A finales de 2016, Naturgy y el Centro Tecnológico EnergyLab, con la colaboración de EDAR Bens S.A., pusieron en marcha un proyecto pionero en España de investigación de procesos de producción de biometano para inyección a red de gas y aplicación a movilidad urbana en depuradoras urbanas e industriales. La Unidad Mixta de Gas Renovable, como se denomina esta iniciativa avanzada, está finalizando y hemos aprovechado la oportunidad para entrevistar a uno de los principales responsables de la misma, David Meana Rodríguez, Responsable Área de Movilidad e Infraestructuras de EnergyLab.
Pregunta. El proyecto busca maximizar el aprovechamiento del biogás en depuradoras, ¿Por qué es tan importante valorizar estos recursos?
Los residuos orgánicos que generamos, desde los restos de comida en la bolsa de la basura hasta las aguas residuales, son susceptibles de ser convertidos en un recurso energético. El biogás es un gas renovable que se obtiene del proceso de degradación de la materia orgánica en condiciones anaerobias (sin oxígeno). Este gas se compone principalmente de metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2).
El biogás generado en una planta de digestión anaerobia suele presentar porcentajes de en torno a un 60% de metano (CH4), que es el principal componente del gas natural, lo que permite su utilización directa como fuente de energía en sistemas de generación de calor y grupos de cogeneración. Sin embargo, si su uso se quiere ampliar (inyección a red y movilidad), es necesario aumentar su concentración mediante procesos de purificación o upgrading que permiten reducir casi por completo el contenido en dióxido de carbono (CO2), de forma que se obtenga biometano o gas renovable.
En 2016 inicia su actividad la Unidad Mixta de Gas Renovable, una apuesta conjunta de Naturgy, el Centro Tecnológico EnergyLab y Edar de Bens S.A. Esta iniciativa está financiada por la Unión Europea, en el marco del Programa Operativo FEDER Galicia 2014-2020 dentro del OT1 “Promover el desarrollo tecnológico, la innovación y una investigación de calidad”, a través de la Axencia Galega de Innovación (GAIN) que promueve las “Ayudas a la creación, puesta en marcha y consolidación de la unidad mixta de investigación”.
Dentro del proyecto Unidad Mixta de Gas Renovable se optó por uno de los sectores que no solo tiene uno de los mayores potenciales de generación de biogás sino también un elevado impacto, las EDAR (estaciones depuradoras de aguas residuales). Sólo en Galicia, estas plantas cuentan con un potencial de generación superior a los 35 millones de m3 anuales. La cercanía de las plantas de tratamiento de aguas residuales a los grandes núcleos urbanos posibilita abrir el abanico de usos del gas producido, en línea con el concepto de economía circular en el que los residuos generados en las ciudades se transforman en recursos energéticos.
El incremento en la producción y uso de un combustible cuyo balance de emisiones de CO2 es neutro, permite desplazar a otros combustibles tradicionales como la gasolina y el gasóleo, lo que supone una importante reducción del impacto medioambiental. Esto es muy importante desde el punto de vista de los objetivos descarbonización. La escalada en las cotizaciones de los derechos de emisión de CO2 está haciendo tambalear la viabilidad de ciertas industrias, lo que antes era una previsión a futuro se ha convertido en una realidad en el presente.
El proyecto busca alinearse con las diferentes políticas europeas dirigidas a alcanzar un crecimiento económico bajo tres premisas fundamentales: crecimiento inteligente (a través del desarrollo de los conocimientos y de la innovación); crecimiento sostenible (basado en una economía más verde, más eficaz en la gestión de los recursos y más competitiva) y crecimiento integrador (integrador, orientado a reforzar el empleo, la cohesión social y territorial).
P. ¿Qué potencial tiene el gas renovable y qué barreras al desarrollo existen?
Hasta ahora se hablaba de un mix energético refiriéndose siempre a la generación eléctrica. La introducción del gas renovable como nuevo vector energético permite ampliar este concepto a la red de gas. El gas natural es un combustible que de por si tiene un menor impacto que otros combustibles tradicionales, si a esto le añadimos la posibilidad de mezclarlo con gas renovable, reducimos de forma drástica las emisiones de CO2 asociadas a este combustible.
Si nos centramos en el sector de las EDAR, solo en Galicia contamos con 7 plantas de producción de biogás que generan entre 100 y 500 Nm3/h. Esto supone una producción conjunta estimada de en torno a 2.000 Nm3/h de biogás. En términos de gas renovable, solo con el gas generado en las 7 plantas, se podría alimentar una flota de en torno a 250 autobuses urbanos al día.
El biometano obtenido del tratamiento de aguas residuales daría a España un potencial energético de 0,28 bcm (billones de metros cúbicos). Tomando como materia prima la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos y otras materias primas como las derivadas del sector agroindustrial, el potencial de obtención de gas renovable llegaría a cubrir más de un 7% de la demanda de gas nacional.
Dos de los retos importantes necesarios para impulsar el sector del biogás y el biometano son la mejora de la tecnología y la reducción de costes. A modo de ejemplo en Galicia, a diferencia de otras comunidades autónomas o países, existe una dispersión de muchos de los sectores con mayor potencial de generación. En el caso concreto del sector ganadero gallego, los desarrollos tienen que estar enfocados a granjas gallegas de tamaño pequeño y medio, por lo que su precio debe de ser reducido.
Contar con ayudas públicas, en forma de incentivos o subvenciones, es un paso necesario a la hora de fomentar tecnologías de generación energética incipientes. Hasta que las nuevas tecnologías alcanzan un grado de implantación significativo, lo que suele derivar en una reducción de costes y una mayor estandarización, el crecimiento sin un impulso externo se ralentiza enormemente. Esto no significa que se deba primar estas tecnologías de forma indefinida, siendo el fin último de la incentivación el crecimiento de la tecnología, sino hasta que se alcance un grado de implantación suficiente que demuestre la viabilidad técnica y económica de su uso.
Actualmente existen ayudas destinadas a entes públicos orientadas a la implantación de sistemas de generación e biogás, producción de biometano e inyección a la red de gas o uso vehicular. Aunque están direccionadas a sectores con gran potencial, como son los ayuntamientos de los que dependen de forma directa las depuradoras, el problema viene de la dificultad que tienen estas administraciones en alinear a todos los actores implicados (concejalías, concesionarias,…).
P. La purificación de gas ya existía, ¿qué tiene de relevante vuestra técnica? ¿Por qué sois pioneros?
En Europa, aunque existen más de 17.300 plantas de biogás, el número de instalaciones de purificación no supera las 500 unidades, ubicadas principalmente en Alemania y Austria. En lo que respecta a España, el número de plantas de purificación apenas alcanza las 5 siendo en su mayoría, pilotos experimentales de diversas tecnologías. El proyecto que se está ejecutando en la EDAR de Bens, es el primer proyecto en España que utiliza la tecnología de membranas para realizar el upgrading del biogás generado en una EDAR. A esto hay que sumarle un segundo piloto, de metanación biológica, que será pionero a nivel nacional y uno de los pocos que existen en el mundo a escala industrial.
Dentro de los procesos biológicos de upgrading, en los últimos años los estudios se están centrando especialmente en la etapa hidrogenotrófica de los procesos anaerobios (metanación biológica). En este tipo de sistemas, los microorganismos (arqueas) utilizan el CO2 como fuente de carbono y el H2 como fuente de energía para producir metano. Este tipo de tecnologías se suelen englobar bajo el concepto “power-to-gas”. La ventaja, frente al resto de procesos de limpieza de biogás en los que se elimina una parte del volumen, es que en este proceso de purificación el CO2 se “transforma” en CH4 por lo que el volumen de entrada de biogás y el de salida de biometano se mantiene prácticamente constante. Una de los principales elementos diferenciadores del piloto instalado en la EDAR de Bens, es que el sistema no solo aprovecha el CO2 del biogás generado en la planta sino el proveniente de la corriente residual de la planta de membranas. Gracias a esto, la planta es capaz de transformar un CO2 de origen renovable, con balance neutro de emisiones, en un combustible.
En cuanto al módulo de inyección, el actual proyecto solo abarcaba el análisis de viabilidad técnico económico pero los resultados han sido tan prometedores que actualmente ya está en fase de desarrollo con previsión a implantarlo a principio del año que viene. Esto posicionará el proyecto como la primera instalación fija que inyecte gas renovable a la red desde una depuradora en España.
P. ¿Es el coste de la purificación el mayor factor limitante al que os enfrentáis?
Es uno de los principales factores. Como comentaba, en España no hay retribución específica para las plantas que inyectan biometano a la red, cosa que en otros muchos países de Europa está primado. Si a esto le sumamos que los principales proveedores de tecnología se encuentran en el extranjero, y estos ajustan sus precios a las realidades de estos países, la viabilidad económica de las plantas de purificación en España se ve comprometida. Desde EnergyLab intentamos desarrollar sistemas de bajo coste, que permitan reducir la inversión necesaria con el fin de hacer la tecnología más accesible.
Por otro lado, a nivel estatal, el tema de los certificados de origen es una asignatura pendiente. Estos certificados, extendidos en otros países, permiten crear un marco de control en cuanto al origen del gas renovable certificando que el volumen de gas que se inyecta en la red es igual al que se vende como tal. Estos certificados son muy necesarios de cara al consumidor con el fin de que puedan repercutir con todas las garantías la reducción de emisiones asociada al consumo de gas renovable. Actualmente existen certificados privados pero como todo mercado regulado, es necesario una estandarización quedando en manos del estado su regulación.
Por último, el desconocimiento de la tecnología es un factor limitante muy importante. En España, como en el resto del mundo, muchas veces preferimos ver si al vecino le va bien algo antes de lanzarnos. Debido al reducido número de instalaciones existentes en el territorio nacional, tanto la inversión privada como la pública se mantiene a la expectativa sin terminar de decidirse.
P. Después de este proyecto piloto, ¿cuáles serán los próximos pasos, y qué planes de futuro tenéis para este tipo de unidades?
Aunque el proyecto como tal finaliza este año (octubre), ya que la convocatoria de Unidades Mixtas bajo la que se ha desarrollado abarca tres años (2016-2019), los resultados han sido tan buenos que se está planteando su continuidad a través de diferentes herramientas, desde financiación pública hasta privada. A priori tres años se presentan como tiempo suficiente para realizar toda la experimentación planificada, pero a lo largo del proyecto se van abriendo nuevas líneas de interés. La depuradora de Bens tiene como objetivo el convertirse en un laboratorio de campo y un escaparate para las nuevas tecnologías que facilite la transferencia de estas hacia el sector bajo el concepto de “biorefinería”. Gracias al apoyo de Naturgy y la dirección de Edar Bens SA, sin los cuales hubiera sido imposible desarrollar el proyecto, se han sentado las bases de una colaboración duradera.
A principios del año que viene se instalará el módulo de inyección, permitiendo introducir el gas renovable producido dentro de la red de gas, abriendo así el abanico de posibles usos e incrementando el impacto en cuanto a reducción de emisiones. Se están planificando también otras iniciativas que se irán ejecutando a lo largo del año. A todo esto hay que unir la experimentación con los pilotos actuales, que continuaran con el fin de optimizar y mejorar al máximo estas tecnologías.
Esperamos que en el corto plazo, la tecnología desarrollada pueda implantarse en otras instalaciones, cerrando así el círculo de la transferencia tecnológica.
P. ¿Qué otras líneas de investigación y desarrollo tenéis en Energylab?
El Centro Tecnológico EnergyLab desarrolla actividades de I+D+i en el ámbito de la eficiencia y la sostenibilidad energética en los sectores industrial, terciario, transporte y sociedad en general.
EnergyLab divide su actividad en tres áreas principales de actuación: Movilidad e Infraestructuras, Bioenergía e Industria y Edificación Sostenible.
El área de movilidad e infraestructuras se centra principalmente en el uso de combustibles alternativos (tanto líquidos como gaseosos) para motores de combustión interna, sistemas de propulsión eléctricos e híbridos y en el desarrollo de todas aquellas infraestructuras necesarias para el suministro de estos combustibles. Desarrollamos tecnología propia y prestamos apoyo para que otras empresas avancen en el I+D+i.
El área de Bioenergía, con la que colaboramos de forma estrecha ya que se encargan de generar los biocombustibles que posteriormente el área de movilidad aplica, centra sus líneas de actividad principalmente en la valorización de residuos gracias la mejora de los procesos de generación de biogás a través de digestión anaerobia, sistemas de purificación de biogás de bajo coste, sistemas de eliminación del nitrógeno en efluentes anaerobios y el uso de recurso biomásicos alternativos para su uso como combustible.
En cuanto al área de Industria y Edificación Sostenible, orienta su actividad al desarrollo de proyectos de análisis avanzado de datos en el ámbito de la implantación de medidas de eficiencia energética en edificios, industria o flotas de vehículos, edificios de consumo casi nulo, geotermia y sistemas de district heating renovable.
Fuente: RETEMA
