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¿Cómo funciona?

Flujo de Digestión Anaeróbica - ERGlobal

La digestión anaeróbica es un proceso biológico que implica la descomposición de la materia orgánica en ausencia de oxígeno. Se utiliza habitualmente para tratar y gestionar diversos tipos de residuos orgánicos, como residuos agrícolas, residuos alimentarios y lodos de depuradora, y al mismo tiempo generar energía renovable en forma de biogás. El proceso de digestión anaeróbica suele tener lugar en un tanque sellado llamado digestor o reactor anaeróbico.

Pasos principales del proceso:

Materia prima

Los desechos orgánicos se recogen y se preparan para su digestión. El proceso puede incluir la trituración y molienda para aumentar la superficie de la materia prima y, de esta manera, promover una mayor digestión microbiana. En situaciones específicas, se pueden utilizar tratamientos adicionales, como la hidrolización térmica, para mejorar el rendimiento de biogás de la materia orgánica.
Digestión Anaeróbica - ERGlobal
Mezcla de materia prima - ERGlobal

Cargado

La materia prima, que puede ser una sola o una mezcla de diferentes materiales orgánicos, se introduce diariamente en el digestor para mantener un rendimiento de biogás constante. El tiempo de retención –el tiempo medio de permanencia del material en el digestor– varía según la composición del sustrato, pero suele oscilar entre 25 y 35 días.

La digestión anaeróbica.

Veámoslo desde un punto de vista “bioquímico”:

El digestor está sellado para crear un ambiente libre de oxígeno, lo cual es crucial ya que promueve el crecimiento de microorganismos anaeróbicos que llevan a cabo el proceso de digestión. La actividad microbiana se puede dividir en cuatro etapas: hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis.

En la etapa hidrolítica, los compuestos orgánicos complejos se descomponen en compuestos más simples, donde las moléculas grandes como proteínas, carbohidratos y grasas se convierten en compuestos más pequeños como azúcares, aminoácidos y ácidos grasos.

Los productos de la hidrólisis son descompuestos aún más por bacterias acidogénicas que convierten los compuestos más simples en ácidos grasos volátiles (AGV) como el ácido acético, el ácido propiónico y el ácido butírico.

En la etapa de acetogénesis, las bacterias acetogénicas convierten los AGV en ácido acético, hidrógeno y dióxido de carbono.
En la última fase del proceso, el ácido acético, el hidrógeno y el dióxido de carbono se convierten en metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2) por acción de microbios metanogénicos.
Biogás - ERGlobal

Biogás y biometano

Por lo general, el contenido de metano en el biogás oscila entre el 55 y el 65 %, y el de CO2 entre el 45 y el 35 %. Es posible encontrar otros gases en trazas, como vapor de agua y sulfuro de hidrógeno (H2S).Este residuo debe eliminarse gracias a un proceso de purificación preliminar. El biogás purificado obtenido de ese proceso se puede utilizar para generar electricidad y calor.El biogás se puede mejorar aún más mediante diferentes métodos para lograr un gas con un mayor contenido de metano (>95 %). Ese producto se llama biometano y se puede utilizar no solo para los fines ya mencionados, sino también como biocombustible.

Las principales tecnologías de valorización del biogás:

El lavado con agua es un método de mejora del biogás simple y rentable. El biogás crudo pasa a través de una columna o torre llena de agua, donde las impurezas como el sulfuro de hidrógeno (H2S), el dióxido de carbono (CO2) y otros contaminantes son absorbidos por el agua. A continuación se recoge el biogás purificado, compuesto principalmente de metano (CH4).
PSA es una tecnología de mejora del biogás ampliamente utilizada. Utiliza materiales adsorbentes, como carbón activado o zeolitas, para adsorber selectivamente CO2 y otras impurezas a alta presión. Las impurezas se liberan posteriormente al reducir la presión, dejando una corriente de gas purificada rica en metano.
La separación por membranas implica el uso de membranas semipermeables para separar el CO2 y las impurezas del biogás. Las membranas permiten el paso de moléculas de metano más pequeñas, mientras que el CO2 y otros contaminantes de mayor tamaño quedan retenidos. Este proceso puede realizarse a presión ambiental o elevada.
PSM es una combinación de tecnologías de adsorción por oscilación de presión y separación por membrana. Utiliza membranas selectivas para separar el CO2 y las impurezas del biogás y luego aplica adsorción por cambio de presión para eliminar las impurezas capturadas de las membranas. Este enfoque híbrido puede lograr metano de alta pureza.
La depuración de aminas es un proceso de absorción química que utiliza aminas, como la monoetanolamina (MEA), para capturar selectivamente el CO2 del biogás. El biogás crudo pasa a través de una solución de amina, donde el CO2 reacciona con la amina para formar un compuesto estable. El biogás restante, enriquecido con metano, se separa de la solución de amina rica en CO2. El CO2 se puede liberar de la amina a través de un proceso de desorción, regenerando la amina para su reutilización.

La separación criogénica implica enfriar el biogás a temperaturas muy bajas, normalmente por debajo de -256 °F, lo que hace que el CO2 y otras impurezas se condensen y se separen del metano. Luego se puede recolectar el gas metano purificado, mientras que el CO2 separado normalmente se ventila o se captura para usos posteriores.

Éstos son sólo algunos ejemplos de tecnologías de mejora del biogás. Cada método tiene sus propias ventajas y consideraciones, como requisitos de energía, costos de capital, escalabilidad y objetivos específicos de calidad del gas. La elección de la tecnología depende de factores como la composición del biogás crudo, los niveles de pureza deseados, la escala del proyecto y la viabilidad económica.

Tratamiento de la Digestión - ERGlobal

El tratamiento de digestión:

El material residual que queda después de la digestión, conocido como digestato, puede utilizarse como fertilizante rico en nutrientes para fines agrícolas o someterse a un procesamiento adicional para reducir su volumen o mejorar la recuperación de los nutrientes. Dada la composición química de esta corriente, un tratamiento común consiste en transformar el amoniaco en otros componentes mediante el uso de tanques de desnitrificación-nitrificación. Este proceso es seguido por un procedimiento de ultrafiltración, para separar los lodos del agua purificada. Se podría realizar un tratamiento adicional al agua purificada para permitir su reutilización (es decir, ósmosis inversa) y obtener una corriente rica en nutrientes (es decir, evaporación).

¿Por qué elegir la digestión anaeróbica?

Porque juega un papel importante en la economía circular y en las prácticas sostenibles de gestión de residuos.

Producción de energía renovable

Reciclaje de nutrientes

Gestión de residuos

Reducción de gases de efecto invernadero

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