Además del Metano (que es el componente «útil»), el biogás contiene dióxido de carbono, agua en forma de vapor y pequeñas cantidades de otros gases potencialmente dañinos para los motores de combustión interna.
El biogás, antes de ser utilizado con fines energéticos en motores de generación o cogeneración, debe someterse a una “limpieza” adecuada. De hecho, la presencia de nitrógeno, dióxido de carbono y agua provoca la disminución del poder calorífico de la mezcla gaseosa, mientras que sustancias como el Sulfuro de Hidrógeno (H2S), los Siloxanos y los Compuestos Halogenados, se comportan como agentes corrosivos, provocando daños a los sistemas auxiliares, calderas y a motores de combustión interna.
La elección de los sistemas de tratamientos más adecuados depende tanto de las características del biogás como del uso final. Estos tratamientos tienen como objetivo principal la reducción significativa en los costos de operación y mantenimiento de los sistemas, garantizar un funcionamiento óptimo de los equipos y otorgar una mayor confiabilidad al sistema.
Deshumidificación del biogás
Deshumidificación del biogás
Los sistemas de deshumidificación son necesario ya que la alta humedad presente en el biogás, condensándose en el interior de las tuberías, debido a cambios de temperatura, presión y dirección, puede provocar daños en los equipos instalados. Además, la misma humedad disminuye la eficiencia de los motores endotérmicos.
Existen varios sistemas de deshumidificación:
- Trampas de condensados: la disminución de la velocidad del biogás por el aumento de la sección provoca condensación por gravedad.
- Filtros de ciclón: el agua se separa del biogás por fuerza centrífuga.
- Refrigeradores capaces de enfriar el biogás antes de enviarlo a los motores.
De esta forma, la humedad se separa del biogás que se condensa, precipitando simultáneamente sustancias nocivas y corrosivas presentes en el propio flujo gaseoso. Es recomendable diseñar las líneas de biogás con pendientes adecuadas y cuellos de almacenamiento y evacuación del condensado para evitar su acumulación en las proximidades de los sopladores y motores.
No hace falta decir, que el sistema más eficiente es el sistema por refrigeración.
Filtración del biogás
Filtración del biogás
Se realiza con filtros de grava o arena donde los sólidos en suspensión (grasas, espumas, material particulado) son retenidos antes de su aspiración en los sopladores de recirculación o alimentación.
En el caso del carbón activado, el carbón regenerado pierde parte de su efectividad en comparación con el original. El uso frecuente de carbón activado hace que esta solución sea aplicable solo en casos en los que existe una concentración muy baja de H2S o para la eliminación de Siloxanos.
Filtración del biogás
Desulfuración del biogás
Cuando los niveles de sulfuro de hidrógeno son altos, es necesario prever sistemas de reducción adicionales, húmedos o secos.
En lo que respecta a los sistemas húmedos, estos pueden asimilarse a los depuradores normalmente utilizados para la depuración de emisiones gaseosas. Estos sistemas deben instalarse antes de la sección de deshumidificación.
Un primer sistema utiliza una reacción química, generalmente en condiciones de presión y temperatura ambiente. El tratamiento consiste en lavar con una solución básica, que neutraliza el H2SO4, un compuesto altamente corrosivo y por tanto peligroso para los sistemas de aprovechamiento, formado por H2S. Una fase posterior de lavado ácido permite neutralizar el exceso de base antes de drenar la solución.
El sistema de desulfuración en seco implica un proceso de tratamiento químico y consiste en hacer pasar el biogás a través de una sustancia adsorbente. Una primera opción consiste en un sistema que utiliza un adsorbente que contiene óxidos de hierro capaz de interactuar con el sulfuro de hidrógeno y capturarlo para separarlo del biogás.
El volumen de la masa desulfurante depende de los siguientes parámetros:
- Concentración de H2S en los gases a tratar
- Presión y temperatura (condiciones normalmente ambientales)
- Velocidad de cruce del gas en la masa adsorbente
- Masa y tiempo de contacto con el gas
- Ciclo de sustitución del adsorbente.
Los dos sistemas se diferencian en que la regeneración del óxido de hierro es más fácil que la del carbón activado.
Un tercer sistema consiste en el uso de un biofiltro en el que existen numerosas especies de microorganismos capaces de degradar los compuestos de azufre. En este caso la depuración del biogás depende principalmente de la porosidad, temperatura, pH, humedad y de la concentración de H2S en fase gaseosa y para activar estas bacterias y es recomengable introducir alrededor de un 5% de aire al sistema.
