El gas natural renovable (GNR) , también conocido como biometano , es un 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, es posible distribuir GNR a través de la infraestructura de gasoductos existente . El RNG se puede utilizar en aparatos existentes, incluidos vehículos con motores de gas natural ( vehículos de gas natural ).
La forma más común de recolectar biogás con el que producir biometano es mediante el proceso de digestión anaeróbica . También existen múltiples formas de metanizar el dióxido/ monóxido de carbono y el hidrógeno, incluida la biometanización , el proceso Sabatier y un nuevo proceso electroquímico pionero en los Estados Unidos 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 suministrar a las instalaciones existentes calor y energía de gas renovables. El gas natural renovable también se puede convertir en gas natural licuado (GNL) o gas natural comprimido (GNC) para uso directo como combustible en el sector del transporte.
En Estados Unidos, las proyecciones sobre el potencial de suministro final de GNR varían. Un análisis realizado en 2011 por el Gas Technology Institute determinó que el gas renovable procedente de biomasa residual, incluidos los residuos agrícolas, tiene el potencial de sumar hasta 2,5 billones de Btu al año, siendo 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 los Estados Unidos, [5] y un estudio de la Asociación Nacional de Agencias de Agua Limpia y la Agencia de Agua La Federación de Medio Ambiente descubrió que la cantidad de biosólidos eliminados 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 se podrían producir entre 1,6 y 3,78 billones de pies cúbicos de GNR anualmente para inyección en gasoductos en EE. UU. para 2030. [7]
La National Grid del Reino Unido cree que aproximadamente el 18% de todo el gas consumido podría provenir de sustancias como aguas residuales , desechos de alimentos (como los que se tiran en supermercados y restaurantes) y desechos orgánicos creados por empresas como cervecerías. [8] [9] [ verificación fallida ]
En combinación con la conversión de energía a gas , mediante la 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 bruto se duplica aproximadamente. [10]
Durante el proceso de producción se puede lograr una eficiencia de biomasa a GNR del 70%. [11] [12] Los costos se minimizan maximizando la escala de producción y ubicando una planta de digestión anaeróbica junto a las conexiones de transporte (por ejemplo, un puerto o un río) para la fuente de biomasa elegida. La infraestructura de almacenamiento de gas existente permitiría a la planta continuar fabricando gas a su máxima tasa de utilización incluso durante períodos de demanda débil, lo que ayudaría a minimizar los costos de capital de fabricación por unidad de gas producido. [13]
El gas renovable se puede producir mediante tres procesos principales:
En América del Norte, la mayor parte del desarrollo de GNR se ha producido históricamente en el sector de residuos sólidos municipales (RSU). [15] La primera instalación comercial de GNR se inauguró en el vertedero de Fresh Kills, cerca de la ciudad de Nueva York, en 1982. A partir de 2023, más de 300 instalaciones de GNR están operativas actualmente en América del Norte, [16] y más del 70% de los suministros provienen de los sectores de RSU y vertederos, según el grupo comercial estadounidense RNG Coalition. [17]
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 capacidad para producir 20 megavatios de bioSNG 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 bioSNG estuvo en pleno funcionamiento y suministró gas a la red de gas natural sueca, alcanzando las exigencias de calidad con un contenido de metano superior al 95%. [18] 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. [19]
Cabe señalar que la planta fue un éxito técnico y funcionó según lo previsto. [20] Sin embargo, no era económicamente viable, dados los precios del gas natural en ese momento. Se espera que la planta resurja alrededor de 2030, cuando las condiciones económicas puedan ser más favorables, con la posibilidad de un precio del carbono más alto. [21]
El GNS es de particular interés en países con extensas redes de distribución de gas natural. Las principales ventajas del SNG incluyen la compatibilidad con la infraestructura de gas natural existente, una mayor eficiencia con la que Fisher-Tropsch alimenta la producción y una escala de producción más pequeña que otros sistemas de producción de biocombustibles de segunda generación. [22] El Centro de Investigación Energética de los Países Bajos ha llevado a cabo una extensa investigación sobre la producción de GNS a gran escala a partir de biomasa leñosa, basada en la importación de materias primas del extranjero. [23]
Las plantas de gas natural renovable basadas en madera se pueden clasificar en dos categorías principales, una de ellas es la alotérmica, que tiene la energía 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 calor dentro del gasificador, pero requieren el uso de oxígeno puro para evitar la dilución del nitrógeno. [24]
En el Reino Unido, el NNFCC descubrió que cualquier planta de bioSNG del Reino Unido construida para 2020 probablemente utilizaría "materias primas leñosas limpias" y que hay varias regiones con buena disponibilidad de esa fuente. [25] [26]
En el Reino Unido, el uso de la digestión anaeróbica está creciendo como medio para producir biogás renovable , con casi 90 sitios de inyección de biometano construidos en todo el país. [27] Ecotricity anunció planes para suministrar gas verde a los consumidores del Reino Unido a través de la red nacional. [28] Centrica también anunció que comenzaría a inyectar gas, fabricado a partir de aguas residuales, en la red de gas. [29]
En Canadá, FortisBC, un proveedor de gas en Columbia Británica, inyecta gas natural creado de forma renovable en su sistema de distribución de gas existente. [30]
Una empresa llamada Divert, que también reduce el desperdicio de alimentos mediante donaciones, dice que utilizará una inversión de mil millones de dólares del operador canadiense de oleoductos Enbridge para ampliar su red existente de digestores anaeróbicos de desperdicios de alimentos para cubrir los principales mercados de América del Norte. [31] [32]
El biogás crea contaminantes ambientales similares a los del gas natural común, 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 vida . La diferencia clave con el gas natural fósil es que a menudo se considera parcial o totalmente neutral en carbono , [33] 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 carbono atmosférico . dióxido .
Una preocupación importante es que el rendimiento potencial de 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 rechazar medidas para aumentar el uso de electricidad como suministro de energía, disminuyendo la demanda de gas. Esta realidad llevó a Southern California Gas Company (SoCalGas) a apoyar encubiertamente la creación de una organización sin fines de lucro: Californians for Balanced Energy Solutions (C4Bes), que luego pasó a presionar a favor del sector del gas y contra el impulso a favor de la electrificación. El Sierra Club expuso la mano de SoCalGas en la formación de C4Bes ( astroturfing ), por lo que C4Bes redujo sus actividades de lobby, aunque siguió promoviendo la demanda de gas. [34] [35] [36]
