El biogás es una fuente de energía que forma parte de las energías renovables, y este se produce mediante la descomposición anaeróbica de materia orgánica. Se puede utilizar para producir electricidad mediante turbinas o plantas generadoras de gas, también para generar calor en hornos, calderas, estufas u otros sistemas que funcionan mediante combustión de gas. Es un gas compuesto por metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2), pero a su vez también contiene elementos contaminantes como el azufre.
Durante el proceso de producción, el azufre que se encuentra de manera natural en la materia orgánica, se convierte en sulfuro de hidrógeno (H2S), un gas que es corrosivo, tóxico y dañino para el medio ambiente.
Para eliminar el sulfuro de hidrógeno, se utiliza el proceso llamado desulfuración. Este es un proceso utilizado para eliminar o reducir los compuestos de azufre, especialmente el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de azufre, de diversos líquidos y gases, como el biogás, los gases de escape de combustión, los productos petrolíferos y otros productos químicos.
El azufre es un elemento que se encuentra de forma natural en muchos materiales orgánicos e inorgánicos, y que puede generar problemas ambientales y técnicos cuando se libera a la atmósfera o se mezcla con otros compuestos. Por eso, es necesario realizar la desulfuración para mejorar la calidad y el rendimiento de los productos que contienen azufre.
La desulfuración se puede realizar mediante diferentes métodos, que se pueden clasificar en químicos, biológicos y físicos. Cada método tiene sus ventajas y desventajas, dependiendo del tipo de producto, del grado de desulfuración requerido y de las condiciones operativas.
Métodos de desulfuración
Métodos químicos
Los métodos químicos utilizan productos químicos para convertir el sulfuro de hidrógeno en un compuesto no corrosivo. Los productos químicos más comunes para realizar esta acción son Las sales férricas, como el cloruro férrico (FeCl3) o el sulfato de hierro (FeSO3), así como el oxígeno (O2).
Estos productos reaccionan con el H2S y forman un precipitado sólido que se puede separar del biogás.
Los métodos químicos tienen la ventaja de ser eficientes y rápidos, pero tienen algunos inconvenientes como el alto consumo de energía, la generación de residuos sólidos o la necesidad de controlar las condiciones operativas.
Métodos biológicos
Los métodos biológicos usan microorganismos para descomponer el H2S. Los microorganismos más comunes son bacterias reductoras de sulfato y bacterias anaeróbicas fermentadoras.
Estos microorganismos utilizan el H2S como fuente de energía y lo oxidan a sulfato (SO4) o azufre elemental (S). El proceso se puede realizar en dos tipos de sistemas: sistemas autotróficos y sistemas heterotróficos. En los sistemas autotróficos, los microorganismos usan el CO2 como fuente de carbono y producen azufre elemental. En los sistemas heterotróficos, los microorganismos usan compuestos orgánicos como fuente de carbono y producen sulfato.
Los métodos biológicos tienen la ventaja de ser económicos y ecológicos, pero presentan desventajas como la baja velocidad de reacción, la sensibilidad a las variaciones de pH o temperatura y la posible inhibición por otros compuestos presentes en el biogás.
Métodos físicos
Los métodos físicos utilizan procesos físicos para eliminar el H2S del biogás. Los métodos más utilizados son la absorción y la adsorción.
La absorción consiste en hacer pasar el biogás por un líquido que tiene una alta afinidad por el H2S. El líquido puede ser agua, una solución alcalina o una solución orgánica. El H2S se disuelve en el líquido y se separa del biogás. El líquido se puede regenerar mediante un tratamiento térmico o químico para recuperar el H2S o convertirlo en otro compuesto.
Y la adsorción consiste en hacer pasar el biogás por un sólido que tiene una alta capacidad para retener el H2S en su superficie. El sólido puede ser carbón activado, zeolita o hierro esponjoso. El H2S se adhiere al sólido y se separa del biogás. El sólido se puede regenerar mediante un tratamiento térmico o químico para liberar el H2S o convertirlo en otro compuesto.
Los métodos físicos son simples y versátiles, pero también tienen problemas con la pérdida de presión, la saturación del líquido o el sólido o la posible contaminación por otros compuestos presentes en el biogás.
Una solución para el futuro
La desulfuración del biogás en biorreactores es una de las soluciones más prometedoras actualmente y está ganando mucho terreno en la industria energética.
Este método tiene varias ventajas, como la reducción de costes, la simplificación del diseño, la mejora de la eficiencia y la minimización de los residuos. Además, permite optimizar las condiciones operativas del biorreactor, como el pH, la temperatura y el tiempo de retención hidráulica, para favorecer la desulfuración. Se puede realizar en diferentes tipos de biorreactores, como los de lecho fijo, los de lecho fluidizado, los de membrana o los de biofilm.
Cada tipo de biorreactor tiene sus propias características y ventajas, dependiendo del tipo de sustrato, del grado de desulfuración requerido y de las condiciones ambientales. Es una solución innovadora y sostenible que ofrece grandes beneficios para la producción de biogás de alta calidad y bajo impacto ambiental.
Beneficios de la desulfuración
Reducción de la corrosión
La reducción de la corrosión en las plantas de biogás favorece de manera positiva ya que alarga su vida útil. El H2S es un gas corrosivo que puede dañar los equipos y las tuberías que transportan el biogás. Además, al reaccionar con el oxígeno y el agua, puede formar ácido sulfúrico, que es aún más corrosivo. La corrosión puede provocar fugas, averías y pérdidas económicas.
La desulfuración permite eliminar o reducir el H2S del biogás y evitar estos problemas. De esta forma, se protegen los equipos y las tuberías, se reduce el mantenimiento y se aumenta la seguridad.
Mejora de la calidad del biogás
La eliminación del sulfuro de hidrógeno mejora la calidad del biogás y protege los motores de combustión de la corrosión durante la generación de electricidad y calefacción. El H2S reduce el poder calorífico del biogás, es decir, la cantidad de energía que se puede obtener por unidad de volumen. Además, puede provocar malos olores y problemas de salud.
Si el destino es la inyección en red en forma de biometano, se tienen que cumplir legislaciones aun más restrictivas en cuando a concentración de H2S que en el caso de los motores de combustión. Según los países esta puede encontrarse en torno a las 10 ppm. De esta forma se protege todo el sistema de transporte de gas natural y biometano de la corrosión.
