Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) han publicado recientemente un estudio sobre el rendimiento del metano sintético a partir de hidrógeno y biogás. Consideran que es una alternativa interesante para evitar fuentes de carbono y tratamientos convencionales.
Los sistemas ‘Power-to-Gas’ permiten convertir excedentes de electricidad renovable en gases como el hidrógeno o metano. Están considerados vectores esenciales en la transición energética por su capacidad de almacenamiento de energía a gran escala y largo plazo. En el futuro, permitirán prescindir de otros procesos mucho más contaminantes. Entre ellos, los basados en gas natural que, al quemarse, liberan un gran volumen de CO2 a la atmósfera.
Mejorar el diseño, el rendimiento y la economía de estos sistemas es uno de los principales retos a los que se enfrenta la comunidad científica. Con este objetivo, un equipo de investigadores de la UPM ha simulado los procesos de metanización basados en un modelo cinético riguroso de la reacción. Así, han determinado su configuración óptima y viabilidad económica.
El H2 electrolítico y el CO2 pueden transformarse en metano sintético (CH4) que tiene ventajas en cuanto a densidad energética, infraestructura y utilización. Pero hasta ahora, los procesos para lograrlo requerían separar el CO2 de fuentes donde está mezclado con otros gases. Por ello, Fernando Gutiérrez, investigador de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Diseño Industrial (ETSIDI) y uno de los autores del trabajo ha explicado:
“La obtención del metano mediante el uso directo de biogás es una alternativa muy interesante que evita las fuentes de carbono y tratamientos convencionales”.
La investigación realizada muestra que es posible obtener un gas sintético (SNG) de ‘calidad gasoducto’ con reactores refrigerados en 1 etapa o lechos adiabáticos en solo 2 etapas, sin ningún procesamiento adicional, gracias a: el uso directo del biogás (CO2, CH4); la recirculación del efluente; y la eliminación de agua a la salida de los reactores.
Metano sintético
Pero, «¿llegará a ser esto viable desde el punto de vista de la productividad y economía del proceso?«.
Para averiguarlo, los investigadores de la UPM modelan rigurosamente los procesos de metanización catalítica del biogás. Además, valoran si esta alternativa puede ser adecuada fuera del laboratorio o la simulación.
Los factores a tener en cuenta son diversos, explica Fernando Gutiérrez:
“El análisis económico muestra que los costes de producción del gas sintético están do-minados por los del biogás y el H2. De forma que son similares para procesos con diferentes reactores y características de la materia prima. Por ello, la optimación de la etapa de metanización debe valorarse sobre todo por su factibilidad y rendimiento técnicos. Permite evitar con bajo sobrecoste los problemas derivados del uso final del biogás y el hidrógeno”.
El trabajo desarrollado por los investigadores de la UPM se publicó, recientemente, en la revista `Renewable Energy´. Señala el potencial que la optimización de los reactores químicos plantea de cara a intensificar, simplificar y abaratar el proceso de obtención de metano sintético. Éste favorece el uso, de modo eficaz, de las infraestructuras gasistas para descarbonizar otros sectores. Además, es una oportunidad en cuanto a capacidad exportadora de energía limpia.
En esa línea, añaden los investigadores
“Aunque el coste final de producción de SNG (0,54–0,58 €/Nm3) sigue siendo elevado en comparación con el gas natural, es muy sensible a los precios del biogás y la electricidad. Por ello, si se adoptan medidas adecuadas con relación a estos factores, la obtención de SNG a partir de biogás puede ser rentable y contribuir a la reducción de las emisiones”.
Autores y estudio: F. Gutiérrez-Martín, L.M. Rodríguez-Antón, M. Legrand, Renewable power-to-gas by direct catalytic methanation of biogas, Renewable Energy, Volume 162, 2020, Pages 948-959, ISSN 0960-1481.
También te puede interesar:
- Un proyecto para obtener metano a partir de residuos agrícolas
- Producción renovable de hidrógeno y metano a partir de microalgas
- Biometano y biogás, dos opciones para la reducción de emisiones de CO2
