Emisiones de metano en plantas de biogás: orígenes y magnitud de las pérdidas

Una planta de biogás es una de las herramientas para reducir las emisiones de metano, pero también puede emitirlo si presenta fugas o se explota de manera inadecuada. Las principales fuentes incluyen: depósitos de digestato (especialmente los abiertos), válvulas de seguridad y de sobrepresión de cámaras y depósitos de gas, conexiones y accesorios no herméticos, metano no quemado en los gases de escape de los motores de cogeneración, off-gas de la purificación y operaciones de mantenimiento y emergencias. Las campañas de medición realizadas en Europa indican una gran variabilidad en las pérdidas, desde fracciones de punto porcentual hasta más de una decena por ciento del metano producido, si bien una parte significativa de las emisiones proviene de unos pocos puntos que, una vez detectados, pueden repararse con rapidez.

Fuentes de emisiones

Qué muestran las mediciones

Informes y estudios (incluyendo trabajos realizados en el marco de IEA Bioenergy Task 37 y campañas en Dinamarca, Alemania, Suecia y otros países) confirman que:

• las pérdidas de metano se distribuyen de manera desigual: muchas instalaciones presentan pérdidas reducidas, mientras que un pequeño grupo registra pérdidas muy elevadas;
• las mayores emisiones puntuales se deben a venteos, daños en membranas y depósitos abiertos de digestato;
• en el caso de las plantas de biogás agrícolas, los valores medios en las publicaciones suelen situarse en un intervalo de aproximadamente el 1 % a varios puntos porcentuales de la producción de metano, con una gran dispersión entre instalaciones;
• las mediciones remotas (por ejemplo, mediante el método tracer gas o análisis de la pluma) detectan bien las fugas globales, mientras que las mediciones de contacto identifican las fuentes puntuales.\n Las cifras exactas dependen del país, la tecnología y el período de medición, por lo que en los análisis propios deben utilizarse datos de campañas concretas, sin generalizaciones.

Ejemplo de cálculo

Supuestos: una planta de biogás produce anualmente 2,2 millones de m³ de metano. Unas pérdidas totales del 3 % suponen 66 000 m³ de CH₄, es decir, unas 47 t. Con un GWP₁₀₀ = 28, esto equivale a unas 1 325 t CO₂e anuales (con GWP₂₀ = 84, unas 3 970 t CO₂e). En términos energéticos: 660 MWh anuales (10 kWh/m³), y con un precio supuesto de 200 zł/MWh, 132 000 zł de ingresos perdidos. Si el 70 % de estas pérdidas proviene de una válvula no hermética y un depósito abierto, su reparación reduce las pérdidas a aproximadamente el 0,9 % y ahorra unos 92 000 zł anuales. La rentabilidad de estas medidas debe evaluarse individualmente, comparando el coste de cubrir el depósito y sustituir la válvula con el valor de las pérdidas evitadas.

Cómo reducir las emisiones

1. Cubierta hermética de los depósitos de digestato y conexión al sistema de gas.
2. Antorcha de emergencia y depósito de gas con capacidad suficiente para evitar venteos.
3. Inspecciones y LDAR: detección periódica de fugas con detectores o cámaras ópticas y su reparación.
4. Oxidación catalítica del metano en los gases de escape de CHP donde los valores sean elevados.
5. Postcombustión del off-gas de purificación.
6. Procedimientos de explotación: arranques, paradas, sustituciones de filtros, para minimizar el venteo.
7. Formación del personal y control de calidad de las reparaciones.

Impacto en el balance de GEI

Las fugas de metano se incluyen en el balance de emisiones del biometano o de la energía procedente del biogás y pueden determinar el cumplimiento del umbral de reducción en la normativa RED. Pequeñas pérdidas (fracciones de punto porcentual) no suelen alterar la evaluación, pero pérdidas de varios puntos porcentuales pueden reducir notablemente la reducción. Por ello, los productores documentan cada vez más las pérdidas mediante mediciones.

Papel del diseño y la recepción de la instalación

La mayoría de los problemas de fugas pueden mitigarse en la fase de diseño: tamaño adecuado del depósito de gas, antorcha con capacidad suficiente, válvulas con posibilidad de derivación a la antorcha en lugar de a la atmósfera, cubiertas herméticas y acceso a puntos de control. En la recepción de la instalación, es recomendable exigir pruebas de hermeticidad y revisiones con cámara óptica, e incluir controles periódicos en el contrato de mantenimiento. Una medición inicial de fugas tras la puesta en marcha sirve como referencia para comparaciones posteriores.

Por qué merece la pena medir

Las instalaciones que miden las pérdidas suelen reducirlas: conocer los puntos de fuga permite establecer prioridades en las reparaciones. Además, una documentación fiable mejora la posición en la certificación y en las negociaciones con entidades bancarias o compradores de gas.

Resumen

Las emisiones de metano en plantas de biogás son un problema técnico que puede reducirse significativamente con pequeñas inversiones y buenas prácticas. La mejor estrategia combina una construcción hermética, mediciones sistemáticas y reparaciones rápidas.