Desarrollo de un Proceso de upgrading de Biogás a Biometano con Tecnología de Microrreactores obtenidos por impresión 3D
(MIP-20221032)

Proyecto

Tanto el biogás como el biometano son considerados fuentes de energía renovables y resultan claves en la estrategia europea para alcanzar la neutralidad climática en 2050, ya que contribuyen a la consecución de los objetivos de reducción de emisiones y de penetración de energías renovables propuestos para España en el año 2030. Asimismo, el despliegue del biogás presenta numerosos beneficios medioambientales y permite crear sinergias con las industrias locales mediante su uso en localizaciones cercanas a su producción. Sin embargo, estas tecnologías son susceptibles de ser optimizadas ya que tanto en el autoconsumo del biogás (calor, electricidad) como en el upgrading a biometano aparece una cantidad significativa de dióxido de carbono que finalmente resulta devuelta a la atmósfera o retenida en materiales sorbentes con un coste económico muy alto.

En este contexto, el proyecto MICRO-METHANE pretende diseñar, desarrollar e implementar una tecnología, basada en microrreactores, fabricados mediante fabricación aditiva, capaz de aprovechar el dióxido de carbono del biogás para convertirlo en metano.

Este objetivo general se desarrolla en un conjunto de actividades secuenciales. En la primera de ellas, se caracteriza el biogás procedente de tres cabañas ganaderas principales (porcina, bovina u ovina), eliminando los gases traza contaminantes.

Esta caracterización servirá como base para la segunda actividad, donde se realizarán las pruebas a escala de laboratorio de limpieza de contaminantes. Con dichos resultados, en la actividad tercera se realizará el diseño y modelización de la reacción de Sabatier en un microrreactor de laboratorio, lo que permitirá conocer las geometrías óptimas de las unidades de POCS, así como adaptar las condiciones de reacción.

Estos datos serán esenciales para las actividades cuarta y quinta, que consisten en la fabricación aditiva del reactor y el desarrollo e instalación de los elementos de control y conectividad del mismo. Finalmente, la actividad seis consistirá en un escalado del reactor para colocarlo de modo funcional en una instalación piloto.

Desde una perspectiva medioambiental, el proceso de producción de biometano, no solo resultaría neutro desde un punto de vista de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), sino que el balance final resultaría negativo, convirtiéndose en un mecanismo de descarbonización atmosférica al retirar dióxido de carbono del ciclo global.

Objetivos

El objetivo principal de MICRO-METHANE es diseñar, desarrollar e implementar una tecnología, basada en microrreactores, fabricados mediante fabricación aditiva, capaz de aprovechar el dióxido de carbono en el biogás generado en el proceso de digestión anaerobia de los residuos ganaderos para convertirlo en metano.
Para alcanzar el objetivo principal, se han definido los siguientes objetivos técnicos específicos:

  1. Caracterización del biogás procedente de las diferentes cabañas ganaderas (bovino, ovino) en función de los parámetros físico-químicos del residuo.

  2. Definición de la influencia de los parámetros significativos de la digestión anaerobia en la composición final del biogás, con especial atención a la reducción de gases contaminantes.

  3. Definición del sistema de eliminación de impurezas (H2S, oxígeno, vapor de agua y amoniaco) existentes en el biogás.

  4. Caracterización y definición del sistema adsorbente que permita la captura del CO2 del biogás previamente purificado en el objetivo específico 3 y su posterior liberación de forma controlada.

  5. Caracterización de las variables significativas del proceso de captura/liberación del CO2 proveniente de la mezcla de biogás a nivel de laboratorio.

  6. Caracterización y definición del sistema catalítico para la metanación del dióxido de carbono mediante la reducción con hidrógeno.

  7. Identificación de las variables significativas de la reacción de metanación a nivel de laboratorio.

  8. Optimización de dichas variables de reacción a nivel de laboratorio mediante un diseño experimental de mínimos cuadrados.

  9. Diseño del microrreactor adecuado para maximizar la conversión y la selectividad de la reacción.

  10. Integración de los sistemas de control de los parámetros de reacción en los microrreactores (etapa de captura/liberación del CO2 y etapa de metanación).

  11. Fabricación piloto de microrreactor de acuerdo a la características y parámetros técnicos obtenidos en los puntos anteriores.

  12. Implementación de planta piloto de purificación y metanación de biogás para la obtención de biometano mediante un sistema de microrreactores.

  13. Definición de las condiciones y metodología de escalado para alcanzar niveles de producción industrial.
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Empresas Participantes

El proyecto MICRO-METHANE está conformado por

Entidades Colaboradoras