Maximizando las oportunidades del biometano para el tratamiento de aguas residuales
En el Reino Unido, el sector del tratamiento de aguas residuales ha utilizado tanto el tratamiento aeróbico como anaeróbico durante muchos años y por lo tanto, no es sorprendente que cuando se introdujo en abril de 2002 (abril de 2005 en Irlanda del Norte) la Renewables Obligation (RO), las plantas de tratamiento de aguas residuales de digestión anaeróbica (AD) ya estuvieran lo suficientemente implantadas para convertirse en las primeras instalaciones acreditadas.
La RO finaliza para todas las nuevas instalaciones de generación el 31 de marzo de este año, y lo más importante es que para estos primeros generadores el período de acreditación, por defecto de 20 años, significa que la mayoría de las plantas AD de tratamiento de aguas residuales perderán su elegibilidad para ROCs en 2022, a pesar de que esta obligación (RO) continuará hasta 2037. En efecto, estas plantas tienen sólo cinco años o menos de subsidio.
Además, la tecnología de digestión anaeróbica ha avanzado considerablemente en los últimos 15 años, particularmente en el Reino Unido. Mientras que la nueva capacidad ha crecido – el número de plantas de biogás de aguas residuales han aumentado de 49 en 2004 a 159 actualmente-, muchas de estas instalaciones intentan actualizar sus instalaciones, cambiando a menudo la electricidad por el biometano, para así aprovecharse del incentivo a las energías renovables.
En la Conferencia Nacional de ADBA en diciembre de 2016, el analista de mercados de Digestión Anaeróbica y Bio-recursos, Ollie More, confirmó que los operadores de plantas de biogás de aguas residuales se están moviendo hacia la producción de biometano y además comento que «estas plantas estaban produciendo electricidad y ahora están implantando tecnología de mejora del biometano. Esperamos que esta tendencia continúe”.
La mejora de una planta existente es también una oportunidad ideal para mejorar su eficiencia general y asegurar que todo el calor y energía producida se utiliza, para así maximizar la producción de energía y el ahorro general de gases de efecto invernadero. De hecho, el sector del agua está en el centro de la eficiencia y mejoras de la AD. Mientras que la capacidad instalada para la digestión anaeróbica de aguas residuales aumentó un 12% hasta los 216 MWe entre 2010 y 2015, las plantas de aguas residuales generaron más del 25%. La recuperación de calor es una de las maneras más fáciles de mejorar la eficiencia y los intercambiadores de calor son la mejor opción para hacerlo, pero a pesar que son una tecnología establecida, su uso generalizado en industrias tales como la producción de alimentos y el sector químico, a menudo son subutilizados en plantas AD.
El calor se puede utilizar en el propio proceso AD, por ejemplo, para precalentar la materia prima o digestores para mejorar la eficiencia de producción de gas, o en cualquier otro lugar en el que se requiera calor: desde procesos de tratamiento de agua, pasteurización, evaporación o secado, hasta calefacción para oficinas u otros espacios, o simplemente para proporcionar agua caliente para la limpieza.
De este modo, el uso del calor sobrante sería gratis y sin necesidad de comprar combustible adicional. Además, todas estas aplicaciones pueden llevarse a cabo utilizando un intercambiador de calor adecuado. Este enfoque también puede proporcionar beneficios adicionales en comparación con otras tecnologías, como los sistemas de calefacción de tanques, a menudo utilizados para la pasteurización. Un sistema bien diseñado podría recuperar y utilizar el 40% del calor producido por la planta.
Los intercambiadores de calor resuelven problemas de eficiencia
Como ejemplo, el uso de intercambiadores de calor para la pasteurización es más eficiente que el uso de depósitos con camisa de calentamiento, ya que tienen un requerimiento de calor mucho menor; hasta la mitad en algunos sistemas. Esto se debe a que los sistemas de depósitos tienen una eficiencia de transferencia de calor más baja y normalmente descargan el agua caliente después del uso, en lugar de recuperarla. El uso de intercambiadores de calor significa que la pasteurización eficaz del digestato, por ejemplo para cumplir con la PAS 110, es posible utilizando calor excedente en lugar de instalar una fuente de calor adicional, como una caldera de biomasa, que podría incrementar el coste final de la inversión.
Un sistema de intercambiadores de calor bien diseñado puede proporcionar un proceso continuo de pasteurización que consuma menos energía que los sistemas alternativos, permitiendo niveles de regeneración térmica adicionales o de recuperación de hasta el 60%. Este calor ahorrado puede ser utilizado en otra parte, por ejemplo, en una planta de evaporación.
El calor también se puede utilizar para separar el agua del digestato mediante evaporación. Esta técnica puede reducir la cantidad total de digestato hasta en un 80%, disminuyendo enormemente los costes de transporte asociados con la eliminación del digestato. Un sistema bien diseñado incluirá medidas para conservar los valiosos nutrientes en el digestado, mientras que el agua evaporada puede condensarse y reutilizarse. Por ejemplo, el agua capturada puede ser añadida de nuevo a la materia prima cuando entra en el digestor, haciendo que todo el proceso sea casi autosuficiente en términos de uso de agua y eliminando descargas de líquido de la planta. Después de la evaporación, el contenido de sólidos secos del digestato tratado puede ser de hasta un 20% (casi una mejora de cuatro veces), haciéndolo mucho más fácil de transportar y manejar.
Un sistema bien diseñado podría recuperar y utilizar el 40% del calor producido por una planta de AD. ¿Qué harías tú con ese calor sobrante?