El biogás es un combustible renovable producido a partir de la descomposición de residuos orgánicos. Cuando la materia orgánica, como restos de comida o estiércol tanto humano como animal, se descompone en un ambiente sin oxígeno (anaeróbico), se genera una mezcla de gases llamada biogás. Esta mezcla se compone principalmente de metano y dióxido de carbono.
DIGESTIÓN ANAERÓBICA
Esta decomposition en ausencia de oxígeno (anaeróbica), se conoce también como digestión anaeróbica. Es un proceso completamente natural ¿Has pisado alguna vez en un pantano y te ha olido a huevo podrido? Eso que olías es biogás en crudo, sin filtrar tiene ese característico olor. La digestión anaeróbica es una fermentación natural de restos orgánicos. El estiércol animal, los restos de cocina, las deyecciones humanas o los restos de producción de alimentos son ejemplos de materiales orgánicos que pueden transformarse en biogás si se somete al proceso de digestión anaeróbica. Los el gas generador por esta digestión tiene un alto contenido en metano del biogás (típicamente 65%). Este compuesto es lo que le confiere a este gas su poder calorífico, cuando acercamos una llama, el biogás prende y generar calor durante su combustión. Por esto, el biogás es una fuente de energía de origen renovable.
DESGLOSE BIOLÓGICO
Las protagonistas principales del proceso de digestión anaeróbico son las bacterias anaeróbicas, bacterias que desarrollan su actividad en ausencia de oxígeno. Esta familia de bacterias de divide a su ven en 4 familias en función de la etapa de la digestión que desarrollan:
La primera etapa del proceso de digestión anaeróbica es la etapa de hidrólisis. En esta etapa se rompen los enlaces de las largas cadenas de material orgánico, haciendo accesible el carbono para la siguiente etapa, la acidogénesis.
La acidogénisis, como su nombre denota, es una etapa en al cual se generan ácidos. Las bacterias acidogénicas transforman los azúcares y los aminoácidos en amoniaco, ácidos orgánicos, CO2 y Hidrógeno (H). Este último elementos es vital para la formación de metano, CH4.
La tercera etapa es similar a la segunda,, las bacterias acetogénicas transforman los ácidos orgánicos en ácido acético. Esta etapa permite que las bacterias metalogénicas, las verdaderas protagonistas que participan en la última etapa, pueda generar el metano.
Finalmente, llega la metanogénesis, la etapa donde se genera el metano. Las bacterias metanogénicas, las más lentas y sensibles de todo el proceso, generar el metano y dióxido de carbono, que puede finalmente utilizarse como fuente de energía limpia.
¿QUÉ ES EL BIOGÁS?
En definitiva, el biogás es una mezcla de gases de origen renovable, principalmente metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2), producido a través de la descomposición de material orgánico en ausencia de oxígeno. Prácticamente cualquier material orgánico puede generar biogás. El gas natural, este gas que nos llega a casa a través de una tubería, podría considerarse el primo hermano del biogás, ya que se compone en un 95% de metano. Existen numerosas aplicaciones para el gas natural que podrían reemplazarse por el biogás, ya es el biogás es un combustible renovable, mientras que el gas natural es un combustible fósil.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL BIOGÁS
Como ocurre con cualquier alternativa energética, producir y utilizar biogás tiene ventajas e inconvenientes. Aquí dejamos diferentes consideraciones a tener en cuenta a la hora de invertir en un biodigestor o planta de biogás:
Entre las ventas más comunes de la generación y consumo de biogás, podemos destacar:
Es una fuente de energía renovable y neutra en carbono, lo que significa que al generar el biogás o utilizarlo no estamos emitiendo más CO2 a la atmósfera. De hecho, consumir biogás significa limitar las emisiones de gas metano que pudieran generar nuestros residuos, al tiempo que evitamos el uso de combustibles no renovables que sí liberan CO2 a la atmósfera.
Como mencionábamos en el párrafo anterior, hacer uso de nuestros residuos en vez de enviarlos a vertedero supone fomentar modelos de economía circular, donde el residuo pasa a tener un impacto positivo en el medio ambiente y la economía de los consumidores.
Al tratar el estiércol animal de una forma adecua, estamos evitando no solo emisiones de gas metano a la atmósfera, también estamos protegiendo nuestros acuíferos al evitar que los nitratos del estiércol acaben contaminando posibles almacenes de agua subterránea.
Entre los inconvenientes de utilizar biogás como nuestra única fuente de energía:
La digestión anaeróbica es un proceso natural difícil de controlar, por lo tanto es también difícil conocer con total precisión qué producción se biogás tendrá una biodigestor y planta de biogás.
La actividad bacteriana que se desarrolla dentro de un biodigestor o planta de biogás se mantiene activa dentro de una rangos de temperatura. En climas extremos sin posibilidad de suministrar calor al equipo, es posible que la digestión anaeróbica se ralentice o incluso llegue a pararse.
¿QUÉ TIPOS DE RESIDUOS PUEDEN PRODUCIR BIOGÁS?
Cualquier material orgánico puede utilizarte para generar biogás. Desde los restos de cocina, restos vegetales, estiércol animal, aguas residuales, etc. Como ejemplos contrapuestos podemos encontrar la hoja de chumbera, un tipo de cactus, la cual genera mucho biogas por kilogramo (220L de biogás por kg de hoja de chumbera). En el otro extremo tenemos residuos como el estiércol de vaca que, al estar ya digerido, genera mucha menos cantidad de biogás (50L de biogás por kg de estiércol).
¿ES EL BIOGÁS REALMENTE SOSTENIBLE?
El biogás es efectivamente una magnifica fuente de energía renovable, su generación y consumo evitan que usemos combustibles fósiles cuyo uso daña el medio ambiente. El biogás se genera a partir de materia orgánica, como por ejemplo un tomate. Esta materia ha fijado previamente CO2 de la atmósfera durante su crecimiento, por lo que podemos decir que el biogás es un combustible neutro en carbono. Dicho de otra forma, al quemar biogás se mantiene un equilibrio entre el carbono liberado y el carbono absorbido por la materia a partir de la cual se generó ese mismo el biogás.
IMPACTO AMBIENTAL EN LA GENERACIÓN DE BIOGÁS
La producción de biogás es un proceso natural que se genera en numerosos escenarios de la vida cotidiana, como en el fondo de un pantano, donde los retos vegetales se descomponen en ausencia de oxígeno generando biogás. Al hacer uso de este proceso natural se ayudanda a:
Reducir la emisión de gases de efecto invernadero (metano) que generan los residuos orgánicos, además de garantizar una gestiona eficiente de dichos residuos y favorecer entornos saludables.
Reducir nuestra dependencia energética de combustibles de origen no renovable mientras garantizamos un acceso a la energía local e independiente.
La producción de biogás se basa en el elegante principio natural de transformar residuos en recursos. Al generar biogás estamos evitando el impacto contaminante que tendría el residuos en un vertedero, estamos haciendo uso de un proceso natural sin insumos químicos y además, estamos generando un ahorro económico y energéticos mientras reducimos el impacto ambiental de nuestra actividad diaria.
Por otro lado, con la generación de biogás estamos reduciendo la extracción de combustibles fósiles que liberan CO2 capturado durante siglos a la atmósfera, al tiempo que evitamos la emisión de gas metano. Al capturar este gas metano y usarlo como combustible haciéndolo arder, estamos no solo generando energía sino también reduciendo el impacto ambiental de este gas 25 veces. En vez de liberar metano, liberamos dióxido de carbono, 25 veces menos contaminante que el metano. En otras palabras, cuando tratamos una cáscara de plátano en un biodigestor o planta de biogás, estamos reduciendo nuestro impacto ambiental 25 veces.
DIGESTORES Y PLANTAS DE BIOGÁS
Los biodigestor o plantas de biogás son equipos diseñados para albergar esta digestión anaeróbica, generando un ambiente sin oxígeno donde las bacterias tengan un entorno adecuado para la producción de biogás. Los elementos comunes a todos los diseños de biodigestores o plantas de biogás son: una cámara de carga o embudo de alimentación por donde introduzco el residuo, un reactor donde se produce la digestión anaeróbica, un cámara de descarga o salida de fertilizante por donde rebosa el efluente, un depósito de biogás donde acumulamos el gas generado y un punto de consumo del biogás, como un fogón o generador de biogás para convertir este combustible en electricidad.
Los diseños de estos elementos pueden variar en función de las condiciones de tratamiento que se quieren generar, el tipo de residuo que se va a tratar y sobre todo la cantidad de residuos que se van a gestionar. Existen reactores tubulares, cilíndricos, mecanizados con agitadores y calentadores, segmentados por etapas de digestión, etc. estas variaciones generan que un equipo sea más efectivo a la hora de tratar un tipo de residuo concreto.
FERTILIZANTE ORGÁNICO
En un biodigestor o planta de biogás, los compuestos orgánicos se descomponen en un medio totalmente líquido (bajo el agua). Por ellos, los macro y micronutrientes que no se transforman en biogás se disuelven en el agua pasando a formar parte de segundo subproducto de la digestión anaeróbica, el fertilizante orgánico. Cada vez que introducimos un kilogramo de residuos por la cámara o embudo de alimentación, rebosará por la salida de fertilizante un litro de fertilizante orgánico listo para aplicar en cultivos y plantas ornamentales, mejorando su salud y aspecto.
HISTORIA DEL BIOGÁS
Como hemos comentado, la digestión anaeróbica y producción de biogás es un proceso que ocurre de forma natural en numerosos procesos. Las bacterias responsable de descomponer el material orgánicos y generar biogás son algunos de lor organismos multicelulares más antiguos de la Tierra. El inicio del uso del biogás por parte del ser humano es, por supuesto, un evento no tan antiguo como el desarrollo de las primeras bacterias anaeróbicas. Existen indicios de que los asirios y los persas, en los siglos X y XVI, fueron de los primeros en hacer uso de esta fuente de energía. China e India son los dos países con registros más antiguos en el uso de plantas de biogás. China por ejemplo, durante en el sigo XIV, regaló a a sus ciudadanos del ámbito rural un biodigestor y una pareja de cerdos para garantizar este población tuvieran alimento y energía para calentarse y cocinar. El uso de plantas de biogás a nivel industrial se ha venido desarrollando desde el siglo pasado con un crecimiento constante.
Adentrándonos en la historia científica del biogás, durante el siglo XVIII, el químico Jan Baptise van Helmont dejó claro que la descomposición de la materia orgánica generaba un gas combustible. Pocos años después, John Dalton y Humphrey Davy clarificaron que ese gas con poder calorífico era metano. La primera planta de biogás de un tamaño considerable se ubica en Bombay en el año 1859. En 1898, Reino Unido transformaba sus aguas residuales en biogás, el cual utilizaban para iluminar farolas. Durante el XIX, la digestión anaeróbica se utilizó principalmente para tratar aguas residuales a nivel municipal. Durante la década de 1970, el precio de los combustibles subió y eso favoreció la instalación de más plantas de biogás industriales.
Actualmente, con la crisis del gas y la necesidad de encontrar fuentes de energía sostenibles que ayuden a frenar el cambio climático, los biodigestores y plantas de biogás de pequeña escala se han vuelto más populares. El uso de esta tecnología a un escala menor que la industrial ha demostrado ser más eficiente en relación al proceso de reciclaje. esto de debe a que en las macro plantas de biogás, al estar desvinculado el punto de generación de residuos con su punto de gestión, la pureza de el material orgánico es deficiente. En el residuo a tratar se encuentran numerosos residuos inorgánicos, como plásticos o metales, que dificultan el proceso de reciclaje y hacen inútil el fertilizante de salida por incorporar materiales que podrían deteriorar la calidad del suelo. A medida que los vertederos se colmatan y que Europa aplica normativas más restrictivas en relación a la gestión de residuos, las plantas de biogás van adquiriendo más y más peso como solución tanto energética como ambiental.
USOS DEL BIOGÁS
El biogás, como cualquier otro gas, tiene diversas aplicaciones como fuente de energía. Podemos utilizarlo para cocinar, este sería el uso más directo y sencillo. También podemos conectarlo a un calentador de agua o caldera para calentar el agua de nuestra vivienda o negocio y ahorrar en calefacción y agua caliente sanitaria. Otro de sus usos es la generación de electricidad, el biogás puede conectarse a un generador para producir electricidad para nuestra vivienda o negocio. Por último, otro los usos que podemos darle al biogás es como combustible para nuestro vehículo. Igual que muchos medios de transporte hacen uso del gas natural o gas licuado de petróleo (GLP), también el biogás puede ser el combustible que impulse nuestro vehículo. Por ejemplo, en Suecia, muchos coches y autobuses funcionan con biogás refinado. Este país produce su biogás principalmente a partir de aguas residuales y restos orgánicos domiciliares.
Otro ejemplo de uso del biogás a una escala más industrial es la fábrica First Milk. Se trata de una de las fábricas de queso más grandes del Reino Unido, la cual ha construido una planta de biogás para procesar los restos lácteos que genera y convertirlos en biometano. El biometano es metano refinado, con menos cantidad de CO2, apto para inyectarse a la red de gas natural.
SISTEMAS DE BIOGÁS A PEQUEÑA ESCALA
El término biodigestores es el que se utiliza para definir equipos de biogás de escala doméstica o pequeña escala. Antiguamente, el uso de biodigestor estaba localizado principalmente en India y China. Sin embargo, con el nuevo paradigma energético y crisis climática, la demanda de esta solución crece. La sociedad es cada vez más consciente de la necesidad de tratar de forma sostenible su basura orgánica y consumir energía renovable.
Los biodigestor convencionales, ubicado sobre todo en India y China están diseñados en su mayoría para tratar estiércol animal. El contexto donde se ubican son mayoritariamente ámbitos rurales donde el acceso a la energía es complicado o inestable y donde se dispone de animales y por consiguiente hay estiércol en abundancia. En muchos países, el uso de los biodigestores esta financiado e impulsado por el gobierno. Es una herramienta excepcional para garantizar el acceso a energía limpia en zona de bajos recursos, previene la deforestación al desplazar la quema de leña para pasar a consumir biogás, favorece una calidad del aire adecuada dentro de las viviendas y además genera fertilizante para promover la agricultura local y sostenible.
En Africa, se han generado modelos de negocio entorno a la instalación de biodigestores, donde los propietarios venden biogás y fertilizante a los usuarios que traen el residuos.
EL FUTURO DEL BIOGÁS
Con el nuevo contexto climático y la subida de precios de la energía, el biogás se está volviendo una solución más que recurrente para diferentes tipos de usuarios. Desde familias que buscan ahorrar en gas mientras hacen su vivienda más autosostenible, hasta negocios que evitan el pago de tasas por gestión de residuos mientras producen gas para sus procesos. El biogás ya no es una solución únicamente para el ámbito industrial, la necesidad de nuevas formas de energía para todo tipo de usuarios a permitido que esta tecnología penetre mercados de usuarios que nunca antes habían podido plantearse generar su propio gas. El biogás para autoconsumo, como ocurrió con las placas solares hace 50 años, en una tecnología con muchísimo potencial que ha llegado para quedarse.
CONCLUSIÓN
En conclusión, el biogás supone una solución de alto potencial para algunos de los desafíos climáticos y energéticos más importantes actualmente. Al generar nuestro propio biogás, estamos ayudando a construir un futuro sostenible con acceso a una fuente de energía limpia e independiente.
Desde Miogas apostamos por la energía renovable y la independencia energética. Si quieres aprender más sobre cómo generar tu propio biogás no dudes en llamarnos para que te expliquemos cómo:
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