Ver 1ª PARTE
Características del biogás
El biogás es
rico en metano y puede usarse para generar calor o electricidad. El contenido
de metano en el biogás varía de un 40 a un 60 %. El valor calorífico del biogás
depende de la temperatura, contenido de vapor de agua y presión. El contenido
de vapor de agua en el biogás depende de la temperatura y presión. El valor
calorífico del biogás conteniendo un 60 % de metano es alrededor de 20 -22 MJ/m3
o 6 kWh/m3. El octanaje es 130. La temperatura de auto ignición del
metano es 650-750 ºC. La densidad del biogás es 1,2 g/l.
- 1 m3 de propano corresponde a 2,1 m3 de biogás.
- 1 litro diesel corresponde a 1,6 m3 de biogás.
- 1 kWh de electricidad (valor calorífico 3,6 MJ/kWh) corresponde a 0,2 m3 de biogás.
El biogás de
una granja agrícola contiene metano, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno,
nitrógeno y humedad. Una composición típica es la que mostramos a continuación:
- Metano: 58,72 %
- Dióxido de carbono: 38,25 %
- Sulfuro de hidrógeno: 0,35 % o 3500 ppm
- Nitrógeno: 2,68 %
Al contrario
que el gas natural tiene un alto porcentaje en dióxido de carbono y sulfuro de
hidrógeno. El H2S es tóxico y corrosivo cuando se combina con la
humedad para formar ácido sulfúrico o sulfuroso que puede corroer todas las
partes metálicas con las que entra en contacto. El CO2 tiene una
desventaja volumétrica cuando se usa en un motor para combustión.
Impacto del H2S
La presencia
de H2S en el biogás procedente de una granja avícola puede ir de 0,3
a 0,8 % (8 ppm). Sin embargo, el nivel de H2S en el gas natural es
de 4 ppm. H2S es severamente corrosivo a los metales asociados con
el transporte del gas y las partes metálicas del motor, es incluso corrosivo
con el acero inoxidable.
Una unidad
de retirada de H2S hasta un límite de 250 ppm puede considerarse
aceptable.
Impacto del CO2
En el biogás
de una granja agrícola la presencia de biogás es alrededor del 40 %. CO2 no
tiene valor calorífico y se requiere su retirada para incrementar la intensidad
de energía del gas por unidad de volumen. A veces se requiere incrementar la
intensidad de energía del gas por volumen unitario. A veces se requiere la
retirada de CO2 debido a que forma un complejo llamado CO2CO2
que es bastante corrosivo en
presencia de agua. Adicionalmente es necesaria la retirada de gas en una planta
criogénica para prevenir la solidificación de CO2. Para generar
energía eléctrica, la presencia de CO2 reducirá
el ratio de aire combustible del motor debido a que suministrar la misma
entrada térmica del sistema requiere más biogás. Así se reduce el caudal de
aire en el motor bajo un volumen constante. Un caudal de aire limitado al motor
reduce la salida máxima del motor. Sin embargo la eficiencia total del motor no
cambia demasiado por lo que a pequeña escala la retirada del CO2 no
es imprescindible.
Impacto de la humedad
Después de
retirar el H2S el gas debe pasar a través de una unidad de retirada
de humedad donde el gas es liberado de humedad.
Plantas de biogás
El número de
plantas de biogás a instalar dependerá del potencial de biogás generado
diariamente. Las plantas más comunes son de tipo bóveda fija. Una planta de
bóveda está formada por una bóveda cerrada que consiste en un digestor y una
cámara de gas que es fija y no movible. El gas se almacena en la parte superior
del digestor. Una práctica normal es que el volumen de la cámara de gas sea un
tercio del volumen total de la bóveda. Cuando comienza la producción de gas la
lechada se desplaza al tanque de compensación. La presión de gas se incrementa
con el volumen de gas almacenado. Se requiere un regulador de presión para
mantener una presión constante del caudal del gas al motor. Las ventajas de la
planta de bóveda fija son su bajo coste de construcción, no tener partes
móviles, vida útil prolongada y proporcionar protección frente al frío del
invierno. Sin embargo, las desventajas son la porosidad o grietas de la planta,
temperatura del gas baja, y fluctuaciones de la presión del gas.
Unidad de retirada de H2S
Una de las
formas más sencillas de eliminar el H2S es mediante el Sponge
process. Estas unidades consisten en dos tanques de plástico cilíndricos
transparentes. El gas conteniendo H2S o el gas acre pasa a través de
un lecho de óxido rojo en forma de lana de acero. La lana de acero básicamente está
formada en forma de fragmentos de acero oxidado de los que se obtienen en una
operación de torneado. El lecho de lana de acero se coloca en el fondo de las
torres. El gas entra en el fondo de la torre, luego pasa a través del lecho y
finalmente sale por lo alto de la torre.
El óxido
rojo tiene una alta afinidad para reaccionar con H2S. La reacción
química del óxido rojo con H2S viene dada por la siguiente ecuación.
Unidad de retirada de humedad
El biogás
entra en una unidad de retirada de humedad una vez ha pasado el proceso de
retirada de H2S. El método de deshidratación por adsorción suele
usarse para retirar vapor del chorro de gas. La deshidratación por adsorción es
un proceso donde un desecante sólido se usa para retirar vapor de agua del
chorro de gas. Hay dos tipos de deshidratación por adsorción. Una es la
quimisorción y la otra la fisisorción. La quimisorción o adsorción química
implica enlaces químicos específicos (o electrovalentes) enlazando las moléculas de gas (o adsorbato)
en una monocapa en los átomos de superficie de sólidos.
Bibliografía: The Potential of electricity Generation
from Poultry Waste in Bangladesh. International
Institute of Management. 2007. University of Flensburg, Germany
Palabras
clave: H2S
removal system, adsorption dehydration
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