Valorización del biogás mediante el proceso de metanación biológica del CO2

Abstract

Como resultado del proceso de digestión anaerobia (DA) se obtiene un biogás con una composición de aproximadamente un 50-75% de CH4 y un 25-45% de CO2. Sin embargo, este biogás debe ser sometido a un tratamiento para alcanzar un contenido superior al 90% de CH4 e inferior al 2% de CO2 para su inyección en la red nacional o para su uso como biocombustible. Actualmente, las tecnologías de valorización del biogás que más se emplean son las basadas en los procesos fisicoquímicos de absorción, adsorción, separación por membranas y separación criogénica,; que a pesar de obtener altos porcentajes de CH4 (superior al 95%), presentan inconvenientes como la emisión de CO2 a la atmósfera, la pérdida del contenido de CH4, así como un gasto energético elevado. Una alternativa a estos tratamientos es el proceso de metanación biológica del CO2, la cual se basa en el empleo de microorganismos autótrofos que utilizan el CO2 como fuente de carbono y el H2 exógeno como fuente de energía para su conversión a CH4, según la ecuación de Sabatier. Este trabajo tiene como objetivo ofrecer una visión general de conceptos y estudios relacionados con la biometanación y describir los principales parámetros de operación del proceso como: la relación H2:CO2, temperatura, pH, presión de operación, contenido de nutrientes, coeficiente de transferencia, etc. Asimismo se presentan las ventajas y desventajas de los distintos modos de operación (ex situ, in situ, híbrido). Finalmente se establece una propuesta de experimentación para evaluar el proceso de metanación biológica del biogás en modo in situ a partir de la digestión anaerobia de lodos de depuradora. En este ensayo se pretende analizar el efecto del aumento de la carga orgánica, acompañado de un incremento de la presión de operación, en la transferencia de H2 de la fase gaseosa a la líquida para aumentar el porcentaje de conversión de CO2 y también sobre el propio proceso de degradación del sustrato.