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Tratamiento biológico, alternativa para eliminar compuestos perjudiciales para el aprovechamiento energético de #Biogás

Publicado por Raúl Muñoz el Vie, 30/05/2014 - 09:30 178 56 9 googleplus1 meneame0

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D4, uno de los MSVs habituales en corrientes de biogás

Durante los últimos años se ha generado un creciente interés en el aprovechamiento energético del biogás producido en vertederos o en digestores anaerobios de tratamiento de aguas residuales, fangos o residuos sólidos urbanos. En Europa, la producción de energía

proveniente de biogás aumentó en un 16% tan solo de 2011 a 2012. En España, la producción de biogás está aún lejos de los líderes europeos del sector (Alemania, Italia y Reino Unido) con una producción de 287 ktoe (miles de toneladas de equivalentes de petróleo), lo que representa una producción 18 veces inferior a la de Alemania. Estos datos indican que en nuestro país existe un gran potencial para el desarrollo e implantación de tecnologías para el aprovechamiento de esta fuente de energía renovable. El biogás contiene esencialmente metano (combustible) y CO2. Sin embargo, generalmente, contiene también trazas de otros compuestos perjudiciales para su aprovechamiento energético como son el H2S, compuestos halogenados y compuestos de silicio llamados Metilsiloxanos Volátiles (MSVs) (Figura 1). 

 

Figura 1.  Octametil ciclotetrasiloxano, también abreviado como D4, uno de los MSVs habituales en corrientes de biogás

Los MSVs son compuestos habitualmente utilizados en productos cosméticos y de cuidado personal que aparecen con frecuencia en residuos sólidos o aguas residuales y que finalmente llegan al biogás generado en los procesos anaerobios. Son uno de los compuestos más perjudiciales para el aprovechamiento energético del biogás debido a que en la combustión de biogás estos MSVs se oxidan a  SiO2 y dan lugar a depósitos cristalinos de silicatos incrustados en los equipos de generación de energía (motores, turbinas, quemadores) que son muy difíciles de eliminar por métodos físicos o químicos. Estos depósitos disminuyen la eficiencia de los equipos, aumentan los costes de operación y las necesidades de mantenimiento.Las concentraciones de MSV en biogás dependen en gran medida del origen del biogás, variando entre 3 y 50 mg m-3. A pesar de encontrarse a concentraciones tan bajas, los problemas que generan estos compuestos son muy importantes. A modo de ejemplo, en un motor de 1 MW alimentado con 240 Nm3 h-1 de biogás que contiene 12 mg m-3 de MSV (1 ppm), se generarían hasta 21 kg de silicatos en tan solo un año, parte de los cuales se depositarían en las superficies de los equipos y tuberías del proceso (Figura 2).

 

Figura 2.  Depósito de silicatos en un motor de gasDebido a los problemas anteriormente mencionados, generalmente es necesario reducir el contenido en MSVs antes de realizar un aprovechamiento energético del biogás. Los fabricantes de diversos equipos establecen límites recomendados de MSVs en ocasiones por debajo de los mg/m3 para su correcto funcionamiento. En la actualidad, la eliminación de MSVs del biogás se realiza principalmente mediante procesos físico-químicos que conllevan elevados costes de operación. Algunos de los más utilizados se recogen en la tabla 1 junto con sus propiedades principales:

Existe hay poca información a escala real sobre los costes de la eliminación de MSVs de corrientes de biogás. Trabajos recientes han publicado costes de inversión de 107.000 $ para una instalación de doble etapa enfriamiento-adsorción capaz de tratar 110 Nm3/h de biogás garantizando una concentración de MSVs de salida inferior a 1mg/m3 con unos costes de operación de 16.000 $ al año. Los costes de operación en instalaciones de producción de energía con purificación mediante adsorción en carbono activo se han cuantificado entre 0.3 y 2.3 céntimos de € kWh-1 producido.  Algunos expertos en el área afirman que la eliminación de siloxanos con la tecnología actual existente a escala real no es favorable desde el punto de vista económico, pero hay que tener en cuenta las ventajas operacionales que conlleva.Existen microorganismos que son capaces de degradar estos compuestos orgánicos de silicio, sin embargo hasta el momento existe muy poca información sobre estos procesos. Algunos trabajos han mostrado el potencial para biodegradar octametilciclotetrasiloxano en fase gaseosa, alcanzando eliminaciones entre el 10 y el 40% en biorreactores continuos. No existen más trabajos en este campo de investigación y aún existen muchas incógnitas y problemas que resolver previamente a la implementación a gran escala de estas tecnologías. En el grupo de investigación de Tratamiento de Gases (http://etuva.blogspot.com.es/) del Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente de la Universidad de Valladolid creemos que el objetivo en este campo debe ser por tanto el desarrollo de tecnologías de bajo coste capaces de purificar el biogás mediante procesos biológicos de manera sostenible y alcanzando eliminaciones similares a las de los procesos físico-químicos. Para ello estamos desarrollando biorreactores de alta transferencia combinados con microorganismos altamente eficientes para conseguir unidades biológicas multietapa de bajo coste que sean capaces de realizar un upgrading integral del biogás sin contaminar este con O2 y minimizando las pérdidas de CH4 en el mismo.- See more at: http://www.i-ambiente.es/?q=blogs/tratamiento-biologico-alternativa-para-eliminar-compuestos-perjudiciales-para-el#sthash.atGyec5I.dpuf