¿Podría el biocarbón ser la solución para las plantas de digestión anaerobia con rendimientos de gas reducidos? 4CleanTech, una empresa conjunta entre Biogas Clapton y CleanTech Leasing, comparte sus hallazgos.
Después de invertir en una planta de AD, la mayoría de los operadores se enfrentan al hecho de que el rendimiento de gas no es tan alto como se había calculado anteriormente. 4CleanTech, con sede en Kent, Reino Unido, considera que el biocarbón es una forma de aumentar significativamente el rendimiento de gas de una materia prima determinada.
Cuando se le pregunta por las razones de los resultados, a menudo decepcionantes, Guenther J. Schulz, uno de los directores de 4CleanTech, señala como uno de los principales problemas el diseño de los digestores de la planta: “En muchas plantas de AD, especialmente las más grandes, los tiempos de retención de materias primas como la hierba o el maíz son demasiado cortos, lo que se debe a que los digestores son demasiado pequeños”, explica. “El resultado es que los sustratos no se descomponen correctamente y se desperdicia energía”.
Para respaldar esta opinión, 4CleanTech hace referencia a la calculadora KTBL, una herramienta de evaluación de datos ampliamente reconocida que utilizan los principales institutos de investigación de biogás en Alemania. Según esta calculadora, por ejemplo, una planta de digestión anaerobia de ensilado de maíz con una producción de biogás de 1.400 metros cúbicos ( m3 ) por hora (2.800 kWh de calor y electricidad combinados) requiere una capacidad de digestión neta de 18.000 m3 .
“Tras realizar un estudio representativo, descubrimos que, en realidad, estas plantas de AD más grandes suelen tener una capacidad de digestión de entre 9.000 m3 y 13.000 m3 ”.
Los problemas que genera esta reducción de la capacidad de los digestores suelen ser de dos tipos: no solo se produce un bajo rendimiento de gas, sino también un contenido de materia seca demasiado elevado. En muchas conversaciones con los operadores de plantas de biogás, quedó claro que los operadores estaban haciendo todo bien, pero que al final tenían que aceptar un menor rendimiento de gas de la materia prima, porque el sustrato sale de los digestores antes de haber tenido tiempo de alcanzar su máximo potencial.
Al mismo tiempo, el mayor contenido de materia seca provoca un desgaste más temprano de las bombas y mezcladores y, a veces, es necesario comprar y utilizar separadores costosos para poder manipular el sustrato más espeso.
Mejorar la capacidad del digestor de las plantas AD existentes generalmente no es una opción para la mayoría, por lo que, mientras investigaba estos problemas de rendimiento, 4CleanTech identificó al biocarbón como un aditivo que puede aumentar significativamente el rendimiento de gas y reducir el contenido de materia seca de una materia prima determinada.
¿Qué es el biocarbón y cómo funciona?
El biocarbón se produce a partir de materias primas renovables, como madera o residuos vegetales (por ejemplo, restos de poda, hojas o desechos verdes), y reduce significativamente la huella de carbono. Para producir biocarbón, la biomasa se quema en una moderna planta de pirólisis con muy poco oxígeno.
Este método de pirólisis permite filtrar por completo todos los gases y vapores, lo que lo hace 100% libre de contaminantes. Este proceso de producción se conoce a menudo como carbonatación de biomasa. El biocarbón tiene una estructura porosa, lo que aumenta significativamente la superficie en el digestor para que los microorganismos se asienten. El biocarbón tiene una superficie de hasta 300 m2 por gramo, lo que le permite actuar como una esponja que puede absorber hasta cinco veces su propio peso.
Fase de prueba
Durante un período de dos años y medio, 4CleanTech realizó pruebas con biocarbón en una planta de 500 kWh en Somerset, Reino Unido, que utiliza como materia prima un 90% de maíz y un 10% de pasto. El primer año se dedicó a optimizar el programa de alimentación del biocarbón para permitir que la biología del fermentador se adaptara con éxito, al mismo tiempo que se aseguraba la relación costo-beneficio. En 12 meses, el resultado fue un aumento del 10,5% en el rendimiento del biogás y la materia seca orgánica (oDM) se redujo un 9%. Además, el amonio también disminuyó un 5%. El proceso biológico de la planta se estabilizó en un nuevo punto de funcionamiento de 6-6,2% oDM.
Resumen
El biocarbón no puede compensar por completo la falta de capacidad en el digestor de una planta, pero sin duda puede ofrecer a los microorganismos del digestor un aumento considerable de la superficie y, por lo tanto, lograr un aumento significativo en la producción de gas. Al mismo tiempo, la materia seca se reduce y el digestato es más fluido. Además, el proceso biológico se estabiliza y el amonio, que puede bloquear el proceso biológico, se reduce. Todos estos factores conducen en diferentes niveles a un aumento de la rentabilidad de la planta. En base a estos resultados, 4CleanTech ha desarrollado su propio producto de biocarbón, Advance Biochar, un producto de primera calidad importado de Alemania.
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