Aplicación del ozono en la producción de biogás

Según la Asociación Mundial de Bioenergía, la industria de producción de biogás destaca como uno de los sectores de mayor expansión. Dado que la materia prima es renovable, las instalaciones de biogás producen energía respetuosa con el medio ambiente, fomentando así una economía circular. El uso de ozono en el sector del biogás resulta beneficioso en diversas etapas del proceso de producción, con tres aplicaciones principales para el tratamiento con ozono en plantas de biogás.

Los compuestos e iones de azufre son frecuentes en todo el proceso de producción de biogás, lo que plantea desafíos que afectan la eficiencia general. Los niveles elevados de iones de azufre en la materia prima aumentan la actividad de las bacterias reductoras de azufre (BRS) durante la digestión, inhibiendo así la función de microorganismos productores de metano, como las arqueas.

En consecuencia, el procedimiento puede generar problemas como olores y corrosión, derivados de la liberación de altos niveles de sulfuro de hidrógeno (H₂S) durante la digestión. Esto no solo genera olores desagradables, principalmente debido a que el H₂S tiene uno de los umbrales de olor más bajos conocidos, sino que también contribuye a una reducción en la producción de metano en las plantas de biogás.

Ventajas del tratamiento con ozono para plantas de biogás

El ozono exhibe potentes propiedades de oxidación. En concreto, cuando se aplica con precisión a la materia prima de lodos activados residuales, mejora notablemente la conversión al sustrato de biogás.

En numerosos casos, como la producción de biogás a partir de lodos activados residuales, los resultados indican un impacto significativamente positivo del tratamiento con ozono. Este resultado se atribuye a la elevada presencia de bacterias aeróbicas y materia orgánica intacta en la materia prima.

En estas circunstancias, el ozono oxida rápidamente cualquier enlace insaturado, generando radicales que oxidan aún más otras sustancias orgánicas. Este mecanismo de reacción mejora la biodegradabilidad de la materia prima, lo que resulta en una mayor producción de biogás. El aumento en la producción de biogás es directamente proporcional a la cantidad de ozono inyectado en el sistema: un mayor uso de ozono se corresponde con una mayor biodegradabilidad y producción de metano.

Digestivo anaeróbico

Tras la fase de pretratamiento, la materia prima se somete a una conversión bioquímica en la unidad de digestión. En esta unidad, diversos tipos de microorganismos interactúan con la materia prima en diferentes etapas.

El proceso de digestión anaeróbica para la producción de metano puede realizarse mediante un enfoque de una o dos etapas. El sustrato se transforma en biogás con una concentración de metano que oscila entre el 50 % y el 55 %, según el tipo de sustrato. Mediante una segunda etapa, conocida como etapa de refuerzo de metano, es posible elevar la concentración de metano. Esto permite alcanzar una concentración de hasta el 70 % en el biogás, lo que mejora la eficiencia del sistema y reduce el coste del tratamiento del biogás.

Reducción de H2S para mejorar la producción de metano

En el proceso de producción de biogás en dos etapas, se introduce ozono en la etapa de digestión, lo que permite reducir la concentración de H₂S antes de aumentar los niveles de metano. Este enfoque secuencial resulta en un sistema más eficiente, ya que la disminución del H₂S ocurre antes de la producción de metano.

Normalmente, el ozono se introduce en el espacio aéreo sobre el lecho biológico en la unidad de digestión. Alternativamente, puede inyectarse en un tanque intermedio ubicado entre la digestión y la unidad de metanización.

Control de olores

El olor representa un desafío importante en el proceso de aumento de presión del gas metano, principalmente debido a la alta sensibilidad del olfato humano al sulfuro de hidrógeno. Los receptores de olores pueden activarse en concentraciones tan bajas como mil millones de partes por mil millones (ppb). Por lo tanto, incluso una pequeña fuga en las líneas de proceso o una abertura en un paso del proceso pueden generar un problema de olor en un área considerable. Para enmascarar eficazmente el olor, el gas emitido debe diluirse 200.000 veces.
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