La economía circular permite abordar de forma simultánea problemáticas tan diversas como la descarbonización de la economía, el autoabastecimiento energético o la mejora ambiental. En el sector del gas, este nuevo paradigma energético se centra especialmente en la producción de biometano y otros gases renovables que permiten una más adecuada y eficiente gestión de los residuos y hasta una revalorización del sector primario y de las áreas rurales.

Por Juan Carlos Giménez

El aprovechamiento de residuos para la generación de gas renovable es una alternativa de enorme interés, porque responde de forma simultánea y eficiente a problemas planteados en tres planos de importancia crucial: desde el punto de vista energético, constituye una nueva fuente de aprovisionamiento, para la que además no es necesario desplegar una nueva red de transporte y distribución, dado que puede aprovechar la actual infraestructura gasista.

Adicionalmente, el gas renovable resultante puede ser empleado para generar energía eléctrica, energía térmica o como carburante. En términos económicos, contribuye a reducir importaciones en el caso de países que, como España, no disponen de gas natural en su subsuelo. Desde una perspectiva medio ambiental, es una alternativa renovable y más limpia y sostenible al uso de combustibles fósiles, con menor impacto y sin emisión de gases de efecto invernadero. Y contribuye al mismo tiempo a reducir el volumen de residuos, que constituyen en sí mismos otro problema por su impacto en el medio ambiente.

Un excelente ejemplo, por tanto, de situación win-win, beneficiosa para todas las partes implicadas, en línea con la economía circular que apuesta por el reciclaje y la reutilización de recursos hasta lograr idealmente un modelo de cero residuos. Y alineado asimismo con la necesaria neutralidad en carbono a la que aspiran los países industrializados en el horizonte de 2050.

Los recursos aprovechables para la generación de biometano provienen básicamente del sector primario (residuos agropecuarios de la agricultura, la ganadería y la silvicultura), de la industria agroalimentaria, de los residuos sólidos urbanos (RSU) y de los lodos presentes en las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR).

POTENCIAL POR SECTORES

De acuerdo con el informe de Sedigas (“Estudio de la capacidad de producción de biometano en España, 2023”), el potencial total accesible en el país se situaría en el entorno de 163 TWh/ año. De este volumen total, la mayor parte (un 36,1%) procedería de los llamados cultivos intermedios, una combinación de ciclos de cultivos rápidos dentro de la misma estación de crecimiento. El siguiente residuo en importancia sería la biomasa forestal con un 17%, seguido de los residuos ganaderos y agrícolas con un 15,6% y un 15,2% respectivamente.

Según algunas estimaciones, en el caso de España, se podría llegar a cubrir entre un 10 % y un 25 % de la demanda actual de gas natural con biometano en el horizonte 2030 a partir de este abanico de residuos, a los que se podría sumar el hidrógeno y el gas de síntesis. En este escenario, la gestión de residuos ha cobrado una importancia estratégica por motivos tanto ecológicos como económicos, al tiempo que sus responsables han tenido que afrontar una normativa cada vez más estricta. Especialmente en la Unión Europea, donde se apuesta por alcanzar unos objetivos cada vez más complejos y ambiciosos: minimización en la generación del residuo, reutilización y reciclaje, así como su valorización y transformación en energía renovable y ecológica.

Hay que tener en cuenta que algunas estimaciones sitúan en torno a un 5% el porcentaje de las emisiones de gases de efecto invernadero que corresponden en España al sector que se ocupa de la gestión de residuos. Y las emisiones procedentes de los vertederos representan más del 80%.

EL MAYOR PROYECTO DE BIOMETANO

En este contexto, las compañías Nedgia, Prezero y Waga han puesto en marcha recientemente el mayor proyecto llevado a cabo en España hasta la fecha para producir biometano, a partir de la degradación de residuos en un vertedero controlado. Una infraestructura que es operativa desde junio pasado en Can Mata, ubicada en la localidad barcelonesa de Els Hostalets de Pierola, y que constituye uno de los depósitos controlados de residuos más importantes de España.

Esta iniciativa es fruto de la colaboración de tres compañías con perfiles de actividad bien diferenciados:

Por un lado, Nedgia, filial del grupo Naturgy, dedicada a la distribución de gas natural, cuyo principal activo son 57.000 kilómetros de redes de distribución capaces de transportar tanto gas convencional como sus alternativas renovables, así como hidrógeno en el futuro. Opera en 11 comunidades autónomas y 1.150 municipios, y cuenta con más de 5,4 millones de puntos de suministro, que suponen el 70% de los consumidores.

Por otro, PreZero, especializada en servicios urbanos (recogida de residuos, limpieza viaria y gestión de zonas verdes) que opera en más de 900 municipios, y desarrolla soluciones de economía circular para el tratamiento y reciclaje de residuos en más de 130 instalaciones, incluyendo la de Can Mata.

Y, Waga Energy, una firma internacional de energía renovable recientemente instalada en España, que dispone de una tecnología patentada denominada Wagabox para la producción de biometano a precio competitivo a partir de la valorización de gases generados en vertederos controlados.

VOLUMEN ANUAL DE 70 GWH

La infraestructura recién inaugurada se convertirá en una de las plantas productoras de biometano más importantes en España, si, como está previsto, alcanza un volumen de anual de 70 GWh de gas renovable, el equivalente al consumo de 14.000 hogares. Biometano que se inyectará para su distribución en la red de Nedgia, y que evitará la emisión anual a la atmósfera de 17.000 toneladas de CO2 equivalentes. Una nueva canalización de seis kilómetros de longitud ha sido desplegada para conectar el vertedero con la red de distribución gasista.

Para poder alcanzar este volumen de producción de biometano se ha seleccionado con cuidado el emplazamiento: con una superficie de 78 hectáreas Can Mata es uno de los depósitos controlados más grandes en toda la península ibérica. Ubicado a unos 40 kilómetros de Barcelona, trata residuos urbanos e industriales generados en la Ciudad Condal y su área de influencia. Operada desde hace más de 30 años por PreZero España, ha tratado a lo largo de tres décadas más de 22 millones de toneladas de residuos.

Los desechos que llegan a Can Mata producen casi 40 millones de metros cúbicos de biogás al año, que hasta la fecha se ha destinado fundamentalmente a producir energía térmica para el secado de los concentrados procedentes del tratamiento de los lixiviados, las sustancias líquidas que se generan entre los residuos, fruto de la descomposición de desechos orgánicos, de la lluvia y los restos de líquidos de los envases. Aunque también una parte del gas generado se ha utilizado para producir energía eléctrica y térmica en menor escala.

Una pieza clave para el desarrollo del proyecto ha sido la tecnología Wagabox, resultado de 15 años de investigación por parte de Waga Energy en el ámbito de la producción de biometano a partir de biogás de vertedero. Se trata de un novedoso procedimiento patentado que combina la filtración por membrana y una destilación a muy baja temperatura -denominada criogénica- para separar el metano del oxígeno, el nitrógeno, el dióxido de carbono y otros compuestos orgánicos volátiles.

VALORIZAR EL 100% DEL BIOGÁS

Wagabox garantiza una eficiencia energética muy superior al de las soluciones basadas en la producción de electricidad, y una recuperación óptima del recurso, sin limitaciones en la explotación para los operadores de los depósitos controlados. En otras palabras: Can Mata conseguirá valorizar el 100% del biogás generado, gracias a una tecnología avalada, a lo largo de los últimos seis años, en un total de 17 unidades en Francia, Canadá y España. Una docena de instalaciones más están en este momento en construcción en Francia, Canadá y Estados Unidos.

El biometano producido contará además con la certificación ‘ISCC EU’, que garantiza conformidad con los criterios de sostenibilidad y reducción de gases de efecto invernadero definidos por la Directiva Europea de Energías Renovables.

Desde el punto de vista de la financiación, la unidad de Can Mata constituye también un modelo novedoso, dado que su construcción y mantenimiento se costean a través un acuerdo de compra de energía. Es de hecho el primer proyecto europeo de inyección a gran escala de biometano procedente de gas de vertedero controlado que se financia con este modelo. Una iniciativa disruptiva en el sector de las energías renovables, que ha obtenido una subvención de 2,4 millones de euros procedentes de la Unión Europea a través de los fondos del programa Innovation Fund (Small Scale), destinado al desarrollo de tecnologías innovadoras para reducir la huella de carbono.

Altos responsables de las tres compañías implicadas en el proyecto mostraron, con motivo de la inauguración de la planta, su satisfacción con las características y el alcance de la nueva infraestructura. Así, para Gonzalo Cañete, consejero delegado de PreZero en España y Portugal, “se trata de un proyecto pionero en España que se va a convertir en una referencia internacional sobre cómo avanzar hacia la economía circular.” Por su parte, Mathieu Lefebvre, CEO de Waga Energy, señaló que su puesta en marcha “representa una etapa clave en el desarrollo del biometano en España, vector de la transición energética y de la lucha contra el calentamiento global.” Y Raúl Suárez, CEO de Nedgia, declaró que “los 70GWh de gas renovable que se inyectarán a través del depósito de Can Mata son un claro ejemplo de cómo, a través de la tecnología y la colaboración empresarial, se hace realidad un proyecto que combina a la perfección energía verde y economía circular.”

RESIDUO INDUSTRIAL COMO MATERIA PRIMA

Junto a este proyecto recientemente puesto en marcha en Barcelona, el grupo Naturgy ha anunciado otra iniciativa pionera para la generación de gas renovable en España, si bien en este caso está en una fase más embrionaria. Y se va a llevar a cabo en alianza con Greene, una joven compañía creada en el año 2011 que oferta una tecnología madura para gestionar y eliminar residuos en diferentes áreas (sólidos urbanos-RSU, industriales, biomasas y fangos de tratamientos de aguas…).

Naturgy y Greene han acordado crear la primera planta de tecnología española capaz de convertir el residuo sólido de procedencia industrial en gas renovable. Para ello han formado una sociedad dedicada a desarrollar procesos para la obtención de biometano a partir de gas de síntesis -el denominado syngas-, ya sea para su inyección en la red de distribución o para movilidad. En definitiva, una nueva vía para producir gas bajo en carbono.

La singularidad más llamativa del proyecto reside precisamente en el tipo de residuo que constituirá la materia prima para la obtención del biogás sintético, residuos secos de procedencia industrial que serán sometidos a un proceso térmico para su total transformación. Junto a la obtención de una nueva fuente de combustible, la iniciativa supone un gran paso en la economía circular, dada la práctica imposibilidad de dar una segunda vida a este tipo de residuos industriales hasta la fecha. La fracción de rechazo procedente de los desechos urbanos podría ser igualmente aprovechada para la generación de gas bajo en carbono.

La diferencia cualitativa del biometano producido con esta nueva tecnología es pues la fuente del residuo, puesto que se utilizarán desechos cuyo destino actual es la incineración o su depósito en vertedero. Teniendo en cuenta además que el volumen en la generación de este tipo de residuos es muy superior a los de tipología húmeda. Lo cual abriría una nueva vía para la generación de bio-gas natural sintético, a gran escala y casi ilimitada. Con la ventaja adicional de que el proceso no genera digestato, un residuo habitual en los procesos de generación de biogases, y se evitan en consecuencia las tareas y problemas derivados de su gestión.

6.200 TONELADAS/AÑO DE SYNGAS

El proyecto puesto en marcha conjuntamente por Naturgy y Greene contempla la construcción y operación de una planta piloto en Elche (Alicante), con capacidad para 10 kg/h de residuo y producir 2,4 kg/h de biometano con una pureza superior al 95%.

Durante la fase previa de desarrollo -que incluye la experimentación en laboratorio, así como el diseño y montaje de la infraestructura- se investigará la conversión del syngas a bio-gas natural sintético de bajas emisiones, a través de un proceso de fermentación biológica que maximice la concentración de biometano y reduzca las necesidades de acondicionamiento del gas sintético.

Una vez que la planta esté a pleno rendimiento, se estima que su capacidad de tratamiento alcanzará las 45.000 toneladas de residuo al año, y que estará en disposición de generar cerca de 6.200 toneladas/año de bio-gas natural sintético.

De esta forma, y si todo marcha según lo previsto, esta joint venture convertiría a España en líder europeo en la producción de bio-gas natural sintético de bajas emisiones a partir de la valorización material de la fracción rechazo de residuos industriales y urbanos, abriendo una nueva vía para generar gases bajos en carbono.

En todo caso, los proyectos para la puesta en marcha de nuevas instalaciones para la generación de gas renovable a partir de residuos están a la orden del día, y uno de los últimos ejemplos es el acuerdo de Redexis, compañía integral de infraestructuras energéticas, con el Grupo Inerco, especializado en tecnología e ingeniería energética y ambientales. Ambas entidades formalizaron en junio pasado una alianza para impulsar el desarrollo del biometano en España.

El acuerdo incluye el diseño, autorización, desarrollo, construcción y puesta en servicio de diez plantas de biometano con una inversión prevista que podría llegar a alcanzar los 150 millones de euros y que generarán un empleo local de 300 puestos de trabajos directos y 2.000 indirectos. Las primeras cinco plantas se localizarán en las comunidades autónomas de Andalucía, Aragón y Castilla y León, y producirán hasta 250 GWh anuales de biometano, lo que permitirá gestionar de forma sostenible alrededor de 750.000 toneladas de residuos, con una reducción de emisiones de 45.750 toneladas de CO2.

Y, más recientemente, Naturgy anunciaba un acuerdo con la empresa australiana Wildfire Energy para investigar y desarrollar una novedosa tecnología de gasificación, denominada MIHG (Moving Injection Horizontal Gasification), que permite obtener hidrógeno verde de alta calidad, con emisiones netas de carbono negativas, a partir del tratamiento de una amplia gama de residuos secos urbanos y agrícolas.

Distribución del potencial disponible para la producción de biometano en España

El biogás se produce a partir de la digestión anaerobia o biodegradación de materia orgánica proveniente de diferentes fuentes, denominados sustratos, o a través de un proceso menos desarrollado llamado gasificación, lo que origina también que se pueda encontrar biogás de diferentes tipologías.

Biogás agropecuario:

Los sustratos de origen agrícola son los procedentes de cultivos de consumo, cultivos energéticos, en rotación o de generación de materias primas para la industria alimentaria, donde predominan la paja y ensilado de cereales y los restos vegetales de cultivos, así como los residuos forestales, la cual constituye una biomasa orgánica con alto contenido de carbono.

Biogás agroganadero:

Los sustratos de origen ganadero incluyen las deyecciones ganaderas de tipo purines de cerdo y vaca, estiércoles y gallinaza. Su potencial de producción de biogás suele ser bajo al contener una elevada proporción de humedad. No obstante, este tipo de residuos supone el mayor potencial de producción de biogás de España debido a la enorme cabaña ganadera.

Biogás agroindustrial:

Los sustratos agroindustriales son productos orgánicos sólidos, semisólidos y líquidos generados a partir del uso directo de productos primarios o de su industrialización, no útiles para el proceso que los generó, pero si susceptibles de un aprovechamiento o transformación que genere otro producto con valor económico, de interés comercial y/o social.

Biogás de EDAR (Estación Depuradora de Aguas Residuales):

Los tratamientos de depuración de aguas residuales generan lodos de difícil tratamiento. Los fangos sin estabilizar generan olores por putrefacción y riesgo de proliferación de bacterias infecciosas. La digestión anaerobia ofrece una solución para tratar los lodos del proceso de depuración, estabilizando la materia orgánica en el lodo, reduciendo los agentes patógenos y los olores, y reduciendo la cantidad total de lodo.

Biogás de FORSU (Fracción Orgánica de Residuo Sólido Urbano):

La FORSU constituye una fuente de sustratos para la biometanización, suponiendo esta operación una fuente de valorización y reducción de los mismos. Se distinguen dos tipos de FORSU dependiendo de si la fracción orgánica ha sido recogida selectivamente en origen o no.

Biogás de vertedero:

Los vertederos municipales de residuos sólidos urbanos (RSU) se utilizan para eliminar los desechos domésticos y los residuos comerciales e industriales no peligrosos. Cuando la fracción biodegradable de estos desechos se depositan en el vertedero, se compactan y cubren. En este ambiente sellado, los desechos orgánicos comienzan a sufrir un proceso de descomposición, como en la digestión anaerobia, excepto que tiene lugar dentro del vertedero.

Biogás a partir de cultivos intermedios:

En la actualidad, los cultivos intermedios, donde se combinan ciclos de cultivos rápidos entre cultivos principales en los que una especie sustituye a otra dentro de la misma estación de crecimiento, se están contemplando como una alternativa para la producción de biogás sostenible.

Biogás a partir de biomasa forestal residual:

Incluyen los residuos de clareo y tala, que podrían valorizarse en sistemas de gasificación, abriendo la puerta a su aprovechamiento sostenible.