Desarrollan un proceso para aumentar la producción de metano en las plantas de biogás

Investigadores del Instituto Fraunhofer han encontrado una manera de convertir el CO2 generado en las plantas de biogás en metano adicional, aumentando el rendimiento de estas instalaciones.

Las plantas de biogás desempeñan un papel importante en la desfosilización: Las bacterias de estas plantas descomponen la biomasa en ausencia de oxígeno para formar biogás que, por término medio, comprende alrededor de un 60% de metano y un 40% de CO2. Mientras que el biogás se utiliza para generar electricidad y calor en unidades de producción combinada o puede mejorarse hasta alcanzar la calidad del gas natural y alimentar la red de gas natural, hasta la fecha, el CO2 no se ha utilizado.

Ahora, investigadores del Fraunhofer Instituto Fraunhofer de Microingeniería y Microsistemas (IMM), en Alemania, trabajan en una tecnología para utilizar el CO2. «Estamos convirtiendo el CO2 en metano utilizando hidrógeno verde», dice el Dr. Christian Bidart, uno de los científicos del Fraunhofer IMM, explicando el principio del nuevo proceso. Esto significa que el biogás producido podrá utilizarse ahora en su totalidad. La reacción química subyacente se descubrió hace más de cien años, pero hasta la fecha no se había utilizado para la mejora directa del biogás. Sin embargo, en el marco del proceso de transición energética, las vías para la utilización del CO2 están cobrando protagonismo.

En un proyecto previo, el equipo de investigación desarrolló una planta de demostración que convierte un metro cúbico de biogás por hora en un metro cúbico de metano con una potencia térmica equivalente a diez kilovatios del electrolizador necesario para producir el hidrógeno del proceso. En el proyecto de seguimiento, los investigadores están aumentando la escala de este demostrador por un factor de cinco, hasta una potencia térmica de 50 kilovatios.

Uno de los retos de este proyecto es la naturaleza altamente dinámica del proceso. La cantidad de electricidad generada por los sistemas eólicos y fotovoltaicos fluctúa considerablemente, lo que significa que la cantidad de hidrógeno verde obtenida a partir del agua utilizando la electricidad en los electrolizadores también está sujeta a considerables fluctuaciones. Por ello, la planta de demostración debe ser capaz de responder rápidamente a las variaciones de la cantidad de hidrógeno. El almacenamiento de hidrógeno sería técnicamente posible, pero complicado y caro. «Por ello, estamos trabajando en la flexibilización de todo el sistema para evitar al máximo el almacenamiento de hidrógeno», afirma Bidart. Los tanques de almacenamiento de CO2 forman parte de este plan, ya que la cantidad de CO2 producida en las plantas de biogás permanece constante.

Catalizadores eficientes

El desarrollo de catalizadores eficientes para la reacción fue otro reto. La solución que encontraron los investigadores del Fraunhofer IMM fue utilizar un microrrevestimiento de metales preciosos. El principio en el que se basa es que el hidrógeno y el dióxido de carbono fluyen a través de un gran número de microcanales -que tienen las paredes recubiertas con el catalizador- donde reaccionan entre sí. «De este modo, podemos aumentar la superficie de contacto entre los gases y el material del catalizador y reducir la cantidad de catalizador necesaria», afirma Bidart. En el reactor se apilan numerosas microestructuras de este tipo.

Los investigadores trabajan actualmente en la puesta en marcha de un demostrador más grande y en la consecución de un funcionamiento dinámico. Esperan poder poner esta planta en funcionamiento en 2023 para poder probarla en condiciones reales en una planta de biogás. Sin embargo, este no es el límite de sus planes de ampliación, dado el gran volumen de CO2 que producen las plantas de biogás. Por ello, los investigadores tienen previsto aumentar la potencia a 500 kilovatios en 2025 y a uno o dos megavatios en 2026.