PSA a escala industrial para biogás en Brasil

En el vertedero, el biogás se produce mediante la biodigestión anaeróbica de los residuos orgánicos. Debido a los diversos contaminantes presentes en estos residuos, el biogás contiene altas concentraciones de COV (compuestos orgánicos volátiles) y siloxanos, que deben eliminarse durante el proceso de purificación. Además, como el biogás se extrae por succión, también se aspira aire. Por lo general, el biogás contiene entre un 5 % y un 20 % de nitrógeno, sustancia que también debe eliminarse.

El biogás de algunos vertederos contiene una concentración elevada, superior a 500 ppm, de H₂S (sulfuro de hidrógeno). En estos casos, se recomienda un lavado biológico del biogás. Este lavado se realiza mediante una solución que captura el H₂S del biogás para, posteriormente, someterlo a una regeneración biológica. En este proceso de regeneración, las bacterias convierten el H₂S en azufre elemental, que puede utilizarse como fertilizante o venderse por separado.

Para eliminar el H₂S residual, el biogás pasa secuencialmente por dos recipientes de carbón activado. La concentración de H₂S se mide en tres etapas: antes, entre y después de los dos recipientes. De este modo, el lecho de carbón puede utilizarse hasta su completa saturación.

Las altas concentraciones de COV (compuestos orgánicos volátiles) y siloxanos presentes en el biogás de los vertederos de Brasil deben eliminarse mediante un sistema regenerativo TSA (adsorción por oscilación de temperatura). El material de adsorción utilizado en este proceso retiene los contaminantes y, tras un ciclo de varias horas, se somete a una regeneración con gas o aire caliente para eliminar los contaminantes del lecho.

El sistema de purificación Gruen funciona con una presión del biogás de 3 bar. Para la etapa de compresión utilizamos compresores de tornillo seco para eliminar el riesgo de contaminación del biogás con aceite. Tras la etapa de compresión, el biogás se enfría para entrar en el sistema PSA.

El sistema PSA (adsorción por oscilación de presión) utiliza la variación de presión, entre 3 bar y el vacío, para separar las moléculas de CO₂ y CH₄. El biogás pasa por uno de los recipientes del sistema, donde el material de absorción retiene el CO₂ a 3 bar. Cuando el material de adsorción está saturado, el flujo de biogás se desvía hacia otro recipiente y el material saturado pasa por un ciclo de vacío en el que el CO₂ es liberado por las bombas de vacío. Utilizamos 6 recipientes para garantizar un flujo continuo sin variaciones en la concentración de CH₄ en el biometano.

El sistema PSA (adsorción por oscilación de presión) utiliza la variación de presión entre 3 bar y el vacío para separar las moléculas de N₂ y CH₄. El biogás pasa por uno de los recipientes del sistema, donde el material de adsorción retiene el CH₄ a 3 bar. Cuando el material de adsorción se satura, el flujo de biogás se desvía hacia otro recipiente y el material saturado pasa por un ciclo de vacío en el que las bombas de vacío liberan el CH₄.

Una vez finalizado el proceso de purificación, el biometano pasa por un analizador de gases y se odoriza según las normas de la ANP, y puede comprimirse para su inyección en la red de la distribuidora de gas o para el llenado de camiones a 250 bar. El biometano también puede someterse a un proceso de licuación, lo que permite un transporte más eficiente.

El CO₂ eliminado en el proceso de purificación del biogás puede licuarse y purificarse según los estándares de la industria alimentaria para su venta por separado.

El gas de regeneración de los recipientes de COV se quema en un quemador de gas de bajo poder calorífico (Lean Gas Burner), que elimina los COV a temperaturas superiores a 900 ⁰C. El calor del quemador se recupera y se utiliza para calentar el gas de regeneración de los recipientes de COV.