Armando González Sánchez, del Instituto de Ingeniería (II) de la UNAM, desarrolla un sistema de enriquecimiento de biogás basado en microalgas y luz solar, a fin de eliminar gases indeseables que obstaculizan el empleo del metano (CH4) como energía, lo que reduciría su emisión a la atmósfera.
Esta mezcla generada de manera natural por la degradación de materia orgánica contiene principalmente CH4 (del 40 al 60 por ciento de volumen), con una capacidad de efecto invernadero 34 veces superior a la del dióxido de carbono (CO2).
Además comprende dos compuestos no esperados: el CO2, con una constitución del 30 al 60 por ciento, que sólo ocupa volumen y diluye su capacidad calórica al ser usado como comburente, y ácido sulfhídrico (H2S), producto de la putrefacción de proteínas azufradas (como la cisteína) de típico olor a huevo podrido y tóxicas en concentraciones elevadas.
Al usarlo energéticamente, el H2S causa corrosión en los equipos de conducción y combustión y genera óxidos de azufre que, en contacto con la humedad ambiental, producen ácido sulfúrico susceptible de precipitarse sobre ciudades y áreas verdes en forma de lluvia ácida.
Aprovechar el metano evita que éste sea venteado a la atmósfera y disminuye su contribución al calentamiento global, una de las justificaciones al enriquecimiento de biogás basado en microalgas, trabajo de ciencia básica a cargo de González Sánchez.
El proceso natural de generación se lleva a cabo en biodigestores, en los cuales se controlan las condiciones de pH, temperatura y oxígeno para estimular la actividad bacteriana asociada a la digestión de la materia orgánica y generar el producto referido.
Para eliminar los compuestos no deseados, pero presentes en el comburente (CO2 y H2S), el investigador utiliza fotobiorreactores (biorreactores iluminados) que promueven el crecimiento de microalgas consumidoras de dióxido de carbono y productoras de oxígeno.
El objetivo de este método de depuración es lograr que sea barato, sencillo y con bajo impacto tanto en el ambiente como en la economía global de generación, distribución y explotación energética.
En la azotea del II se ha montado un sistema piloto. Se trata de una laguna de alta carga, iluminada artificialmente, que intensifica la reproducción de estos organismos enriquecedores del biogás.
Ahí, este último es capturado y alimentado a una columna o torre de contacto que separa sus componentes. El metano purificado se transfiere a un contenedor para su posterior usufructo y el CO2, junto con el H2S, es conducido a una fase acuosa con microalgas, donde ambos son fijados a la biomasa mediante fotosíntesis. Esto último se verifica en presencia de luz solar o artificial de LED.
Los seres presentes en el lagunaje provienen del ex lago de Texcoco (destacan dos tipos de microalgas: unas primitivas, como las cianobacterias tipo Spirulina sp., y otras más evolucionadas, como la Picochlorum sp).
En el fotobiorreactor también se desarrollan bacterias que oxidan el H2S mediante el oxígeno producido por las microalgas al crecer por fijación de dióxido de carbono. Adicionalmente, la biomasa puede servir como fertilizante y alimento para peces.
Con este método, si se mete un litro de biogás (consideremos que la mitad es metano) se obtiene medio de CH4 y, en composición, casi el 100 por ciento. Esto tiene implicaciones en la economía de su manejo.
A más de dos años del desarrollo del proyecto Sistema de Enriquecimiento de Biogás a Base de Microalgas, financiado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), está por concluir su fase piloto. Como parte de la experimentación en la laguna de alta carga, González Sánchez y su equipo aún realizan la caracterización cinética de los microorganismos.
Aunque se tiene suficiente información para llevar este enriquecimiento a una aplicación en escala real, hay que evaluar cómo afectarían ciertas variables técnicas, económicas y ambientales en su escalamiento.
Si bien el compromiso principal es aportar conocimiento básico, González Sánchez buscará financiamiento para aplicar la iniciativa. “Sería deseable que alguna empresa participara para financiar gastos asociados e hiciera suyos los beneficios del desarrollo tecnológico”.
Aunque se busca un proceso sencillo y barato, los costos de operación e inversión aún no lo son debido al grado actual de tecnificación y control del enriquecimiento a base de microalgas.
Por eso, los clientes potenciales serían firmas interesadas en crear biogás a partir de la gran cantidad de residuos orgánicos producidos. “Dentro de su balance económico, podrían sumar este reaprovechamiento. Por un lado, evitarían la emisión de gases de efecto invernadero y, por otro, generarían este comburente útil en calentamiento o producción de energía para la operación de equipos”.
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