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TRATAMIENTO DEL
BIOGÁS
El biogas es una mezcla de
gases obtenidos por fermentación anaerobia de la materia orgánica y está
compuesto de CO2 y CH4 con vapor de agua (generalmente saturado
de vapor a la salida del digestor) y trazas de otros compuestos como el SH2,
N2, siloxanos,
hidrocarburos halogenados así como partículas y espumas.
Para su utilización como combustible o primera
materia para la fabricación de productos químicos (etanol, hidrógeno…) es
necesario proceder a su depuración para eliminar los componentes que pueden
disminuir el rendimiento o causar inconvenientes en la aplicación.
Así, por ejemplo, el vapor de agua y el CO2
disminuyen el poder calorífico del biogás, y además, si condensa el vapor de
agua se pueden formar compuestos corrosivos con el CO2 y SH2
que pueden causar problemas.
Los hidrocarburos de alto peso molecular como los halogenados
pueden causar problemas de corrosión en los motores de generación de
electricidad.
El SH2 es posiblemente el compuesto que
causa mayores problemas, ya que es extremadamente venenoso y al quemarse forma
óxidos de azufre con los riesgos de corrosión y contaminación que conllevan.
Si el gas se utiliza en motores de explosión los siloxanos causan problemas de abrasión por la sílice que se
deposita en las diferentes partes disminuyendo la vida útil del motor.
Afortunadamente disponemos de diferentes sistemas
para eliminar o disminuir hasta límites aceptables el contenido de las
diferentes impurezas.
Para la eliminación de CO2 empleamos
usualmente el lavado con agua a presión, que a su vez elimina el SH2 y
los siloxanos. También pueden eliminarse mediante polietilenglicol, membranas u otros procedimientos.
Finalmente para la separación del CO2 se puede utilizar el frío o la
compresión para separarlo y venderlo como subproducto.
La reducción o eliminación total de SH2
utilizamos biofiltros, cloruro de hierro, filtros de lana de hierro, lavado con
sosa, precipitación con SO2, filtros de astillas de madera con
cloruro u óxido de hierro…
La eliminación del agua se consigue mediante
sistemas de condensación por enfriamiento, presión, etc. y separación de
condensados o por sistemas de secado utilizando adsorción con gel de sílice o
cloruro cálcico.
Actualmente, los fabricantes de motores disponen de
equipos especialmente adaptados para funcionar con este gas, y si se desea
realizar una depuración del mismo es necesario efectuar una serie de
operaciones.
En primer lugar, se elimina el agua, para lo que se
comprime el gas o se le hace pasar a través de elementos desecadores como el
cloruro cálcico o gel de sílice.
El gas seco contiene SH2 que es preciso
eliminar. Existen diferentes métodos para reducir o eliminar el contenido de SH2
en gases. El tratamiento convencional, consistente en la precipitación del SH2
mediante lechada de cal. os parece poco práctico, ya que representa un coste de
vertido muy alto, ya que se producen grandes cantidades de residuos a verter, y
si el gas contiene CO2 éste gas reacciona también con la cal
aumentando el volumen de residuos a tratar. Una instalación de éste tipo
consistiría en un reactor donde se introducirá la lechada de cal y un filtro de
mangas.
El sistema para la eliminación de CO2 y
SH2, consiste en un sistema de lavado, en una torre con agua y cal.
El Ca(OH)2 en contacto con el CO2
y SH2 forma un compuesto que es insoluble y por lo tanto precipita,
eliminándolo de la corriente de gas. Este precipitado pasará a la fase líquida.
Para la optimización del sistema, el agua que se recoge por la parte inferior
de la torre de lavado, mediante una bomba se recircula otra vez a la parte
superior (ducha).
Para evitar la acumulación del precipitado, se
instala un filtro para retenerlo. El tiempo de residencia del gas en el sistema
es de de unos 2 segundos. El gas, libre de contaminantes, sale por la parte
superior del sistema, y pasa por un filtro de hierro mojado, para acabar de
eliminar las pequeñas cantidades de CO2 y SH2, que
pudieran quedar. También se puede dosificar NaHCO3
para la eliminación selectiva de SH2.
A continuación se presenta un esquema de la
instalación.
Otra forma de eliminar SH2
es la filtración sobre limaduras de hierro.
El filtro de acero es la tecnología más empleada para la eliminación de
pequeñas cantidades de ácido sulfhídrico presentes en el biogás.
Las reacciones son:
Fe + H20
= FeO + H2
FeO + H20
= (OH)2Fe
SH2 + FeO = FeS + H20
SH2 + (OH)2Fe= FeS +2 H20
Una alternativa algo más compleja pero que
consideramos mejor es la precipitación del SH2 como azufre elemental
utilizando anhídrido sulfuroso gaseoso. Químicamente el proceso es el
siguiente:
SO2 + 2 H2S
= 3 S + 2 H2O
De esta forma, el subproducto obtenido, azufre
elemental, es valorizable. (En tratamiento de
residuos rara vez se realiza un negocio económicamente hablando, y lo que se
pretende es disminuir los costes. Si la valoración de los subproductos
obtenidos permite un saldo económico favorable podemos decir que "nos ha
tocado la lotería"). Por cada Kg de
SH2 eliminado se obtienen 1’9 Kg de azufre elemental.
El tratamiento consiste en dosificar, de forma
automática en función del potencial redox del gas, el
SO2 necesario en un reactor donde se produce la reacción antes
citada, y a continuación pasar el gas por un filtro de mangas para separar el
azufre precipitado.
Eventualmente se pasa el gas por un filtro de lana
de acero para reducir las trazas que pudieran quedar. También es posible
dosificar NaHCO3 para neutralizar ácidos y
reducir silanos.
En EMISON
creemos que no es necesario matar árboles para vender, por lo que no disponemos
de catálogos escritos, remitiendo a nuestros corresponsales a nuestro sitio en
Internet, (www.emison.com o www.emison.es) que están pensados y ejecutados
para facilitar su impresión, si es necesario sobre papel, y también en formato
electrónico.
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