DESARROLLOS TECNOLÓGICOS HACIA EL CICLO URBANO DEL AGUA AUTOSOSTENIBLE
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Centros Tecnológicos y Proyectos Derivados
A8. AUTOSUFICIENCIA ENERGÉTICA EDAR
8A AUTONOMÍA ENERGÉTICA DE LA EDAR MURCIA ESTE
EMPRESAS Y OPIS
OBJETIVOS

Se plantea el aprovechamiento de forma ecológicamente limpia y sostenible de un gas impuro y complejo como el biogás generado en una depuradora de aguas residuales. Para ello, se estudiaran dos procesos distintos: uno que aproveche el metano presente en el biogás para su reformado a hidrógeno y otro que lo use como combustible de vehículos.

Por otra parte, el CO2 del biogás, debidamente purificado, también puede valorizarse a través de su uso como aditivo en los tratamientos de agua, evitando así su emisión.

RESULTADOS

Se han desarrollado dos líneas de investigación para el aprovechamiento del biogas generado en una EDAR:

1.Limpieza química del biogás, para eliminar compuestos minoritarios, y posterior reformado para producir hidrógeno. En esta línea se ha estudiado la efectividad de diversos catalizadores (sintetizados en este trabajo) en el proceso de reformado.

2.Limpieza química del biogás, para eliminar compuestos minoritarios, y posterior enriquecimiento (CH4 > 95%) para su uso como combustible de vehículos. En esta línea se ha optimizado el proceso de enriquecimiento del biogás mediante la absorción del CO2 (tanto física como química), valorizándose este último como reactivo en el ciclo del agua. 

 

Esquema de la planta experimental de limpieza de biogás (ABICEC)

La limpieza del biogás (fase ABICEC) consta de las siguientes etapas consecutivas:

1)Torre ácida: lavado del biogás con una disolución de H2SO4 para eliminar  compuestos nitrogenados.

2)Torre oxidativa:  lavado del biogás con una disolución de NaClO y NaOH para eliminar los compuestos orgánicos volátiles (VOC).

3) Torre básica: lavado del biogás con una disolución de NaOH para eliminar los compuestos organosulfurados.

4) Enfriamiento (T=10ºC) para eliminar condensados y siloxanos.

5) Torre con relleno de carbón activo con base bituminosa impregnada en NaOH, para garantizar una corriente pura de metano y CO2.

El nivel de impurezas en el biogás limpio (mezcla de CH4 y CO2) es:

 - H2S < 1 ppm  

- Compuestos de azufre < 0,1 ppm

 - Compuestos  nitrogenados < 1,5 ppm

- Compuestos orgánicos volátiles < 0,1 ppm


Evolución de la concentración de H2S a la entrada y a la salida de las torres de lavado

Esquema de la planta experimental de absorción de CO2 (fase AMEB)

 

La separación de las corrientes de CH4 y de CO2 se puede realizar a través de dos métodos:

 

Esquema de la absorción  química de CO2 (AMEB).

 

 

Esquema de la absorción  física de CO2 (AMEB).

 

La segunda línea de trabajo contempla el procesado del biogás para su transformación en electricidad a partir de una pila de combustible.

La instalación consistirá en un pretratamiento y un procesador  de biogás que producirá una corriente rica en H2 mediante reformado seco, para alimentar  una pila de combustible (3kW).

 

 

Vista de la planta de reformado de biogás y pila de combustible.

 

Evolución de la distribución de productos obtenida en el catalizador MFBG-FIsi con condiciones de alimentación CH4:CO2 1:1 a 750 ºC y W/F=10 mg.min·cm-3.

 

Dentro de la etapa de reformado, el ICP-CSIC ha desarrollado y estudiado diferentes grupos de catalizadores, según criterios de aceptación basados en rendimiento, selectividad, duración,…

 Los estudios han revelado que el catalizador MFBG-Fisi sobre un soporte fibroso es el más adecuado ya que: presenta una elevada actividad y estabilidad, una velocidad de desactivación muy próxima a cero, minimiza la pérdida de carga y asegura la transferencia de calor al lecho catalítico.

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