El biometano es uno de los denominados “gases renovables”. Se trata de un equivalente al gas natural tradicional, pero proviene generalmente de residuos orgánicos (aguas residuales, residuos alimentarios, agrícolas o ganaderos) que se transforman mediante procesos biológicos. Está llamado a jugar un papel clave en la descarbonización de diversos sectores y está despertando interés en el transporte marítimo.
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Índice
1-Los fundamentos: Biogás y Biometano
El biogás es una mezcla de gases compuesta principalmente por metano (CH4), dióxido de carbono (CO2) y algunos otros compuestos minoritarios entre los que suele encontrarse el sulfuro de hidrógeno (H2S). El biogás se genera de manera natural mediante un proceso biológico llamado digestión anaerobia, que llevan microorganismos conocidos como archaea en condiciones de ausencia de oxígeno. Como ejemplo, este proceso se da de manera natural en los fondos de lagos o pantanos, donde no llega prácticamente oxígeno. Allí estos microorganismos encuentran las condiciones adecuadas para vivir, y degradan la materia orgánica que se hunde en el lago (restos de plantas, animales…), transformándola en biogás. Tanto es así que tradicionalmente se ha conocido al biogás como “gas de pantano” (swamp gas en inglés) y es habitual que burbujee hacia la superficie en estos entornos. Una planta de biogás no es más que un entorno artificial controlado en el que se generan las condiciones adecuadas para que este proceso natural se lleve a cabo de la manera más eficiente posible. Los microorganismos se alimentan con los residuos como fuente de materia orgánica y el biogás generado se captura para su aprovechamiento.
El compuesto que nos interesa en el biogás es el metano, que normalmente supone entre un 50% y un 65% del volumen total del biogás. El metano es exactamente la misma molécula que compone mayoritariamente el gas natural fósil tradicional, que llega a nuestros hogares para utilizarse en calefacción, que se consume en industrias y que se utiliza como combustible en vehículos. Por tanto, si conseguimos eliminar el CO2 y cualquier otro componente no deseado presente en el biogás, obtendremos el biometano que no es más que metano purificado obtenido a partir de biogás. Se trata, por tanto, de un combustible equivalente al gas natural, pero de origen renovable ya que proviene de residuos: al quemarse no introduce nuevo CO2 en el ciclo biogeoquímico del carbono (porque ese CO2 ya se encontraba de manera natural en la materia orgánica degradada y podrá volver a absorberse desde la atmósfera por parte de las plantas; a diferencia de los combustibles fósiles, que introducen nuevo CO2 en el ciclo ya que su carbono llevaba enterrado millones de años bajo la corteza terrestre). Además, el biometano presenta la gran ventaja de poder aprovechar toda la infraestructura de gas natural existente para su transporte, distribución, aprovechamiento…
Planta de Biogás
2. Características del Biometano y Tecnologías de “Upgrading”.
El proceso por el cual se elimina el CO2 y otros componente no deseado en el biogás se conoce en el sector como “upgrading” o enriquecimiento. Para ser considerado biometano el contenido de metano en el gas debe alcanzar una concentración que varía en función del uso final (inyección en red o combustible vehicular) y de la normativa vigente en los diferentes países. En general, el biometano debe purificarse hasta alcanzar un contenido en metano superior al 95%.
En este momento, en España, la calidad de los gases no convencionales para su aplicación en inyección en red están determinadas por la Disposición 14557 del BOE núm. 256 de Octubre de 2018[1]. Los requerimientos principales son (en % en volumen) un mínimo de 90% de metano, un máximo del 2% de CO2, un máximo del 2% del CO y un máximo del 5% de hidrógeno. Además, para la inyección de biogás en redes de transporte, el contenido máximo de O2 será de 0,3% y para su inyección en redes de distribución el contenido máximo de O2 será del 1%.
2.1-Tecnologías de Upgrading de Biogas a Metano
Comercialmente existen diversas tecnologías de upgrading de biogás a biometano basadas en procesos físico-químicos. Las más comunes son:
- Scrubber (lavador) de aminas: absorción de CO2 del biogás en una solución de aminas, donde reacciona químicamente. Después, el CO2 se desorbe en un stripping.
- Adsorción (más conocida como Pressure Swing Adsorption, PSA): retención del CO2 en un lecho adsorbente mediante un aumento de la presión. Tras esta etapa, el adsorbente se regenera mediante una reducción de la presión y lavado con gas inerte.
- Separación por membrana: el biogás se presuriza y se introduce en un módulo de membrana. El CO2 y otros componentes no deseados se filtran a través de la membrana selectiva, dejando una corriente de metano purificado.
- Scrubber de agua: absorción del CO2 en una solución de agua en un scrubber. Después, el CO2 se desorbe en un tanque de regasificación y el agua se vuelve a regenerar con aire en un stripping.
- Scrubber orgánico: similar a los scrubber de agua, pero en este caso el fluido que absorbe el CO2 es una solución de disolvente orgánico.
Si quieres saber más sobre Scrubbers, puedes consultar el siguiente artículo: Normativa, Tecnologías y Modificaciones para Reducir las Emisiones de SOx y NOx a la Atmósfera.
En general se trata de tecnologías establecidas, fiables y bien conocidas en el mercado, cuyas mayores desventajas se encuentran en su consumo de energía para presurizar el gas para su purificación, y en algunos casos el gasto de agua o consumibles (aminas, sustitución de lechos adsorbentes…). En general, el coste del upgrading está entre 9 y 20 €/MWh (tomando como referencia la energía contenida en el biometano generado), a los que hay que sumar costes entre 6 y 75€/MWh para producir el biogás dependiendo del residuo y la tecnología utilizada y entre 2 y 20€/MWh para la inyección en red del biometano [2].
La suma de todos estos costes determina el coste total del biometano, presentando una alta variabilidad y haciendo que, en ciertos casos, no logre ser competitivo (a nivel puramente económico) frente al gas natural tradicional. Sin embargo, en la actualidad, existen numerosas innovaciones destinadas a mejorar la competitividad del biometano. Además, teniendo en cuenta sus beneficios medioambientales, el biometano está siendo apoyado como un vector clave para la transición energética, especialmente útil para la descarbonización de sectores donde la electrificación es más complicada o tardará más tiempo en desarrollarse.
- [1] Resolución de 8 de octubre de 2018, de la Dirección General de Política Energética y Minas, por la que se modifican las normas de gestión técnica del sistema NGTS-06, NGTS-07 y los protocolos de detalle PD-01 y PD-02. LINK
- [2] Los gases renovables, un vector energético emergente. Xavier Flotats – Naturgy 2020
3. Situación Actual del Mercado del Biometano.
Europa es líder a nivel mundial en producción de biometano. Según los datos más actualizados publicados por la European Biogas Association, en 2018 existían en Europa 610 plantas de producción de biometano (15 más que el año anterior). De ellas, un 43% están conectadas a la red de transporte o distribución de gas natural [3]. Los países que lideran el ranking son Alemania (195 plantas de biometano), Reino Unido (92 plantas) y Francia (44 plantas). Europa concentra aproximadamente el 75% del mercado mundial del biometano, un mercado que se encuentra en pleno crecimiento y que a nivel mundial se espera que pueda superar los 3.000 Millones de US$ en 2024 [4].
En España, el sector del biometano se encuentra aún por desarrollar, con una presencia testimonial. Tan solo dos plantas producen biometano a nivel industrial, ambas en la comunidad de Madrid: Valdemingómez (asociada al centro de tratamiento de residuos urbanos) y Butarque (asociada a la planta de tratamiento de aguas residuales de Leganés). Sin embargo, todos los indicadores apuntan a España como un país con un enorme potencial para la producción de este gas renovable debido a la disponibilidad de residuos provenientes de ganadería [5].
- [1] European Commission 2018: A spatial analysis of biogas potential from manure in Europe.
- [2] Los gases renovables, un vector energético emergente. Xavier Flotats – Naturgy 2020
- [3] European Biogas Association – Annual Report 2019.
- [4] Future Markets Insight: Biogas Market-Global Industry Analysis 2016-2026. Market US: Global Biogas Market trends and forecast 2019-2028, 2019.
- [5] European Commission 2018: A spatial analysis of biogas potential from manure in Europe.
4. El Interés en el Sector Marítimo.
En los últimos tiempos el gas natural está cobrando cada vez más importancia como una vía para reducir emisiones contaminantes en el transporte marítimo: tanto las referentes a gases de efecto invernadero (CO2) como las que afectan a la calidad del aire (como los óxidos de nitrógeno y las partículas). Como ejemplo podemos citar la apuesta por este combustible de la naviera Balearia, que tiene previsto tener 9 buques propulsados por gas natural operando en 2021 y está realizando avances importantes en operaciones de bunkering.[1]
Un paso más hacia la sostenibilidad en el sector marítimo será sustituir el gas natural por biometano, proveniente de residuos, y que contribuirá aún más a la descarbonización minimizando las emisiones netas de CO2 como explicábamos anteriormente. Entonces, ¿es posible mover un buque con biometano, de manera sostenible y menores emisiones netas de CO2? Lo es, y existen lugares en los que ya apreciamos movimientos en el mercado en este sentido:
- En 2019, la compañía Noruega de curceros Hurtigruten firmó un acuerdo con la compañía de biogás Biokraft para el suministro de biometano licuado (Bio-GNL) por un periodo de 7,5 años. Hurtigruten espera sustituir los motores convencionales de al menos 6 de sus barcos por motores que funcionan con biometano y baterías eléctricas hasta 2021[2].
- En marzo de 2020, la compañía energética Gasum, que opera en Noruega, Suecia y Finalndia, firmó un acuerdo con la empresa Preem (la mayor empresa petrolera y de combustibles sueca), para suministrar a sus buques una nueva mezcla de combustible compuesta por gas natural licuado (GNL) con un 10% de biometano licuado (Bio-GNL)[3].
- En junio de este mismo año, la metalúrgica finlandesa SSAB Raahe también ha realizado pruebas con biometano licuado suministrado por Gasum para sus buques de transporte marítimo[4].
Por tanto es innegable el potencial y el interés en aplicar el biometano al sector marítimo. Los países nórdicos están tomando claramente la delantera en este sentido.
[1] https://www.balearia.com/es/sala-prensa/notas-prensa/el-ferry-bahama-mama-de-balearia-realiza-el-primer-bunkering-de-gnl-en-puerto-de-denia
[2] https://www.biokraft.no/press-release-hurtigruten-partners-with-biokraft-in-record-breaking-biogas-deal/
[3] https://www.gasum.com/en/About-gasum/for-the-media/News/2020/gasum-to-supply-preem-with-renewable-maritime-fuel/
[4] https://www.bioenergy-news.com/news/finnish-firms-testing-liquefied-biogas-as-shipping-fuel/
5. Trovant Technology y la tecnología UBI (Upgrading Biológico Integral).
Trovant Technology es una empresa dedicada al desarrollo y la aplicación de tecnologías ambientales de base biológica, especializada en la transformación de residuos orgánicos (líquidos, sólidos o gaseosos) de diferentes fuentes (agricultura, ganadería, residuos sólidos urbanos o aguas residuales, industria agroalimentaria) en productos de valor añadido.
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