Lavador amínico: las menores pérdidas de metano, pero con necesidad de calor para la regeneración

El lavador amínico es un proceso de absorción química: el CO₂ del biogás reacciona en la columna con una solución acuosa de aminas, y el disolvente saturado de CO₂ se calienta en la columna de regeneración, donde libera el dióxido de carbono. Dado que la reacción es muy selectiva frente al CO₂, el metano prácticamente no se absorbe, con pérdidas que suelen estar por debajo de aproximadamente 0,1–0,2 %. El coste de esto es el calor: la regeneración requiere una temperatura en el rango de 110–140 °C.

Desarrollo del proceso

1. Pretratamiento – especialmente la desulfuración. El exceso de H₂S degrada el disolvente o contamina el flujo de CO₂.
2. Absorción – el biogás a presión cercana a la atmosférica (o con una ligera sobrepresión) entra por la parte inferior de la columna, mientras que la solución de aminas fluye desde la parte superior. El CO₂ reacciona con la amina, formando compuestos (por ejemplo, carbamatos e hidrogenocarbonatos).
3. Intercambio de calor – el disolvente enriquecido se calienta en un intercambiador con el calor del disolvente que regresa del regenerador, lo que reduce la demanda de calor.
4. Regeneración – en la columna de desorción, el disolvente se calienta con vapor o agua caliente; el CO₂ liberado abandona la instalación en un flujo de alta pureza (>99 % tras el secado).
5. Circuito – el disolvente purificado se enfría y regresa a la absorción.

El biometano sale a baja presión, por lo que, antes de su inyección a la red, se comprime y seca adicionalmente.

Energía: el calor domina

La demanda de energía eléctrica es baja (ventiladores, bombas, compresión del gas tras el lavado), mientras que la demanda de calor es significativa. La literatura indica valores en el orden de 0,5–0,8 kWh de calor por m³ de biogás, dependiendo del disolvente, la concentración de CO₂ y el grado de recuperación de calor. El valor económico depende de la fuente local: el calor residual de un motor CHP, una caldera de biomasa o una instalación industrial puede ser económico, mientras que el calentamiento con gas suele ser costoso y empeora el balance de emisiones.

CO₂ puro

El gas de salida del regenerador es CO₂ biogénico casi puro. Tras un tratamiento adicional (secado, eliminación de olores), puede venderse a la industria (bebidas, alimentación, invernaderos, producción de e-combustibles) o licuarse. En esto radica la ventaja particular de las aminas frente a tecnologías en las que el off-gas contiene impurezas y metano.

Desventajas y riesgos

• Degradación del disolvente por efecto del oxígeno, altas temperaturas y contaminantes; es necesario reponer y gestionar las aminas usadas.
• Seguridad y salud – las aminas pueden ser irritantes y requieren procedimientos adecuados de almacenamiento y manipulación.
• Espuma y corrosión – los contaminantes (aceites, partículas) provocan espuma en las columnas.
• Menor flexibilidad ante cargas variables en comparación con las membranas; mayor tiempo de arranque.
• Infraestructura térmica – columna de regeneración, intercambiadores y fuente de calor.

Ejemplo de cálculo

Supuestos: 1000 m³/h de biogás, 52 % CH₄, demanda de calor de 0,6 kWh/m³ de biogás, 8000 h/año, calor residual a 40 zł/MWh, calor de caldera de gas a 250 zł/MWh (ambos precios supuestos). Calor: 1000 × 0,6 × 8000 = 4800 MWh/año. Coste del calor residual: aproximadamente 192 000 zł; de la caldera de gas: aproximadamente 1,2 millones de zł. El beneficio por la menor pérdida de metano (0,1 % en lugar de 1 %) con 520 m³/h de CH₄ es de 520 × 0,009 × 8000 ≈ 37 000 m³ de CH₄ ≈ 374 MWh, es decir, unos 75 000 zł anuales a 200 zł/MWh. Conclusión: el ahorro de metano rara vez cubre el coste del calor comprado con combustible, pero empieza a ser relevante con calor residual y la venta valiosa de CO₂.

Cuándo considerar el lavador amínico

• Cuando se dispone de calor económico y de bajas emisiones.
• Cuando el CO₂ debe venderse o aprovecharse (CCU), por lo que su pureza es importante.
• Cuando se requiere una pérdida de metano muy baja, por ejemplo, debido al balance de GEI o requisitos ambientales.

Integración del calor en la planta de biogás

En una planta de biogás típica con cogeneración, parte del calor se utiliza para calentar los digestores, y el excedente suele quedar sin aprovechar. Al pasar a biometano, el motor CHP suele dejar de funcionar, por lo que desaparece la fuente habitual de calor. Por ello, en el proyecto debe calcularse el balance térmico global: calor para la fermentación, calor para la regeneración de aminas y, en su caso, calor de una caldera de biogás o biomasa. Si el calor para el lavador proviene de una caldera de biogás crudo, se quema metano que podría venderse, lo que reduce el volumen de ventas y afecta al balance de emisiones. Por esta razón, una de las decisiones clave es la elección de la fuente de calor: caldera de biomasa, bomba de calor o calor residual de una instalación vecina.

Resumen

El lavador amínico es una tecnología adecuada para proyectos en los que el valor reside en el CO₂ puro y la mínima pérdida de metano, y el calor está disponible a un precio razonable. En el balance de costes, la energía térmica es determinante, no solo la electricidad.