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Plantas de biogás rentables: Del residuo a la energía renovable

09/10/2020

Plantas de biogás rentables: Del residuo a la energía renovable


Gracia Silvestre

Gracia Silvestre

  • Investigadora en el AINIA

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"El biogás agroindustrial en España ha pasado por varias etapas en los últimos años. Las primas a las renovables que se establecieron en el pasado ayudaron al desarrollo e implantación de la tecnología; tras terminar esta forma de apoyo a las renovables, el sector del biogás experimentó una ralentización. Los nuevos desarrollos de I+D, que han hecho posibles algunos procesos de mono-digestión, y la aparición de nuevas líneas de apoyo a las energías renovables, están renovando el interés en esta tecnología, ¿quieres conocer las últimas ayudas?"
 

Transformación de residuos en energía y bioproductos agronómicos

 
A partir de materias primas con elevadas concentraciones de materia orgánica, proteínas, lípidos, y/o carbohidratos y mediante un proceso biológico denominado digestión anaerobia, se obtiene el biogás (mezcla de metano y dióxido de carbono).
 
El interés del biogás reside en el metano, el cual tiene un poder calorífico de 10 KJ/m3, y por lo tanto se puede utilizar como fuente de energía renovable.
 
En general, las plantas de biogás se alimentan con subproductos generados en otros procesos:
 
  • Industria agroalimentaria.
     
  • En los municipios, la fracción orgánica de los residuos urbanos o los lodos generados de la depuración de las aguas residuos.
     
  • Agroindustriales, tratando las deyecciones ganaderas producidas por el ganado en las granjas o subproductos de la agricultura como rastrojos, pajas o mermas de frutas y verduras.
 
La digestión anaeróbica de estos residuos orgánicos genera por una parte biogás, el cual puede emplearse para la generación de energía renovable, y por otra parte, un digestato rico en nutrientes que puede emplearse en suelos agrícolas como enmienda orgánica.
 
La construcción y explotación de plantas de biogás es una inversión rentable en la mayoría de los casos, pero su éxito radica en la definición del modelo de negocio.
 


Modelo de negocio, la clave de la rentabilidad de la planta

 
Los modelos de negocio son diversos y tienen en cuenta distintas variables como la disponibilidad de los subproductos orgánicos, el proceso de digestión, los usos del biogás y la valorización de los efluentes finales del proceso de digestión anaerobia entre otros.

 
1. Modelos de negocio según las materias primas y los procesos de digestión
 
Plantas de biogás centradas en la co-digestión anaerobia. Se trata de plantas que utilizan sustratos orgánicos de distinto origen y composición, con el objetivo de obtener mezclas de co-digestión que sean adecuadas para el proceso biológico. Estas plantas de biogás suelen ser plantas centralizadas de tamaño grande o medio, donde todos los sustratos se tratan conjuntamente .
 
El éxito de este modelo de negocio depende de:
 
  • Selección adecuada de sustratos y diseño de la mezcla de co-digestión. Se busca maximizar la producción de biogás, reducir su contenido en sólidos y obtener un proceso biológico estable a largo plazo.
     
  • Selección de la ubicación adecuada. Desde el punto de vista económico, la clave está en el transporte delos subproductos, principalmente por su elevado contenido en agua. Se contempla además que sea cercana al lugar donde gestionar los digeridos (agronómicamente)
 
Plantas de biogás centradas en la mono-digestión anaerobia. Se utiliza un solo subproducto orgánico generado, normalmente, en el mismo origen donde se ubica la planta de biogás. Esta tipología de proceso se ha implantado mucho menos que la tecnología de la co-digestión.
 
En este caso, los factores clave son las características de los subproductos. Para obtener un proceso estable a largo plazo, y que por tanto se maximice la producción de biogás y la calidad del digerido, se necesita una condiciones físico-químicas determinadas, y en muchas ocasiones, un solo sustrato carece de muchas de ellas, obteniendo un proceso biológico no estable. En estos casos se deben desarrollar estrategias específicas de operación de dichos procesos para maximizar la producción de biogás y evitar episodios de inestabilidad biológica.
 
 
2. Modelos de negocio según el uso energético del biogás

Otro de los aspectos a tener en cuenta en el modelo de negocio de las plantas, es el uso de dicho biogás. El biogás es el producto con valor económico del proceso, y, por lo tanto, su uso repercute directamente sobre la viabilidad económica de la planta de biogás.
 
  • Producción de energía térmica. Utilizada en la misma industria o en lugares cercanos a la planta para calefacción comunitaria o calefacción de espacios públicos como piscinas, colegios, etc. El uso térmico del biogás suele ser la opción más económica debido a que no se requiere un pretratamiento intensivo del biogás antes de su uso. El uso térmico del biogás presenta rendimientos de transformación en energía elevada, entorno al 90-95%.
     
  • Producción de energía eléctrica. Mediante motores de cogeneración eléctrica u otras tecnologías como las microturbinas. En este caso, la energía eléctrica se puede utilizar en instalaciones próximas a la planta de biogás, o venderla a través de la red eléctrica.

    Esta opción, a pesar de ser la más implantada, presenta una serie de limitaciones, como por ejemplo, cuando el punto de conexión a red este lejos de la planta, o, bien limitaciones relacionados con la legislación referente al mercado eléctrico. Su uso en motores de cogeneración suele tener un rendimiento de transformación entre el 35-40% en electricidad y 40-50% en calor (80% en total).
 
  • Obtención de biometano. Mediante la separación del metano y el dióxido de carbono, para obtener lo que se denomina biometano. La corriente de metano obtenida puede asimilarse a la composición del gas natural, y, por lo tanto, inyectarse a la red de gas natural.
 
Rentable en plantas que producen elevados volúmenes de biogás: A pesar de que el rendimiento económico de la inyección del metano es mayor que su valorización mediante electricidad, debido a los mayores rendimientos de transformación que presenta, es necesario contemplar la inversión necesaria para llevar a cabo la separación del metano y el dióxido de carbono que, en algunos casos, puede resultar menos interesante desde el punto de vista económico.
 
Usos biometano: Además de la inyección a red, el biometano se puede utilizar también como combustible para vehículos, y existen algunos ejemplos de utilización de este biometano en flotas de vehículos “cautivas”, vinculadas de alguna manera a la planta de producción de biometano.
 
 
3. Modelos de negocio según el uso del digerido
 
Por último, aunque en muchos casos no se suele contemplar en el modelo de negocio de las plantas de biogás, es el uso y/o valorización de la corriente líquida obtenida al final del proceso biológico, el conocido digerido o digestato.
 
El digerido es un pool de biomasa anaerobia junto con trazas de materia orgánica que no ha sido transformada en biogás. Esta corriente suele presentar menores cantidades de materia orgánica y sólidos totales, entre el 60-80% de la alimentación inicial.
 
La solución tecnológica más aplicada para la gestión del digerido se basa en la separación de la fracción líquida y sólida. La fracción líquida presenta muy bajas concentraciones de sólidos totales y volátiles, y sales disueltas, principalmente nitrógeno amoniacal.
 
  • Los usos de estos compuestos pueden aplicarse en el ámbito agronómico. Regadío en agricultura: en zonas agrícolas cercanas.
     
  • Procesos industriales ubicados en las inmediaciones de la planta de biogás, como su uso en procesos industriales o regadío de jardines, campos de golf, etc.
     
  • Enmienda orgánica ya que la fracción sólida suele contener la mayor parte de la biomasa anaerobia.
     
  • Productos agronómicos de mayor valor añadido: Tras el acondicionamiento de la fracción sólida . Su venta en agricultura permite aumentar los ingresos de las plantas de biogás, y con ello su rentabilidad.
 
El uso del proceso de la digestión anaerobia para valorizar los subproductos orgánicos en forma de energía renovable presenta la doble ventaja:
 
  • Ser una tecnología capaz de utilizarse para reducir el contenido de sólidos totales de dichos subproductos.
     
  • Reducir el coste de gestión posterior, en aquellos casos en los cuales a la empresa pague por su disposición y tratamiento externo.

 

Ayudas para la implantación de una planta de biogás

 
Las nuevas ayudas del MITECO pueden ser el impulso definitivo para la implantación de plantas de biogás para el tratamiento de subproductos orgánicos en la industria agroalimentaria.
 
El Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico (MITECO) destinará, a lo largo de los próximos meses, 316 millones de euros a ayudas para apoyar proyectos innovadores que favorezcan la integración de energías renovables en los sistemas de generación de energía eléctrica o térmica. Estas líneas de actuación, elaboradas en colaboración con las Comunidades Autónomas, contribuirán a la consecución de los objetivos que se ha fijado España en esta materia: duplicar el consumo de energía renovable en 2030, y alcanzar la neutralidad climática en 2050.
 
Las ayudas cubrirán entre el 20% y 30% del coste del proyecto, incluyendo la inversión de la planta de biogás, y se asignarán por concurrencia competitiva, en función del nivel de madurez, de innovación tecnológica y de gestión.
 
Las ayudas se publicarán por comunidades autónomas a lo largo de los próximos meses. Hasta las fechas se han aprobado las ayudas para las comunidades de Andalucía, Principado de Asturias, Castilla-La Mancha, Cataluña, Extremadura, Madrid, Murcia, Aragón, Cantabria, Comunitat Valenciana, La Rioja y Melilla.
 
En las bases de dichas ayudas se especifica claramente su apuesta por el impulso de las energías renovables térmicas y eléctricas en el sector agroalimentario como las plantas de biogás o las instalaciones fotovoltaicas, y el uso de geotermia en invernadero.
 
Nuestros más de 15 años de experiencia en el desarrollo de proyectos de biometanización de subproductos orgánicos de distinto origen, nos ha dotado de elevado conocimiento para la selección del modelo de negocio personalizado que mejor se adapta a cada cliente, siempre buscando la máxima rentabilidad. ¿Cooperamos?
 
 

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