El gas natural renovable (GNR) , también conocido como biometano , es un combustible renovable y biogás que se ha mejorado a una calidad similar al gas natural fósil y tiene una concentración de metano del 90% o más. [1] Al eliminar el CO2 y otras impurezas del biogás y aumentar la concentración de metano a un nivel similar al del gas natural fósil, se hace posible distribuir GNR a través de la infraestructura de gasoductos existente . El GNR se puede utilizar en electrodomésticos existentes, incluidos vehículos con motores que queman gas natural ( vehículos a gas natural ).
La forma más común de recolectar biogás para producir biometano es mediante el proceso de digestión anaeróbica . También existen múltiples formas de metanizar el dióxido/ monóxido de carbono y el hidrógeno, entre ellas la biometanización , el proceso Sabatier y un nuevo proceso electroquímico iniciado en los Estados Unidos y que actualmente se encuentra en fase de pruebas. [2]
El gas natural renovable se puede producir y distribuir a través de la red de gas existente , lo que lo convierte en un medio atractivo para abastecer de calor y energía renovables a las instalaciones existentes. El gas natural renovable también se puede convertir en gas natural licuado (GNL) o gas natural comprimido (GNC) para su uso directo como combustible en el sector del transporte.
En Estados Unidos, las proyecciones del potencial de suministro final de GNR varían. Un análisis realizado en 2011 por el Instituto de Tecnología del Gas determinó que el gas renovable a partir de biomasa residual, incluidos los desechos agrícolas, tiene el potencial de agregar hasta 2,5 billones de Btu al año, lo que sería suficiente para satisfacer las necesidades de gas natural del 50% de los hogares estadounidenses. [3] [4] El Instituto de Estudios Ambientales y Energéticos estimó que el gas natural renovable podría reemplazar hasta el 10% de todo el gas natural utilizado en Estados Unidos, [5] y un estudio de la Asociación Nacional de Agencias de Agua Limpia y la Federación Ambiental del Agua concluyó que la cantidad de biosólidos extraídos de las aguas residuales podría convertirse en suficiente biogás para satisfacer potencialmente hasta el 12% de la demanda nacional de electricidad de Estados Unidos. [6]
Más recientemente, un estudio encargado por la American Gas Foundation y ejecutado por ICF en 2019 proyectó que entre 1,6 y 3,78 billones de pies cúbicos de GNR podrían producirse anualmente para inyección en gasoductos en los EE. UU. para 2030. [7]
En combinación con el sistema power-to-gas , mediante el cual la fracción de dióxido de carbono y monóxido de carbono del biogás se convierte en metano utilizando hidrógeno electrolizado , el potencial de gas renovable del biogás crudo se duplica aproximadamente. [8]
Durante el proceso de producción se puede lograr una eficiencia de conversión de biomasa en GNR del 70 %. [9] [10] Los costos se minimizan maximizando la escala de producción y ubicando una planta de digestión anaeróbica cerca de enlaces de transporte (por ejemplo, un puerto o un río) para la fuente de biomasa elegida. La infraestructura de almacenamiento de gas existente permitiría que la planta continúe fabricando gas a la tasa de utilización completa incluso durante períodos de demanda débil, lo que ayudaría a minimizar los costos de capital de fabricación por unidad de gas producido. [11]
El gas renovable se puede producir a través de tres procesos principales:
En América del Norte, la mayor parte del desarrollo de RNG se ha producido históricamente en el sector de residuos sólidos urbanos (RSU). [13] La primera instalación comercial de RNG se inauguró en el vertedero Fresh Kills cerca de la ciudad de Nueva York en 1982. En 2023, más de 300 instalaciones de RNG están actualmente en funcionamiento en América del Norte, [14] y más del 70% de los suministros provienen de los sectores de RSU y vertederos, según el grupo comercial estadounidense RNG Coalition. [15]
Göteborg Energi inauguró la primera planta de demostración para la producción a gran escala de gas natural biosintético (GNS) mediante la gasificación de residuos forestales en Gotemburgo , Suecia, dentro del proyecto GoBiGas. La planta tenía la capacidad de producir 20 megavatios de bioGNS a partir de unos 30 MW de biomasa, con el objetivo de lograr una eficiencia de conversión del 65 %. Desde diciembre de 2014, la planta de bioGNS estuvo en pleno funcionamiento y suministró gas a la red de gas natural sueca, alcanzando las demandas de calidad con un contenido de metano de más del 95 %. [16] La planta se cerró permanentemente debido a problemas económicos en abril de 2018. Göteborg Energi había invertido 175 millones de euros en la planta y los intensos intentos durante un año para vender la planta a nuevos inversores habían fracasado. [17]
Cabe señalar que la planta fue un éxito técnico y funcionó como estaba previsto. [18] Sin embargo, no era económicamente viable, dados los precios del gas natural en ese momento. Se espera que la planta vuelva a funcionar alrededor de 2030, cuando las condiciones económicas puedan ser más favorables, con la posibilidad de un precio más alto del carbono. [19]
El gas natural renovable es de particular interés en países con extensas redes de distribución de gas natural. Entre sus principales ventajas se encuentran la compatibilidad con la infraestructura de gas natural existente, una mayor eficiencia en la producción de combustibles Fisher-Tropsch y una escala de producción menor que la de otros sistemas de producción de biocombustibles de segunda generación. [20] El Centro de Investigación Energética de los Países Bajos ha llevado a cabo una amplia investigación sobre la producción de gas natural renovable a gran escala a partir de biomasa leñosa, basada en la importación de materias primas del extranjero. [21]
Las plantas de gas natural renovable basadas en madera se pueden clasificar en dos categorías principales, una de las cuales es la alotermal, en la que la energía es proporcionada por una fuente externa al gasificador. Un ejemplo son los gasificadores de lecho fluidizado de doble cámara que constan de cámaras de combustión y gasificación separadas. Los sistemas autotérmicos generan el calor dentro del gasificador, pero requieren el uso de oxígeno puro para evitar la dilución del nitrógeno. [22]
En el Reino Unido, NNFCC descubrió que cualquier planta de bioSNG construida para 2020 probablemente utilizaría "materias primas leñosas limpias" y que hay varias regiones con buena disponibilidad de esa fuente. [23] [24]
En el Reino Unido, el uso de la digestión anaeróbica como medio para producir biogás renovable está creciendo , con casi 90 sitios de inyección de biometano construidos en todo el país. [25] Ecotricity anunció planes para suministrar gas verde a los consumidores del Reino Unido a través de la red nacional. [26] Centrica también anunció que comenzaría a inyectar gas, fabricado a partir de aguas residuales, en la red de gas. [27]
En Canadá, FortisBC, un proveedor de gas de Columbia Británica, inyecta gas natural generado a partir de fuentes renovables en su sistema de distribución de gas existente. [28]
Una empresa llamada Divert , que también reduce el desperdicio de alimentos a través de donaciones, dice que utilizará una inversión de mil millones de dólares del operador de oleoductos canadiense Enbridge para ampliar su red existente de digestores anaeróbicos de desechos de alimentos para cubrir todos los mercados principales de América del Norte. [29] [30]
El biogás crea contaminantes ambientales similares a los del combustible de gas natural ordinario, como monóxido de carbono, dióxido de azufre , óxido de nitrógeno , sulfuro de hidrógeno y partículas . Cualquier gas no quemado que se escape contiene metano, un gas de efecto invernadero de larga duración . La diferencia clave con el gas natural fósil es que a menudo se lo considera parcial o totalmente neutro en carbono , [31] ya que el dióxido de carbono contenido en la biomasa se renueva naturalmente en cada generación de plantas, en lugar de liberarse de los depósitos fósiles y aumentar el dióxido de carbono atmosférico .
Una de las principales preocupaciones es que el potencial rendimiento del biogás sólo representaría un pequeño porcentaje de los suministros existentes de gas fósil (también llamado gas natural). Este hecho ha llevado a los proveedores de gas natural existentes a oponerse a las medidas para aumentar el uso de la electricidad como fuente de energía, lo que ha reducido la demanda de gas. Esta realidad impulsó a la Southern California Gas Company (SoCalGas) a apoyar de forma encubierta la creación de una organización sin ánimo de lucro: Californians for Balanced Energy Solutions (C4Bes), que luego pasó a ejercer presión a favor del sector del gas y en contra del impulso a favor de la electrificación. El Sierra Club expuso la mano de SoCalGas en la formación de C4Bes ( astroturfing ) y, por tanto, C4Bes redujo sus actividades de presión, aunque siguió promoviendo la demanda de gas. [32] [33] [34]
