Biogás

O biogás é un gas combustible que se xera en medios naturais ou en dispositivos específicos, por medio de reaccións de biodegradación da materia orgánica pola acción de microorganismos e outros factores, en ausencia de oxíxeno (é un proceso anaeróbico). O biogás resultante é unha mestura de gases dos cales o máis importante é o metano (CH4). Pode producirse a partir de materiais dispoñibles local ou rexionalmente como lixo reciclado ou outros materiais biodegradables como esterco, residuos vexetais ou de colleitas, e augas residuais. É unha fonte de enerxía renovable e en moitos casos produce unha signatura de cabono moi pequena. A este gas tamén se lle chama gas dos pantanos, porque neles se produce unha biodegradación de residuos vexetais semellante á descrita que xera este gas.
A produción de biogás por descomposición anaeróbica é un modo considerado útil para tratar residuos biodegradables, xa que produce un combustible valioso, ademais de xerar un efluente que pode aplicarse como acondicionador de solos ou fertilizante agrícola xenérico.
O biogás é unha mestura de gases constituída por metano (CH4) nunha proporción entre o 50% e o 70% en volume, e dióxido de carbono (CO2), e contén pequenas proporcións doutros gases como hidróxeno (H2), nitróxeno (N2), oxíxeno (O2) e sulfuro de hidróxeno (H2S). O biogás ten como termo medio un poder calorífico entre 18, 8 e 23, 4 megajoules por metro cúbico (MJ/m³).
Este gas pode utilizarse para producir enerxía eléctrica mediante turbinas ou plantas xeradoras que funcionan con gas, ou en fornos, estufas, secadores, caldeiras ou outros sistemas de combustión a gas, debidamente adaptados. Composición
A composición do biogás varía dependendo da orixe do proceso de dixestión anaeróbica. O biogás de vertedoiros de lixo ten tipicamente concentracións de metano do 50%. Con tecnoloxías máis avanzadas do tratamento do lixo pode producirse biogás cun 55%–75% de metano, que en reactores libres de líquido pode chegar ao 80%-90% de metano usando técnicas de purificación do gas in situ. O biogás producido contén vapor de auga, e a fracción do volume correspondente ao vapor de auga é función da temperatura do biogás; a corrección do volume de gas, contido de vapor de auga e expansión térmica pode facerse con fáciles cálculos matemáticos para obter o volume estandarizado de biogás seco.
Nalgúns casos o biogás contén siloxanos, que se forman pola descomposición anaeróbica de materiais que forman parte de xabóns e deterxentes. Durante a combustión de biogás que contén siloxanos, libérase silicio, que pode combinarse con oxíxeno libre ou outros elementos. Poden formarse depósitos constituídos principalmente por sílice (SiO2) ou silicatos (SixOy) e poden conter calcio, xofre, cinc, e fósforo. Estes depósitos de mineral branco acumúlanse formando unha capa de varios milímetros de grosor e deben ser retirados por medios químicos ou mecánicos. Aplicacións
O biogás pode utilizarse para a produción de electricidade a partir de residuos, nun motor de gas de coxeración (CHP), que producen electricidade e calor, nos que a calor residual procedente do motor é utilizada convenientemente para quentar o dixestor; cociñar; calefacción ou producir auga quente. Se o biogás se comprime, pode substituír o gas natural comprimido para utilizalo como combustible para vehículos.
Melloramento do biogás
O biogás bruto obtido directamente da dixestión ten como moito ata o 60% de metano e un 29% de CO2 con trazas de H2S (sulfuro de hidróxeno), e non ten suficiente calidade para ser utilizado como gas combustible para maquinaria. Ademais, a natureza corrosiva do sulfuro de hidróxeno pode esnaquizar as instalacións internas da planta.
O metano do biogás pode ser concentrado nun concentrador de biogás para que chegue a ter os mesmos estándares de calidade que o gas natural fósil (o cal á súa vez tamén se somete a un proceso de limpeza), de modo que o biogás se transforma en biometano. O metano concéntrase ata o 98% e deben eliminarse o dióxido de carbono, auga, sulfuro de hidróxeno, e as particulas. Hai varios métodos para conseguir este melloramento, dos cales o máis usado é o lavado con auga. No lavado con auga o gas flúe a alta presión nunha columna onde o dióxido de carbono e outros compoñentes traza son limpados por un fluxo de auga que vai contracorrente. Biodixestor
Un biodixestor é un sistema natural que aproveita a dixestión anaerobia (en ausencia de oxíxeno) realizada polas bacterias que xa habitan no esterco, para transformar este en biogás e fertilizante. O biogás pode ser empregado como combustible nas cociñas e iluminación, ou, en grandes instalacións, pódese utilizar para alimentar un xerador que produza electricidade. O fertilizante inicialmente considerouse un produto secundario, mais actualmente se lle está dando a mesma importancia ou maior, que ao biogás, xa que proporciona ás familias campesiñas de moitas partes do mundo un fertilizante natural que mellora moito o rendemento das colleitas.
Os biodixestores familiares de baixo custo están amplamente implantados en países do sueste asiático e na India, e, en menor medida noutros países como a Arxentina, Cuba, Colombia e o Brasil. Estes modelos de biodixestores familiares son de baixo custo, doada instalación e mentemento. A produción de biogás en Europa varía notablemente dun país a outro. Os máis avanzados na produción e uso de biogás son Alemaña, Austria e Suecia. Outro reto para o éxito do uso do biogás é a percepción negativa da poboación europea desta fonte de enerxía. Pulado pola disputa sobre o gas de decembro de 2008 entre Rusia e Ucraína e a súa posible repetición, decidiuse iniciar na Unión Europea o proxecto "SEBE" (Sustainable and Innovative European Biogas Environment) que está financiado polo programa CENTRAL. O obxectivo é abordar a dependencia enerxética de Europa establecendo unha platforma en liña para compartir coñecementos e lanzar proxectos piloto encamiñados a concienciar á poboación e desenvolver novas tecnoloxías para a produción de biogás.
En 2009 fundouse en Bruxelas a Asociación do Biogás Europea (EBA) como unha organización sen ánimo de lucro que promova o desenvolvemento da produción de biogás sostible e o seu uso en Europa. En xullo de 2013 contaba con 60 membros de 24 países europeos.
Adaptación dos biodixestores
Os biodixestores deben ser deseñados de acordo coa súa finalidade, o gando que se dispoña, e a temperatura á que van traballar. Un biodixestor pode ser deseñado para eliminar todo o esterco producido nunha granxa de porcos, ou ben como ferramenta de saneamiento básico nun colexio. Outro obxetcivo sería proporcionar cinco horas de combustión nunha cociña a unha familia, para o que se requiren 20 quilos de esterco fresco diariamente. O fertilizante líquido obtido tamén é valioso, e un biodixestor deseñado para tal finalidade debe permitir que a materia prima estea máis tempo no interior da cámara hermética, e reducir a mestura con auga a 1: 3.
A temperatura ambiente á que vai funcionar o biodixestor indica o tempo de retención que cómpre para que as bacterias poidan dixerir a materia. En ambientes de 30 °C requírense uns 10 días a 20 °C, e con temperaturas menores o tempo aumenta. Produción de biogás en vertedoiros
Uns dos lugares onde se produce biogás en grandes cantidades é nos vertedoiros de lixo, onde se descompón o lixo orgánico húmido acumulado no vertedoiro en condicións anaerobias.
Primeiramente, o lixo cóbrese e comprímese mecanicamente polo peso do material que se deposita enriba. Este material impide que se produza unha exposición ao oxíxeno, o que permite que prosperen os microbios anaerobios que realizarán a fermentación. O gas que se acumula nas capas inferiores do vertedoiro libérase lentamente á atmosfera (e pode ser explosivo) se o vertedoiro non foi preparado para capturalo.
Como o metano do biogás é un potente gas de efecto invernadoiro (20 veces máis potente que o dióxido de carbono) pode contribuír significativamente ao efecto invernadoiro e quecemento global. Ademais, os compostos orgánicos volátiles desprendidos contribúen á formación de smog fotoquímico.