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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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