Video: Biogas – Ministerio de Energía

Diseño de un biodigestor

Para el diseño de una planta de biogás debe tenerse en cuenta fundamentalmente el tipo de sustrato disponible y sus cantidades, así como su producción a lo largo del año y variación estacional.

En general, mientras más uniforme y homogéneo sea el tipo de sustrato empleado, mayor será la seguridad en la estabilidad del proceso. Por otra parte, el tipo de sustrato determinará el tipo de equipamiento que deberá tener la planta de biogás (por ejemplo, unidad alimentadora de material fibroso, estanque de mezcla, etc.). Además, con la finalidad de mitigar la emisión de olores producto de la degradación de la biomasa no digerida, se recomienda un diseño y operación de la planta que garantice tiempos de residencia largos, mayores de 30 días, a fin de obtener un alto grado de abatimiento de la materia orgánica y, por ende, de estabilización del digestato.

Para mayor información, descargar la Guía de planificación para proyectos de biogás en Chile aquí.

Costos

Es difícil hacer una generalización respecto de los costos de inversión y operación de una planta de biogás, porque va a depender principalmente:

• Del objetivo principal para el cual se construye la planta (tratamiento de Riles para cumplir con la normativa ambiental, versus producción de energía para venta o autoconsumo);
• Del contenido de materia orgánica del sustrato disponible; y
• Del energético consumido en la actividad donde se emplaza, en caso que el biogás se use para autoconsumo de energía, entre otros factores.

Estos proyectos muestran economías de escala muy marcadas, así, para plantas de tamaños iguales o superiores a 1 MW los valores de inversión inicial fluctúan en torno a los USD 5000 a USD 7000/ kWe, los que pueden llegar a ser del doble o más en el caso de plantas menores a los 100 kWe.

Las posibles fuentes de ingresos (venta o ahorros generados por autoconsumo) asociados a un proyecto de biogás, corresponden a:

• Ingresos por venta de excedentes de energía eléctrica y potencia eléctrica.
• Ahorro por uso de energía térmica y/o eléctrica (sustitución de otros combustibles).
• Ahorro por tratamiento y disposición de residuos.

Una planta de biogás representa costos de operación más elevados que otras tecnologías renovables como la fotovoltaica o la micro hidro, debido a que se trata de procesos biológicos que requieren de un perfil de operario más especializado. Por otro lado, dependiendo de la tecnología empleada, estas plantas pueden llegar a requerir labores de mantención que impliquen limpieza de reactores, reemplazo de membranas, de filtros y otros.

Tipos de biodigestores

Figura: Esquema de una planta de biogás.
Fuente: Ministerio de Energía y GIZ, 2012.

 Los principales componentes de una planta de biogás son:

• Sistema de manejo de sustratos, que incluye los sistemas de recepción y almacenamiento, y los sistemas para alimentar al biodigestor.
• Biodigestor o reactor, es el componente principal de la planta, existiendo diversos tipos y configuraciones posibles que van desde una simple laguna cubierta hasta reactores con sistemas de calefacción, agitación del sustrato y almacenamiento del biogás producido.
• Almacenamiento de biogás o gasómetro, el cual puede ser integrado al reactor o externo.
• Utilización del biogás, el cual incluye el sistema de purificación del biogás para eliminar componentes indeseados como el ácido sulfhídrico, y el sistema de aprovechamiento energético que puede ser una caldera, un motor o una turbina.
• Sistema de almacenamiento del digestato, el cual es utilizado generalmente como abono, por sus propiedades fertilizantes y/o de mejorador de suelos.

Hay muchas configuraciones posibles de biodigestores, pero las más frecuentes en Chile son las siguientes:

Biodigestor de Mezcla Completa

Figura: Esquema de reactor de mezcla completa.
Fuente: Ministerio de Energía y GIZ, 2012.

Los biodigestores de mezcla completa son los más utilizados para residuos orgánicos en la agroindustria. Son por lo general estanques circulares herméticos de acero u hormigón armado, en los que el sustrato es mezclado de manera regular, no violenta, mediante agitadores. Se utilizan para sustratos bombeables con contenido de sólidos medios/bajos como purines y aguas residuales de alto contenido orgánico.

Biodigestor de Flujo Pistón

Figura: Esquema de flujo pistón.
Fuente: Ministerio de Energía y GIZ, 2012.

 Los biodigestores de flujo pistón son los que se utilizan para sustratos con contenido de sólidos medios a medios/altos, como estiércoles de porcino y bovino, residuos agroindustriales con alto contenido de fibra y la fracción orgánica de residuos sólidos domiciliarios. Son por lo general estanques horizontales de concreto, con cubiertas dobles o sencillas de geomembrana para acumular el biogás. Se denominan de flujo pistón, pues el sustrato que ingresa es empujado en forma de pistón o tapón por el sustrato que va ingresando posteriormente.

Biodigestor de Laguna Cubierta

Figura: Esquema de sistema de laguna cubierta.
Fuente: Ministerio de Energía y GIZ, 2012.

Los biodigestores de laguna cubierta son los más simples, utilizados generalmente para purines de la industria bovina. Son lagunas o piscinas profundas impermeabilizadas y recubiertas de forma hermética con geomembrana de diferentes plásticos, y no utilizan ni calefacción ni agitación.

Rellenos Sanitarios y Plantas de Tratamiento de Aguas Servidas

También es común la generación de biogás en rellenos sanitarios (instalaciones de disposición de residuos domiciliarios), donde la digestión anaeróbica ocurre naturalmente y en plantas de tratamiento de aguas servidas, donde es posible generar biogás a partir de la digestión anaeróbica de los lodos de tratamiento de las aguas.