Medición de las emisiones de metano de plantas de biogás: gas trazador, drones, cámaras OGI y satélites

Las emisiones de metano de una planta de biogás se miden con varios métodos complementarios: con una cámara óptica de imagen de gases (OGI) se localizan las fugas, con el método del gas trazador y el análisis del penacho se determina la emisión total de la instalación, con drones equipados con analizadores láser se comprueban los lugares de difícil acceso, y los satélites detectan únicamente las fugas más grandes. La elección del método depende del objetivo: si queremos conocer la pérdida total de metano o encontrar fugas concretas. Un resultado fiable requiere establecer los límites de la medición, unas condiciones meteorológicas adecuadas y una evaluación de la incertidumbre.

Métodos de localización (fuentes puntuales)

1. Cámara OGI: obtiene la imagen de la nube de metano en el infrarrojo; permite controlar con rapidez válvulas, cubiertas de membrana y bridas. Requiere un operador cualificado y buenas condiciones (viento, contraste de temperatura), y los valores cuantitativos son difíciles de obtener.
2. Detectores portátiles: miden la concentración junto a la fuente; la variante en ejecución Ex es obligatoria en las zonas con riesgo de explosión.
3. Solución espumante: una prueba sencilla de las uniones.
4. Drones con analizadores: permiten medir sobre los depósitos y las cubiertas, incluidos los de difícil acceso.

Métodos cuantitativos (emisión total)

1. Método del gas trazador: cerca de la instalación se libera un caudal conocido de gas (p. ej., acetileno o N₂O), y analizadores móviles miden las concentraciones de ese gas y de metano en el penacho situado tras la instalación. La relación entre las concentraciones multiplicada por el caudal conocido da la emisión de metano. El método se utiliza ampliamente en campañas de medición en Europa; su incertidumbre depende de las condiciones y del número de pasadas.
2. Modelización inversa de la dispersión: analizadores láser en línea o estacionarios y datos sobre el viento sirven para calcular el caudal de la fuente con un modelo de dispersión de gases.
3. Métodos de balance: comparación de la cantidad de biogás producido con la utilizada y estimación de las pérdidas; método impreciso para pérdidas pequeñas, pero sencillo.
4. Mediciones en cámaras y depósitos: cámaras de medición, análisis desde la superficie de los depósitos abiertos.

Satélites y grandes escalas

Los sistemas por satélite detectan fugas grandes, normalmente de varias decenas a varios cientos de kg de CH₄ por hora (según el sistema y las condiciones). Una instalación con una producción de 2,2 millones de m³ de metano al año que pierda el 1 % pierde 22 mil m³, es decir, de media 2,75 m³/h ≈ 2 kg de CH₄/h (22 mil m³/año × 0,717 kg/m³ ≈ 15,8 t/año; 15,8 t/año ÷ 8000 h ≈ 2 kg/h). Tales fugas son al menos varias decenas de veces menores que el umbral de detección de los satélites, por lo que los satélites sirven para detectar averías y grandes emisores, pero no para controlar las pérdidas típicas de una planta de biogás.

Incertidumbre y condiciones

El resultado depende de la dirección y la velocidad del viento, de la estabilidad de la atmósfera, de la distancia, de la geometría de la instalación (si todas las fuentes caben en el penacho), de las emisiones de instalaciones vecinas (p. ej., un establo, un vertedero), de la hora de la medición (las emisiones cambian a lo largo del día, p. ej., tras una descarga) y del manejo. En los informes deben indicarse el método, la hora, las condiciones, la incertidumbre y las fuentes consideradas.

Ejemplo de cálculo con el método del gas trazador

Supuestos: se liberó acetileno como gas trazador en una cantidad de 0,5 kg/h, es decir, 500 g/h ÷ 26 g/mol ≈ 19,2 mol/h. Tras integrar las pasadas por el penacho, la relación molar entre el exceso de CH₄ y el exceso de gas trazador es de 2,5. Caudal de metano: 2,5 × 19,2 ≈ 48 mol/h, es decir, 48 × 16 g/mol ≈ 0,77 kg de CH₄/h. Con 8000 h son aprox. 6,2 t al año, lo que corresponde a aprox. el 0,4 % de la producción de metano de una instalación con 2,2 millones de m³ de CH₄ al año (aprox. 1580 t). Los datos son ilustrativos; en la práctica hay que tener en cuenta el fondo, las múltiples pasadas y la incertidumbre.

Cómo planificar una campaña

1. Defina el objetivo (emisión total o localización).
2. Elija el método y un contratista con experiencia en biogás.
3. Fije el periodo (varios días en distintas condiciones y fases de funcionamiento).
4. Prepare los datos de la instalación (producción, calendario de alimentación y de entrega).
5. Tras la medición, localice con la cámara OGI y repare las fugas.
6. Repita la medición tras las reparaciones para evaluar el efecto.

Interpretación de los resultados

El resultado de la medición de la emisión total conviene referirlo a la producción de metano durante la medición, para obtener un indicador porcentual de pérdidas. Una medición única puede no ser representativa, porque las emisiones cambian a lo largo del día y de la estación (p. ej., más altas en verano por el digestato, más altas tras sucesos de avería). Por ello se recomiendan varias campañas al año o combinar las mediciones con una monitorización continua de la estanqueidad. Al comparar los resultados con otras instalaciones, compruebe si se ha aplicado el mismo método y la misma definición de los límites de la instalación.

Resumen

Las mediciones de las emisiones de metano son cada vez más importantes desde la perspectiva regulatoria y de la certificación. Lo mejor es combinar los métodos cuantitativos y los de localización, y tratar los resultados como punto de partida para las medidas correctoras.