El biogás y el biometano
La materia orgánica puede degradarse de dos maneras: demanera aerobia u oxidativa, o anaerobia. La manera aerobia es la usual que realizan la mayor parte de los seres vivos, donde utilizan el oxígeno para oxidar la materia orgánica y obtener energía que pueden usar para sus procesos biológicos por medio de las mitocondrias. Sin embargo, existen seres vivos, especialmente algunos microorganismos (como las bacterias anaerobias y levaduras) que son capaces de obtener energía para su funcionamiento y realizar todas las demás funciones metabólicas a partir de la materia orgánica en ausencia de oxígeno. Los organismos anaerobios producen una oxidación parcial de la materia orgánica y al no disponer de oxígeno para seguir oxidando la materia orgánica hasta dióxido de carbono. Los organismos aerobios producen una oxidación de una parte de la materia orgánica a dióxido de carbono, mientras que reducen otra parte de la materia orgánica a metano (CH4). Estas reacciones son aprovechadas por los microorganismos para obtener energía para su propio funcionamiento.
En los procesos de fermentación anaerobia se obtiene, por lo tanto, una mezcla gaseosa compuesta en gran parte por metano (entre un 45 y un 75%), dióxido de carbono (entre un 25-50%) y algunos otros subproductos de reducción como el amoniaco o el sulfhídrico en función del contenido de nitrógeno o azufre de la materia orgánica que se degrada. Esta mezcla de gases es lo que se conoce como biogás. El metano obtenido por este proceso es lo que se conoce como biometano. El biogás con el biometano en su interior es un gas combustible que al oxidarse con el oxígeno del aire se transforma en dióxido de carbono y agua, liberando calor que puede ser aprovechado para calefacción o para fabricar electricidad por medio de motores.
Una gran parte de la materia orgánica puede ser degradada por medio de la fermentación para obtener biogás, como pueden ser los alimentos que consumimos los seres humanos o vegetales en descomposición, como ocurren en los pantanos. Sin embargo, este proceso se vuelve más interesante si se utiliza materia orgánica que no tenga ningún valor para los seres vivos y que obtienen como subproducto de las distintas actividades humanas y animales, como son los residuos de distintos procesos agrícolas, industriales o urbanos Estos residuos suponen un problema para el medio ambiente, ya que una degradación incontrolada de la materia orgánica produce contaminación de suelos, aguas y aire. Así que usar los procesos de fermentación controlada para tratar los residuos tiene una doble implicación positiva: por un lado, se consigue disminuir la cantidad de residuo y, por otro lado, el biogás producido puede ser Entre los residuos que se usan en la actualidad para obtener biogás se encuentra la fracción orgánica de la basura doméstica, en los vertederos o las aguas residuales.
En las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) las aguas residuales, provenientes de las viviendas, industrias, agricultura, etc. Son tratadas disminuyendo su contenido en materia orgánica, obteniendo entre otros productos unas aguas depuradas que pueden ser usadas para el baldeo de las calles o si sufren un proceso de desinfección terciario para regadío y, por otro lado, se obtienen unos fangos o lodos que son aguas que contienen todavía una gran parte de materia orgánica. Estos fangos pueden tener dos destinos: deposición en vertedero o como alimento de un digestor anaerobio para producir biogás en la propia EDAR para satisfacer una parte de la demanda energética de la planta (calefacción y electricidad). Otros residuos como los agrícolas (restos de poda, estiércol, etc.) pueden ser usados también como sustrato para generación de biogás por medio de la digestión anaerobia. El aprovechamiento de los residuos por la vía energética para fabricar biogás, una vez las vías de reducción, la reutilización o el reciclaje no son posibles, es una manera de promover la economía circular, aumentando la eficiencia de los procesos y la disminución de los residuos y prevención de la contaminación.
Diferencias entre el biogás, el biometano y el gas natural
El gas natural obtenido de depósitos petrolíferos o en cámaras independientes, producido igualmente por la degradación de materia orgánica durante miles de años, está constituido en su mayor parte por metano, aunque contiene también otros hidrocarburos ligeros como el etano o el propano, en menor concentración junto con dióxido de carbono. El gas natural desde los yacimientos por medio de canalizaciones y/o a través de barcos en forma licuada se puede usar en la industria o en las viviendas para obtener energía calorífica que puede usarse directamente para calefacción o en centrales eléctricas de ciclo combinado para obtener electricidad.
El biogás, a pesar de estar constituido también por metano y dióxido de carbono como el gas natural, el contenido en estos gases no se encuentra en la misma proporción en ambos gases. Si se desea usar el biogás como sustituto del gas natural, debe pasar un pretratamiento para disminuir en gran medida el contenido en dióxido de carbono y concentrar en metano hasta más del 95% de tal manera que tenga unas propiedades similares y se pueda usar en las calderas de gas natural. Al biogás enriquecido en metano es lo que comercialmente se le llama biometano para diferenciarlo del biogás, aunque ambos gases contengan metano de origen biológico. Este proceso de depuración del biogás para convertirlo en biometano se denomina upgrading.
Una vez obtenido el biometano, además de ser sustitutivo del gas natural para calefacción doméstica, industrial o producción de electricidad, también puede ser empleado como combustible para vehículos. Existen por ejemplo flotas de autobuses urbanos en ciudades europeas que han sustituido el gas natural por biometano. La producción de biometano permite el ahorro de combustibles fósiles, lo que frena las emisiones de dióxido de carbono de fuentes fósiles y teniendo una fermentación controlada, la emisión de metano a la atmósfera, cuyo potencial como gas de efecto invernadero es mucho mayor que la del dióxido de carbono (unas 14 veces). El aprovechamiento de los residuos para la obtención de biometano a través del biogás es una de las formas de conseguir una economía más verde y sostenible.