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La Directiva de Energías Renovables de la Comisión Europea destaca los gases renovables, metano e hidrógeno, como una de las soluciones para apoyar la descarbonización de la economía y alcanzar una neutralidad climática de aquí a 2050. En este marco, el Curso Biogás y Biometano organizado conjuntamente por CIEMAT y la Plataforma Tecnológica y de Innovación "Biomasa para la Bioeconomía" - BIOPLAT, impartido en formato on line del 19 al 23 de octubre de 2020, proporcionó un espacio de formación, encuentro de expertos y análisis de los puntos clave para hacer realidad el metano renovable en España.

Dentro de la sesión de Tecnologías, José María Sánchez Hervás, Jefe de la División de Combustión y Gasificación y Responsable de la Unidad de Valorización Termoquímica Sostenible del Departamento de Energía del CIEMAT, impartió la ponencia "Gasificación - syngas (Producción de SNG vía Gasificación)".

La ponencia revisó los fundamentos básicos de la producción de metano renovable mediante esta ruta termoquímica, pasando a comentar su estado de desarrollo, el progreso de implantación y las perspectivas futuras.

En la introducción se resaltó el hecho de que la producción de metano renovable a partir de biomasa y residuos, denominado habitualmente gas natural sintético, derivado de sus siglas en inglés SNG, Synthetic/Substitute Natural Gas, está recogido como objetivo prioritario de la European Industrial Biomass Initiative, EIBI, la European Energy Research Alliance, EERA Bioenergy, y en el Plan Estratégico de la Energía, SET Plan.

Se destacó la complementariedad de los procesos termoquímicos, gasificación, con los bioquímicos, digestión anaerobia, en la producción de gas renovable. Ésta utiliza la fracción orgánica de los residuos, mientras que la gasificación aprovecha la fracción no reciclable y la no susceptible de digestión. De esta manera se minimiza en gran medida el envío de residuo a vertedero y contribuye a cumplir los límites de vertido impuestos por la Directiva de Gestión de Residuos y el Paquete de Economía Circular.

A continuación se expusieron las nociones fundamentales de la gasificación, los principales tipos de procesos, agentes gasificantes y modelos de reactores. Se incidió en el hecho de que la producción de SNG vía gasificación exige depuración y ajuste de la composición del gas de gasificación. Para ello el proceso global incluye un conjunto de etapas y de reacciones químicas, habitualmente catalíticas, que permiten alcanzar la composición requerida en el reactor de metanación, proceso de conversión a producto final.

A continuación se mostraron casos relevantes de producción de SNG vía gasificación. Existen ejemplos industriales en operación desde hace más de 25 años, como Great Plains Synfuels Plant, Beulah, North Dakota con una producción de 16 000 ton/día, a partir de lignito. La producción de metano renovable bebe de dicho conocimiento, se apropia de tecnologías comerciales y las adapta a las particularidades de la biomas y los residuos.

En Europa la principal referencia en producción de metano renovable es GoBiGas, Gothenburg Biomass Gasification Project, en operación hasta 2018, con una capacidad de producción de 20 MWe de biometano. Se trata de la primera Planta Comercial pionera y de demostración, en inglés First of a Kind, con inyección de metano renovable a la red. La principal lección aprendida es que el coste del combustible biomásico es determinante en el OPEX del proceso y en consecuencia en su viabilidad económica. Como segundo ejemplo emblemático se presentó el caso GoGreenGas, Swindon, Reino Unido que ha demostrado la factibilidad técnica de la producción de metano renovable mediante gasificación de la fracción rechazo de residuos sólidos urbanos. La siguiente fase es el escalado a una planta con una capacidad de tratamiento de 8000 ton/año, que incluye además captura de CO₂.

La última parte de la ponencia se enfocó hacia la economía y perspectiva futura de la producción de metano renovable por la ruta de gasificación. La gasificación térmica dirigida a la síntesis de biometano se encuentra en los primeros estadios de desarrollo comercial. El coste de producción es relativamente alto todavía, 100 €/MWh (1 €/m³). No obstante, de acuerdo al informe publicado por IEA Bioenergy Sub-Group on Advanced Biofuels (SGAB), se sitúa en la misma horquilla que otros biocombustibles y que se pueden lograr importantes reducciones si se usan residuos como materia prima para la gasificación, junto al despliegue de instalaciones de mayor tamaño.

Mirando hacia el futuro, el informe Gas Decarbonisation Pathways 2020-2050 publicado por Gas for Climate en abril de 2020 indica que existe un enorme potencial de penetración de biometano. El estudio proyecta para 2050, una capacidad estimada de 1,020 TWh de gas natural renovable, de las cuales al menos 228 serían plantas de gran tamaño de producción de metano vía gasificación (tamaño estándar, 200 MW y un coste de producción inferior a 50 €/MW).

La hoja de ruta revela que para lograr dicho objetivo, se debe acometer un propósito intermedio, la construcción en la próxima década al menos 21 plantas de 200 MW, con una producción conjunta de 3 billones de metros cúbicos.

La Unidad de Valorización Termoquímica Sostenible de CIEMAT ejecuta actividades, proyectos de I+D+i, servicios técnicos y transferencia de conocimiento y tecnológica en las áreas de conversión termoquímica avanzada, upgrading a combustibles alternativos, incluido gas renovable, H₂ y bio-SNG, revalorización de CO₂ y catálisis para energía y medioambiente.

Imágenes:

Ejemplo de proceso de obtención de biometano vía gasificación de residuos. Elaboración propia adaptada de The GoGreenGas case in the UK Substitute Natural Gas from Waste. M. Materazzi et al., 2019 DOI: ttps://doi.org/10.1016/B978-0-12-815554-7.00018-0.

Hoja de ruta de producción de biometano 2020 a 2050. Elaboración propia adaptada de Gas Decarbonisation Pathways 2020-2050 Gas for Climate, D. Peters et al. April 2020, Guidehouse.