Cómo los restos de comida darán energía a los aviones en el futuro

Puesta en marcha de la primera planta del mundo de producción de combustible a partir de biogás

29.07.2022 - Alemania

Para convertir los restos de comida y otros residuos biológicos en materiales utilizables, el Instituto Fraunhofer de Tecnologías y Sistemas Cerámicos IKTS, junto con socios industriales y de investigación, ha construido una planta en Thallwitz, cerca de Leipzig, única en el mundo. Esta planta produce combustibles sintéticos y ceras biogénicas a partir del biogás, y no sólo del CO2 que contiene. El biogás se obtiene a partir de grasas viejas procedentes de la restauración y la producción de alimentos. Si es necesario, se puede poner en marcha un electrolizador cerámico que proporcione las sustancias necesarias para el proceso, utilizando también electricidad procedente de fuentes renovables. El IKTS quiere ahora seguir desarrollando el innovador concepto de planta para la producción a escala industrial junto con una empresa de Leipzig.

Teniendo en cuenta las más de 9.000 plantas de biogás en funcionamiento en Alemania, el Dr. Erik Reichelt, jefe del grupo de trabajo del IKTS sobre tecnología de procesos de sistemas, ve un considerable potencial de mercado: "Estas plantas de biogás ampliadas abren considerables oportunidades para crear nuevos valores y puestos de trabajo en la cuenca carbonífera de Alemania central, ya desde ahora, para después de la eliminación del carbón". Sólo en Sajonia hay actualmente unas 270 plantas de biogás en funcionamiento; especialmente para las más grandes, el nuevo sistema es una opción interesante. Podría ayudar a explotar las plantas de forma más económica y a reaccionar mejor ante las fluctuaciones del mercado. Además, el concepto de economía circular contribuye a conservar los recursos naturales, a reducir el uso de gas natural y petróleo fósiles y a proteger el medio ambiente.

En 2017, los objetivos del proyecto eran mucho más modestos. En un principio, el consorcio promotor quería que las plantas de biogás fueran "sólo" más resistentes a las fluctuaciones del mercado y a las tarifas de alimentación, mejorándolas además para la producción de cera. La idea es que si no vale la pena convertir el biogás en electricidad debido a los precios desfavorables, los operadores pueden cambiar de forma flexible a la producción de ceras biogénicas con un poco de tecnología adicional. Esto puede venderse a la industria de los cosméticos y los lubricantes. Sin embargo, durante el proceso de desarrollo, el concepto se ha ampliado para incluir otras vías tecnológicas que también incorporan la eficiencia de la red.

Reformador, reactor Fischer-Tropsch y electrolizador combinados

Para probar estos enfoques en la práctica y construir una planta piloto, las instituciones de investigación Fraunhofer IKTS, TU Bergakademie Freiberg y TU Dresden se unieron a las empresas sajonas Ökotec-Anlagenbau GmbH, Sunfire GmbH y DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH para formar una alianza de desarrollo. Ökotec-Anlagenbau puso a disposición su planta de biogás existente. Allí, los socios instalaron además un reformador, un reactor Fischer-Tropsch y un electrolizador. En el primer paso, la planta ampliada introduce biogás y vapor de agua en el reformador, que produce gas de síntesis a partir de él, una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono. A continuación, la unidad Fischer-Tropsch convierte este gas de síntesis en metano, hidrocarburos líquidos y cera. El metano se devuelve inmediatamente al proceso para calentar la planta. Lo que queda es la cera y los productos líquidos en una proporción de 50:50. Este último puede ser procesado posteriormente en las refinerías para convertirlo en gasóleo sintético o parafina.

Como fuente alternativa y adicional para el gas de síntesis, se acopla un contenedor con el mencionado electrolizador. Se enciende cuando hay poco biogás disponible o cuando hay un suministro especialmente alto de electricidad procedente de centrales solares o eólicas. Este electrolizador descompone el vapor de agua y el dióxido de carbono en hidrógeno y monóxido de carbono, es decir, en gas de síntesis. También garantiza el suministro continuo de la planta de síntesis Fischer-Tropsch, que sólo funciona con verdadera eficacia si siempre hay suficiente gas de síntesis disponible.

Dependiendo de la situación del mercado, producir electricidad verde o combustibles sin petróleo o ceras

Una planta de biogás equipada de esta manera tiene, por tanto, varias opciones para reaccionar a las fluctuaciones del mercado: El operador puede seguir convirtiendo el biogás en electricidad, por ejemplo con un motor de gas y un generador, cuando los precios de compra de la electricidad son altos. Si las tarifas de alimentación son bajas, se pasa a la producción de cera biogénica y combustibles sintéticos. Y cuando hay mucha electricidad procedente de fuentes renovables, enciende el electrolizador.

Los combustibles y ceras sin petróleo que se obtienen siguen siendo más caros que los correspondientes productos de origen fósil. Por ejemplo, los combustibles y ceras sintéticas tienen un coste de producción de unos 2,50 euros por kilo. Sin embargo, la actual crisis de los precios de la energía ya ha reducido en gran medida las antes inmensas diferencias de coste con los productos derivados del petróleo. E incluso si se asume que los precios en las bolsas de petróleo y gas volverán a bajar, la demanda de fuentes de energía y materiales producidos de forma sostenible está creciendo en muchas ramas de la industria. Las empresas de aviación, en particular, están bajo presión debido a las leyes de protección medioambiental más restrictivas. El gobierno alemán ha anunciado que introducirá una mezcla significativa de parafina generada eléctricamente (e-keroseno) con el combustible de aviación convencional como cuota obligatoria a partir de 2026.

En el futuro, la demanda también podría provenir de otros sectores, por ejemplo de los fabricantes de pinturas y barnices, que podrían utilizar la cera extraída para la producción de aditivos. También habrá suficientes clientes en las industrias de cosméticos y lubricantes, dice Erik Reichelt. En este sentido, los operadores de plantas de biogás que equipen rápidamente sus operaciones con la nueva tecnología pueden ser los primeros en satisfacer esta demanda del mercado de ceras biogénicas. Y si este submercado se sobresatura, la cera también puede licuarse para convertirla en combustible mediante una tecnología de planta adicional.

Traslado a escala industrial previsto

En la agenda está ahora el paso de la planta piloto a la escala industrial mayor. Para esta fase de transferencia, Fraunhofer IKTS está buscando actualmente fondos del programa de financiación del cambio estructural para las cuencas carboníferas. En la siguiente fase del proyecto, se planificará una planta que pueda producir varios cientos de litros de productos de síntesis por hora.

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