogs, CO2, H2S y otros gases. Y no es solamente el inters por aumentarlacalidaddelcombustibleporloquesellevaacaboestatcnica,sinoporque conesteprocedimientoseobtienecomosubproducto(ennuestrocasoenparticular)gas CO2, producto muy utilizado en la industria engeneral, el cualposteriormente sepuede comercializar. Es importante destacar que se recupera CO2, con lo cual ese puede obtener lo siguiente: Combustible de gran poder calorfico parecido al Gas Natural, la valoracin energtica del biogs del relleno sanitario, poder comercializar el CH4 y opcionalmenteelCO2 ylaventadeemisionesevitadasdeCO2 equivalente. Laeleccindeunmtodoparapurificarelbiogsdependedelanaturalezaqumicadel componenteaeliminar. Enlatabla3,sedescribenlasdiferentestcnicasmsempleadasparaeltratamientodel biogs. Tabla3.Tcnicasdetratamientodebiogs. PROCESO/COMPUESTO ADSORCIN ABSORCIN(FsicaQumica) FILTRADOENMEMBRANAS ENFRIAMIENTO/CONDENSACIN H2O X CO2 X X X X H2S X X X CFCs X X X X

Fuente : ENTE VASCO DE ENERGA. Estudio de viabilidad del aprovechamiento energtico del biogs generado en el relleno sanitario de Curva de Rodas (Medelln, Colombia): informe final. Medelln:EE.VVM,1999.p.85

Deacuerdoconlabibliografa,existenvariosprocesos,qumicayfsicamentediferentes, entreloscualessecuentan:La Absorcinfsicayqumica,laAdsorcin,elenfriamiento (criogeniaocondensacin)entreotros. Mtodo de absorcin. Este se basa en la transferencia de masa entre la sustancia gaseosaadepuraryunlquidodenominadoabsorbedor.Laabsorcinestaacompaada

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deunareaccinqumicaenlacualelmaterialaeliminarreaccionayformauncompuesto41 queposteriormenteesretirado .

Laabsorcin,openetracinntimadeungasenelsenodeunlquidoounslido,esla opcinidneaparalaextraccindegasescidos(CO2 entreotros),ypuedeserutilizada tambinparapurificargasesquecontenganpequeascantidadesdeotroscomponentes, comoamonio, hidrocarburospesados, agua, y compuestosorgnicosde azufre. Existen diversosmtodosbasadosenlaabsorcinparalarecuperacindelafraccindedixido42 decarbonocontenidoendichosgases . Paralocualexisten variosprocesoscomoelde

Girbotolyeldecarbonatodesodioquesedescribenacontinuacin. ProcesoGirbotol. Elmscomndelosprocesospararetirardixidodecarbono(CO2)y sulfurodehidrgeno(H2S),consisteenlaabsorcindelosgasesenunasolucinacuosa de amina, formando un complejo a bajas temperaturas posteriormente este complejo pasaporunacolumnadevapordonde,concalentamiento,losgasescidossonretirados, regenerando la amina y posteriormente retornado a la columna de absorcin. Este procesopermiteobtenerunmetanodealtapureza. Enlafigura12,sepresentaeldiagramageneraldelproceso.

41

FERNNDEZ SANTANA, Elina y MONTALVO MARTNEZ, Silvio J. Mtodos econmicos y ecolgicamenteviablesparapurificargasescontaminantes.[Enlnea]LaHabana,Cuba:Facultad de Ingeniera Qumica, Instituto Superior Politcnico Jos Antonio Echeverra (ISPJAE), 2004. [Consulta:Octubrede2005] 42 ESTUDIO COMPARATIVO DEPROCESOS DE RECUPERACIN DE CO2 POR ABSORCIN CON MINAS : resumen. [En lnea] Espaa : Bibliotcnica, 2005. [Consulta:12dejuniode2005]

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Figura12.ProcesodeGirbotol,DiagramadeflujobsicoFuente:STRAUSS,W.Industrialgascleaning.2.ed.s.l.:PergamonPress,1975.V.8.p.121

La eliminacin del H2S puede realizarse mediante unidades de absorcin de carbn activo, limadura de hierro (mtodo ms utilizado) u otros mtodos. Para permitir un funcionamientocontinuo,sesueledisponerdemsdeunaunidad,demodoquemientras una o varias estn funcionando, se puede realizar el mantenimiento o regeneracin de otras. Proceso con carbonato de sodio. Este proceso se basa en la reversibilidad de la siguientereaccin: Na2CO3 +H20+CO2 2NaHCO3 Esta reaccin se desplaza a la derecha a temperaturas bajas y tiene lugar en el absorbedor mientras se hacen pasar los gases que contienen el dixido de carbono en contracorrienteconestasolucin.LacantidaddeCO2absorbidoenladisolucindepende

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de la temperatura, presin, presin parcial del CO2 en el gas, y la concentracin de la solucin.Lareaccinsedesplazahadalaizquierdacuandoseleaplicacalor,pudindose43 recuperarelcarbonatosdico .

Filtrado en membranas. Diferentes filtros de membranas han sido probados para la separacindesulfurodehidrgenodelgas.Losequiposylaoperacindelmtodoson simples,sinembargo,laeficienciadelaseparacinpormembranaesbajayelcostodela misma elevado, adicionalmente requiere grandes presiones y trabaja a bajas44 velocidades .

Esteprocesosebasaenladifusindealgunoscompuestosquepasanatravsdeuna membrana selectiva. Con el objetivo de facilitar la difusin, se emplea un portador. La permeabilidaddelgasatravsdelamembranaesfuncindesusolubilidadydifusividad45 endichomaterial .

Los materiales estn compuestos de polmeros porosos cermicas, polimricas, y una combinacin de ambas y son extremadamente finas (del orden de los micrones). Se utilizansolamenteenprocesosdondeelflujoessuficientementegrandeparajustificarla46 inversin .

Las membranas para la separacin degases dependen de las diferencias, tanto fsicas como qumicas, entre la interaccin de los gases y el material de la membrana. El resultadoesqueuncomponentepaseatravsdelamembranamsrpidoqueelotro.

43 44

Ibid. Ibid. 45 Ibid. 46 FERNNDEZSANTANAyMONTALVOMARTNEZ,Op.Cit.

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Figura13. MembranasdeseparacinyabsorcindegasesFuente: ESTUDIO COMPARATIVO DE PROCESOS DE RECUPERACIN DE CO2 POR ABSORCIN CON MINAS: resumen. [En lnea] Espaa: Bibliotcnica, 2005. [Consulta:12dejuniode2005]

Membranas de absorcin de gases . Las membranas de absorcin de gases son membranas slidas con micro poros que son usadas como forma de contacto entre la corrientedegasyladelquido.Elgasaretenersedifundeatravsdelamembranayes eliminado selectivamente por el lquido absorbente del otro lado de la membrana. Al contrarioquelasmembranasdeseparacindegas,aquesellquidoabsorbente(nola47 membrana)elquedaalprocesosuselectividad .

Mtodosdeadsorcin. Estossebasanenlacapturaselectivadelasimpurezasdelgas por medio de materiales slidos granulados, los cuales contienen una gran superficie especfica. Estos procesos tienen una serie de ventajas, dentro de las cuales se encuentran: Una granestabilidad trmica, Proporcionan un servicioprolongado,para su ejecucin se emplea un simple equipamiento, Son de fcil operacin del sistema de purificacinyproporcionalaposibilidaddeunaelevadaselectividadenlaeliminacinde sulfurodehidrgeno. Su desventaja esta en que necesita utilizar grandes volmenes de material granulado paraprocesarmayoresflujosdegasesyqueelprocesoderegeneracin,requieredeun gas (vapor seco o aire caliente) que no sea retenido por el material granulado y que48 eliminelasimpurezasdelmismo .

47 48

Ibid.,p. FERNNDEZSANTANAyMONTALVOMARTNEZ,Op.Cit.

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LasfuerzasintermolecularesentrelosgasestalescomoelCO2 ylasuperficiedeciertos materiales slidos permiten la separacin por adsorcin. La adsorcin selectiva de los gases depende de la temperatura, presiones parciales, fuerzas en la superficie y del tamaodeporodeladsorbente. Losadsorbentesslidos,comoelcarbnactivo,seencuentrannormalmentecomolechos empaquetadosdepartculasesfricas.Elprocesoesunciclorepetitivocuyasdosetapas bsicas son la adsorcin y la regeneracin. En la etapa de adsorcin, el gas es alimentadosobreellechodeslidos,queadsorbeelCO2 ydejapasarelrestodegases. Cuandoel lecho llega a su capacidad mxima de adsorcin de CO2, laalimentacin es enviada a otro lecho limpio mientras se procede a la regeneracin del primero, extrayndoleelCO2quehasidoadsorbidopreviamente.Aquesdondesedistingueentre:

PSA (adsorcin con variacin de presin): el adsorbente es regenerado mediante la reduccindelapresin. Variosprocesosbasadosen la tecnologa de "PressureSwing Adsorption"(PSA) sehan utilizado en la recuperacin de CO2. En el proceso PSA, el CO2 se separa del Biogs utilizandoprocesosdeAdsorcin/DesorcindelCO2mediantematerialesslidoscomo zeolitasocarbonesactivosadiferentespresiones. Sedisponedecuatrorecipientesllenosdematerialadsorbente.Duranteelproceso,cada recipientesigueunciclodeAdsorcinDespresurizacinDesorcinPresurizacin. Elbiogsentraporlaparteinferiordelrecipiente(verfigura14),amedidaqueasciende, elmaterialadsorbentecaptatantoelCO2comoelO2yelN2,hastaexpulsarungascon un97%demetano.Cuandoelmaterialadsorbedordeunrecipienteestcompletamente saturadodelosgasesCO2,O2yelN2,laadsorcineneserecipientedejadefuncionar, el biogspasaal siguiente recipiente, el cualpreviamentehasido regenerado mediante despresurizacinapresinatmosfrica. Paraeldiseodeestetipodelechosesnecesarioconocer,lasdensidades,porosidades isotermas de adsorcin y cintica del material adsorbente, y las propiedades dinmicas

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del lecho fijo. Estos datos no son siempre fciles de encontrar, por lo que el diseo preliminarserealizadeunamaneramuyaproximada.

LaunidaddePSAsemuestraesquemticamenteenlafigura14

Figura14.EsquemadeunaunidadPSAparalaseparacindeCH4 CO2 delbiogs.Fuente: MEJORA DEL SISTEMA DE DESGASIFICACIN Y VALORACIN ENERGTICA DEL BIOGS DEL VERTEDERO DE LA VALL DEN JOAN: resumen. [En lnea]. Espaa: Bibliotcnica,2004.[Consulta:Enero de2006].

La tcnica de PSA asegura eficacias altas (hasta el 98%), pero es un proceso relativamentecostoso.

TSA(adsorcinconvariacindetemperatura):eladsorbenteesregeneradomediante elaumentodesutemperatura. ESA (adsorcin mediante corriente elctrica): la regeneracin tiene lugar al hacer pasarunacorrientedebajovoltajeporeladsorbente Adsorcin por Separacin mediante membranas de zeolitas. Las membranas inorgnicas microporosas se presentan como una alternativa a las membranas polimricas debido a su mayor estabilidad qumica y trmica. Dentro de este grupo se encuentran las membranas de zeolita. Las zeolitas son aluminosilicatos hidratados con propiedades especficas de adsorcin, intercambio inico y que poseen un tamao de porodefinidodelordendeldelasmolculas.

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Lacapadezeolitaselectiva,seencuentraenelexteriordeuntubocermico,variosde estostubosseintroducenenunacarcasa.Porelinteriordelostuboscermicoscirculaun gas de barrido. Por el exterior de los tubos, interior de la carcasa, circula la mezcla de gases CH4/CO2 a separar, como se muestra en la Figura 15. A travs de la membrana permeapreferentementeelCO2.

Figura15.Esquemadelsistemadeseparacinconmembranas.Fuente: MEJORA DEL SISTEMA DE DESGASIFICACIN Y VALORACIN ENERGTICA DEL BIOGS DEL VERTEDERO DE LA VALL DEN JOAN : resumen. [En lnea]. Espaa: Bibliotcnica,2004.[Consulta:Enero de2006].

Loscompuestoscloradosgeneralmenteseeliminanenunidadesdeadsorcindecarbn activo, que puede ser regenerado peridicamente mediante el flujo de aire caliente o vaporsobrecalentado.Aligualqueconloscompuestossulfurados,eshabitualtenerms deunaunidadquefuncionealternativamente. SeparacinmediantelatcnicadeENFRIAMIENTO:CriogeniaoCondensacin. Criogenia:Laseparacincriognicaesmuyutilizadacomercialmenteparalapurificacin de CO2 precedente de corrientes que ya tienen una elevada concentracin de CO2 (>50%).NoesutilizadoenlarecuperacindeCO2 procedentedegasesdelacombustin decarbnogasnaturaldebidoaqueeseconmicamenteinviable.Laventajaquetiene es que nos da una produccin directa de CO2 lquido, el cual es necesario para un transporteeconmico.Lasaplicacionesmsimportantesdeestatcnicapuedenllegara ser la separacin de CO2 de gases a alta presin (como en los procesos de

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precombustin), o la combustin con oxgeno o aire enriquecido, en la cual la alimentacincontienealtasconcentracionesdeCO249. Condensacin:Comotcnicaparalapurificacindegases,suintersprimariosecentra en la eliminacin de compuestos voltiles orgnicos (VOCs) procedentes de gases de combustin.Elprocesoconsisteenenfriarlacorrientedegasaunatemperaturatalqueel50 componenteorgnicotengaunabajapresindevapor,ycolectarelcondensado .

2.2 TECNOLOGAS PARA LA INYECCIN DEL BIOGS RICO EN METANO AL GASODUCTODEDISTRIBUCINURBANO.

Unodelosposiblesmtodosdeinyeccindelbiogsalgasoductodedistribucinurbano, consiste en una flauta que es introducida en la tubera y acoplada a esta. Dichaflauta debetenerperforaciones a lo largode la misma donde el nmerode perforaciones yel dimetrodelasmismas,dependedelperfildevelocidadesydelapresindelgasoducto enelpuntodetalformaquepuedahaberunadilucincorrecta.

Figura16.Flautadentrodelatuberayperfildevelocidadesdelfluido.

Lapresindeinyeccindebeserligeramentesuperioralapresindelgasoducto(20.7bar [300.22psi]),secalculalapresindeinyeccindelordende21bar[304.5psi](asesora recibidadelIngenieroJuanDavidEcheverri).

49

ESTUDIOCOMPARATIVODEPROCESOSDERECUPERACINDECO2PORABSORCIN CONMINAS,Op.Cit. 50 Ibid.

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Otro mtodo que se puede emplear es simplemente que para no tener que impactar directamentelatuberaseaprovechaunbypass,ysobreelmismosecolocaunsistema queseencargadeinyectarelbiogsalgasoductodedistribucinurbano(veranexoA).