Función de la planta de biogás
Estados Unidos produce más de 70 millones de toneladas de residuos orgánicos cada año. Si bien la reducción en origen y la alimentación de los hambrientos son prioridades necesarias para reducir los residuos alimentarios innecesarios, los residuos orgánicos son numerosos y se extienden a fuentes no comestibles, como el estiércol del ganado, los residuos agrícolas, las aguas residuales y los residuos alimentarios no comestibles. Cuando estos residuos se gestionan de forma inadecuada, suponen un riesgo importante para el medio ambiente y la salud pública. Los patógenos, los productos químicos, los antibióticos y los nutrientes presentes en los residuos pueden contaminar las aguas superficiales y subterráneas a través de la escorrentía o la lixiviación en los suelos. El exceso de nutrientes provoca la proliferación de algas, daña la vida silvestre e infecta el agua potable. El agua potable con altos niveles de nitratos está relacionada con el hipertiroidismo y el síndrome del bebé azul. Las empresas municipales de suministro de agua tratan el agua potable para eliminar los nitratos, pero es costoso hacerlo.
Los residuos orgánicos también generan grandes cantidades de metano al descomponerse. El metano es un potente gas de efecto invernadero que atrapa el calor en la atmósfera con más eficacia que el dióxido de carbono. A igualdad de cantidades de metano y dióxido de carbono, el metano absorberá 86 veces más calor en 20 años que el dióxido de carbono. Para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y el riesgo de contaminación de los cursos de agua, se pueden eliminar los residuos orgánicos y utilizarlos para producir biogás, una fuente de energía renovable. Al desplazar a los combustibles fósiles, el biogás genera una mayor reducción de las emisiones, lo que a veces da lugar a sistemas de carbono negativo. A pesar de los numerosos beneficios potenciales de la utilización de residuos orgánicos, como la protección del medio ambiente, la inversión y la creación de empleo, en Estados Unidos sólo hay actualmente 2.200 sistemas de biogás en funcionamiento, lo que representa menos del 20% del potencial total.
Definición de energía de la biomasa
El biogás es una mezcla de metano, CO2 y pequeñas cantidades de otros gases producidos por la digestión anaeróbica de la materia orgánica en un entorno sin oxígeno. La composición exacta del biogás depende del tipo de materia prima y de la vía de producción, que incluye las siguientes tecnologías principales: El contenido de metano del biogás suele oscilar entre el 45% y el 75% en volumen, siendo la mayor parte del resto CO2. Esta variación significa que el contenido energético del biogás puede variar; el valor calorífico inferior (VCI) está entre 16 megajulios por metro cúbico (MJ/m3) y 28 MJ/m3. El biogás puede utilizarse directamente para producir electricidad y calor o como fuente de energía para cocinar. El biometano (también conocido como “gas natural renovable”) es una fuente casi pura de metano que se produce mediante la “mejora” del biogás (un proceso que elimina el CO2 y otros contaminantes presentes en el biogás) o mediante la gasificación de la biomasa sólida seguida de la metanización: el biometano tiene un VIL de unos 36 MJ/m3. Es indistinguible del gas natural, por lo que puede utilizarse sin necesidad de modificar la infraestructura de transporte y distribución ni los equipos del usuario final, y es totalmente compatible con el uso de vehículos de gas natural.
Ventajas e inconvenientes de la energía del biogás
El biogás es un gas rico en energía producido por la descomposición anaeróbica o la conversión termoquímica de la biomasa. El biogás está compuesto principalmente por metano (CH4), el mismo compuesto del gas natural, y dióxido de carbono (CO2). El contenido de metano del biogás bruto (sin tratar) puede variar entre el 40% y el 60%, y el CO2 constituye la mayor parte del resto, junto con pequeñas cantidades de vapor de agua y otros gases. El biogás puede quemarse directamente como combustible o tratarse para eliminar el CO2 y otros gases para utilizarlo como el gas natural. El biogás tratado puede denominarse gas natural renovable o biometano.
La descomposición anaeróbica de la biomasa se produce cuando las bacterias anaeróbicas -bacterias que viven sin la presencia de oxígeno libre- comen y descomponen, o digieren, la biomasa y producen biogás. Las bacterias anaerobias se encuentran de forma natural en los suelos, en las masas de agua, como los pantanos y los lagos, y en el tracto digestivo de los seres humanos y los animales. El biogás se forma en los vertederos de residuos sólidos municipales y en las balsas de estiércol del ganado, y puede recogerse en ellos. El biogás también puede producirse en condiciones controladas en tanques especiales llamados digestores anaeróbicos. El material que queda tras la digestión anaeróbica se llama digestato, que es rico en nutrientes y puede utilizarse como fertilizante.
Producción de biogás
El biogás contiene entre un 40% y un 60% de metano, un biocombustible de llama azul intenso que produce energía. El biogás se utiliza como combustible en la generación de electricidad, se procesa posteriormente para producir biometano (uso como combustible para automóviles), y el subproducto digestato para ser utilizado como fertilizante.
Los materiales orgánicos proceden de plantas, animales y seres humanos. Las materias primas pueden reproducirse, lo que convierte al biogás en una fuente de energía verde. También disminuye el impacto perjudicial y la eliminación inadecuada de los residuos.
En lugar de dejar que los residuos se pudran en los vertederos, es más ventajoso utilizarlos y convertirlos en biogás. Se reduce el riesgo medioambiental debido a la menor producción de metano, dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero. Los residuos se convierten en energía que se utiliza para la electricidad, la calefacción, la cocina y como abono.
El estiércol de los animales, los residuos alimentarios, las aguas residuales y los residuos de las cosechas son residuos producidos por los seres humanos y los animales. Estos residuos pueden ser perjudiciales si no se procesan correctamente. Al convertir estos residuos orgánicos en biogás, los residuos se convierten en algo más útil. Los desechos se convierten en biogás para uso de electricidad y calefacción, gas natural para automóviles y para cocinar, y digestato como fertilizante.