El proyecto LIFE METHAMORPHOSIS, de residuos a biometano para el transporte

El sector del transporte es uno de los principales causantes de las emisiones difusas de gases de efecto invernadero establecidas por el Protocolo de Kyoto siendo, aproximadamente, un tercio de las emisiones antropogénicas. El estudio de nuevas tecnologías que permitan reducir las emisiones derivadas del transporte tiene un alto valor estratégico para alcanzar los objetivos de la Unión Europea en relación al cambio climático. Una opción es la producción de biometano para uso vehicular. Con el desarrollo de nuevas tecnologías en este ámbito, no sólo se pude conseguir una disminución de las emisiones del dióxido de carbono, CO2, provenientes de este sector, sino que además, puede contribuir significativamente a mejorar la calidad del aire local, especialmente en áreas densamente pobladas, ya que las emisiones de óxidos de nitrógeno, NOx,  se reducen considerablemente en comparación con otros combustibles fósiles como el diésel.

De esta problemática nace LIFE METHAMORPHOSIS, un proyecto cofinanciado al 60% por la Unión Europea dentro del Programa LIFE, que pretende promover tecnologías innovadoras en materia de medio ambiente y cambio climático. El proyecto, con un presupuesto de más de 3 millones, está formado por un consorcio de empresas privadas y entidades públicas españolas; Aqualia, como coordinador del proyecto; FCC Servicios Ciudadanos S.A.; Naturgy, centro técnico de SEAT S.A.; el Área Metropolitana de Barcelona (AMB); y el Institut Català de l’Energia (ICAEN). 

El proyecto LIFE METHAMORPHOSIS incluye los mismos objetivos que el Programa LIFE, en especial, la mitigación del cambio climático mediante el uso de energía renovable y, en particular, la producción de biometano procedente de plantas de tratamiento de residuos. Así pues, el principal objetivo es recuperar energía del residuo sólido orgánico, tanto municipal como agroindustrial, con el fin de obtener biometano, un combustible sostenible y alternativo. Este biocombustible generado tiene menor ratio de gases de efecto invernadero comparado con otros convencionales como el gasoil o el diésel, por lo que supone una contribución al cambio hacia una movilidad urbana sostenible y el desarrollo de las ciudades del futuro. Además, se trata de una iniciativa que está en línea con las directrices sobre la economía circular que fomenta la Unión Europea. 

Para poder demostrar la viabilidad técnica y económica de la generación y uso del biometano, el proyecto está realizando la demostración a escala industrial de dos sistemas innovadores de tratamiento: el prototipo UMBRELLA y el prototipo METHAGRO. 

ACCIONES DEMOSTRATIVAS

Prototipo UMBRELLA

El prototipo UMBRELLA, gestionado por Aqualia, se ha implementado en una de las plantas de tratamiento de residuos municipales del Área Metropolitana de Barcelona, en el Ecoparc de Montcada i Reixac (Barcelona). Esta planta realiza un tratamiento mecánico biológico a la fracción orgánica seleccionada en origen (FORM) y fracción de rechazo (RESTO) del residuo municipal metropolitano. El ECOPARC de Montcada i Reixac tiene capacidad para tratar 260.000 toneladas anuales de residuos (160.000 t de RESTO y 100.000 t de FORM), y genera 12,6 Millones de m3 de biogás/año.

Debido a las características de la planta y del residuo de entrada, esta infraestructura fue la escogida para instalar el prototipo. El objetivo del UMBRELLA es optimizar energéticamente la depuración de las aguas residuales procedentes del tratamiento de la fracción orgánica seleccionada en origen y tratada en el Ecoparc, mediante la implantación de innovadores procesos anaerobios y autótrofos aplicados en serie: un biorreactor anaerobio de membranas (AnMBR) y el sistema Anammox ELAN® de eliminación autótrofa de nitrógeno.

Por un lado, el sistema AnMBR permite eliminar la materia orgánica del agua residual sin la necesidad de un aporte externo de oxígeno por tratarse de un proceso anaerobio, lo que supone una importante reducción del consumo energético asociado al proceso de tratamiento. Además, permite la recuperación de energía en forma de biogás y se obtiene una notable reducción en la producción de lodos. Por otro lado, el sistema Anammox ELAN®, patentado por Aqualia, substituye al proceso tradicional de nitrificación-desnitrificación para eliminar el nitrógeno. El proceso Anammox ELAN® no requiere de un aporte extra de carbono y permite reducir los costes de aireación ya que el amonio se combina con el nitrito para generar nitrógeno.

Finalmente, el biogás producido es tratado mediante un sistema de membranas y posterior limpieza y afino en la tecnología ABAD Bioenergy®, de absorción-adsorción patentada también por Aqualia. Esta tecnología permite reducir costes de instalación y operación a la vez que se obtiene un biometano de calidad (> 89% CH4) apto para uso vehicular.

Se espera que a finales de septiembre de 2018, el prototipo UMBRELLA sea capaz de generar 1,8 Nm3/h de biometano de calidad.

Prototipo METHAGRO

El prototipo METHAGRO, gestionado por Naturgy, se encuentra en la planta agroindustrial de Porgaporcs, propiedad de Ecobiogás, situada en Vilasana (Lleida). Esta planta trata, aproximadamente, 11.500 t/año de deyecciones porcinas y 4.650 t/año de otros residuos orgánicos, generando más de 1,5 GWh/año.

El prototipo METHAGRO tiene como objetivo permitir y asegurar la reapertura de plantas de tratamiento de purines mediante la adaptación y optimización de tecnologías de upgrading con el fin de reducir impactos ambientales actuales y producir biometano de calidad para uso vehicular. METHAGRO trata el biogás producido en la digestión anaerobia de purines de la planta agroindustrial y de la materia orgánica procedente de desechos de la zona mediante la tecnología de membranas.

El sistema de membranas requiere que el biogás de entrada sea pretratado eliminando la humedad y contaminantes como el sulfuro de hidrógeno, siloxanos y compuestos orgánicos volátiles. El agua es eliminada enfriando el biogás con un refrigerador hasta aproximadamente 5 ºC, mientras que las otras impurezas se eliminan usando un doble filtro de carbón activo. Una vez limpio el biogás, se comprime y entra en el sistema de membranas dónde el dióxido de carbono es permeable y pasa con facilidad, mientras que el metano sigue circulando a través de la membrana. De este modo se obtiene el biometano, un gas enriquecido en metano ([CH4] > 98 %) y apto para uso vehicular e inyección en red de gas natural. Esta tecnología permite trabajar sin la adición de productos químicos y con un uso relativamente bajo de energía. 

En este prototipo se espera llegar a una capacidad de producción de biometano de 170 m3/h.

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