Deslizamiento de metano en la purificación de biogás: cuánto perdemos y cuánto cuesta

El deslizamiento de metano es aquella parte del metano contenido en el biogás crudo que, durante el proceso de purificación, no se incorpora al biometano, sino que se escapa con el off-gas, es decir, el flujo residual rico en CO₂. Se expresa como porcentaje del sustrato. Constituye tanto una pérdida de ingresos (se vende menos gas) como una emisión de gases de efecto invernadero: el metano es un gas de efecto invernadero decenas de veces más potente que el CO₂ en un horizonte de 100 años. Para una planta de biometano, este indicador es uno de los parámetros técnicos y ambientales más relevantes.

Origen del deslizamiento

En toda tecnología de separación, una parte del metano pasa al flujo de CO₂:

• en las membranas, el metano atraviesa lentamente, pero no de forma nula; cuanto mayor es la pureza del producto y mayor el rendimiento, mayor es la superficie requerida y la recirculación;
• en el PSA, el metano se adsorbe en pequeña medida y permanece en la columna o en el gas de purga;
• en el lavado con agua, el metano se disuelve en el agua (débilmente, pero en una fracción porcentual), y durante el stripping pasa al off-gas;
• en el lavado con aminas, el metano se disuelve físicamente en cantidades traza;
• en la criogenia, las pérdidas dependen de la eficiencia de la separación.

Además del deslizamiento, existen pérdidas que no derivan de la propia separación y que deben sumarse a las pérdidas totales de metano en la instalación: fugas en la válvulería, venteos durante arranques y paradas, y la combustión de emergencia del biogás en la antorcha.

Valores típicos

La siguiente tabla muestra los órdenes de magnitud encontrados en la literatura y en ofertas de proveedores (sistemas modernos, operación estable). Los valores reales deben confirmarse en la garantía y mediante mediciones.

Ejemplo de cálculo

Supuestos: instalación de 500 m³/h de biogás con un 55% de CH₄ (275 m³/h de metano), 8.000 horas de funcionamiento anual, deslizamiento del 1%. Producción anual de metano en el biogás: 2,2 millones de m³. Pérdida: 22.000 m³ de CH₄. Con una densidad del metano de aproximadamente 0,717 kg/m³, esto equivale a unas 15,8 t de CH₄. Con un GWP₁₀₀ = 28 (valor del quinto informe del IPCC), esto supone unas 442 t CO₂e anuales. Desde el punto de vista energético, la pérdida equivale a unos 220 MWh (con aproximadamente 10 kWh/m³), lo que, con un precio supuesto del gas de 200 zł/MWh, representa unos 44.000 zł anuales.

A modo de comparación: un deslizamiento del 0,1% supondría 44 t CO₂e y 4.400 zł. La diferencia de unas 400 t CO₂e anuales equivale a las emisiones de varios cientos de turismos circulando durante un año, por lo que las pérdidas son relevantes no solo desde el punto de vista financiero, sino también en el cálculo de emisiones del biometano.

Cómo reducir el deslizamiento

1. Selección de la tecnología según los requisitos de emisiones (por ejemplo, aminas o sistemas multietapa).
2. Combustión del off-gas en un oxidante térmico o catalítico; el metano se convierte en CO₂, lo que reduce el efecto invernadero. A bajas concentraciones de CH₄, se requiere combustible auxiliar o recuperación de calor.
3. Recirculación del gas procedente del flash, el permeado o el gas de purga.
4. Explotación: evitar el funcionamiento fuera del rango de diseño, garantizar la estanqueidad de la válvulería y controlar las fugas.
5. Monitorización: medición de la concentración de CH₄ en el off-gas y balance de masas de la instalación.

Deslizamiento en el balance de emisiones del biometano

En la metodología RED, las emisiones de metano derivadas de la purificación se incluyen en el balance de GEI del biometano (como emisiones de proceso). En los cálculos por defecto se asumen supuestos sobre el nivel de pérdidas, mientras que un deslizamiento real bajo puede mejorar el resultado en los cálculos reales. En esto consiste la relación entre la tecnología y el valor del gas certificado: una baja pérdida de metano mejora la huella de carbono y el valor comercial del biometano.

Cláusulas contractuales

En el contrato con el proveedor de la tecnología, incluya: deslizamiento garantizado (%), condiciones de medición (carga, composición, método), penalización por exceso y obligación de corrección. También conviene contemplar mediciones periódicas tras el arranque y durante la explotación, ya que el deslizamiento suele aumentar con el envejecimiento de las membranas o el sorbente.

Diferencia entre deslizamiento y emisión real

El deslizamiento describe lo que abandona el separador en el off-gas, pero no siempre lo mismo llega a la atmósfera. Si el off-gas se dirige a un oxidante térmico, la emisión de metano se reduce según la eficiencia de la combustión (normalmente más del 99% con un funcionamiento correcto), y aparece CO₂ biogénico adicional. Por el contrario, a las emisiones hay que sumar las fugas no relacionadas con la separación. Por ello, en los balances de GEI se distinguen dos indicadores: el deslizamiento tecnológico (propiedad del equipo) y las pérdidas totales de metano de la instalación (suma del deslizamiento, fugas, arranques y paradas, teniendo en cuenta la combustión). Este último indicador es más relevante para el clima y debe ser objeto de mediciones de control.

Resumen

El deslizamiento de metano es un indicador que vincula economía y clima. Pequeñas diferencias porcentuales se traducen en cientos de toneladas de CO₂e y decenas de miles de euros anuales, por lo que conviene medirlas, garantizarlas y reducirlas en todas las fases de la vida útil de la instalación.