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Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano Gases renovables: tecnologías, usos y beneficios Curso de formadores en gas renovable Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 2 Objetivos ………………………………………………………………………………………………………………………… 3 1. El biometano y su contribución a la mejora del medio ambiente ………………………… 4 Objetivo 2050: neutralidad de emisiones ……………………………………………………………………………………………… 4 El ciclo corto del carbono …………………………………………………………………………………………………………………………… 5 Reducción de emisiones ……………………………………………………………………………………………………………………………… 7 Mejora de la huella de carbono ………………………………………………………………………………………………………………… 9 2. Rol del biometano en la economía circular …………………………………………………………… 10 Concepto de economía circular ……………………………………………………………………………………………………………… 10 El biometano como ejemplo de economía circular …………………………………………………………………………… 10 3. Rol del biometano en el transporte ………………………………………………………………………… 12 Situación actual …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 12 El biometano: biocombustible de gran eficiencia energética ………………………………………………………… 13 Retos para el biometano en el transporte …………………………………………………………………………………………… 16 4. Rol del biometano en el sector del gas natural ……………………………………………………… 18 5. Rol del biometano en la sociedad …………………………………………………………………………… 20 Bibliografía …………………………………………………………………………………………………………………… 23 Términos y definiciones ……………………………………………………………………………………………… 25 Índice Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 3 Objetivos • Detectar los beneficios ambientales y sociales de los gases renovables. • Identificar oportunidades de los proyectos de biogás. Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 4 1. El biometano y su contribución a la mejora del medio ambiente Objetivo 2050: neutralidad de emisiones El cambio climático es el gran reto del siglo, donde entran en juego aspectos tan importantes como la salud y el bienestar de la población, la calidad del medio ambiente y el futuro de buena parte de los sectores económicos. Para luchar contra el cambio climático, en 2016 entró en vigor el Acuerdo de París, que ha sido adop- tado por todos los países de la Convención Marco de Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), y supone un hito histórico en la lucha contra el cambio climático, fundamental para la promoción de un desarrollo bajo en emisiones, resiliente al clima y sostenible. El Acuerdo de París tiene como objetivo evitar que el incremento de la temperatura media global del planeta supere los 2 ºC respecto a los niveles preindustriales, y busca, además, promover esfuerzos adicionales que hagan posible que el calentamiento global no supere los 1,5 ºC. Esto requiere fuertes reducciones de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), especialmente de los países desarrollados. El objetivo establecido por la Unión Europea (UE) es que para 2050 se consiga la neutralidad de emisiones, con un período de adaptación intermedio, durante el cual, se deben aplicar medidas con el fin de ayudar a los sectores económicos y a los países, que deberán hacer un mayor esfuerzo para abandonar las prácticas y tecnologías responsables de más emisiones de GEI. Con el objetivo de alcanzar la descarbonización en el sistema de energía de la UE, se deberá realizar un enorme esfuerzo para aumentar la eficiencia energética en todos los sectores, combinado con un rápido incremento de la energía renovable y las tecnologías bajas en carbono. Uno de los grandes retos actuales es conseguir potenciar de manera significativa la producción de energía renovable en forma de gas y electricidad renovable. https://ec.europa.eu/clima/policies/international/negotiations/paris_es Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 5 Sabías que… Hoy en día, las energías renovables suponen únicamente el 15,5 % de la energía total consumida en la UE y el 17,5 % en España. El biometano, al ser similar al gas fósil que se encuentra en la naturaleza, es un sustituto idóneo del gas natural, puesto que proporciona importantes beneficios medioambientales al ser de ori- gen renovable y neutro en emisiones de CO2 y al fomentar la economía circular. El gas natural juega un papel clave en la transición energética global hacia una sociedad baja en car- bono, en especial por la creciente inyección de gas de origen renovable en sus redes. En este sentido, el gas renovable posee las mismas propiedades y ventajas que el gas natural frente a otros combustibles fósiles, como son menos emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) y partículas; además, es neutro en emisiones de CO2, por lo que contribuye a descarbonizar el sector gasista y, por tanto, a luchar contra el cambio climático. La producción y el uso del biometano representa una interpretación inteligente y ecológica de la posibilidad de convertir los residuos en recursos, dentro del respeto y de la mejora del medio ambiente. El ciclo corto del carbono La industria del biogás y del biometano contribuyen de manera muy significativa a alcanzar la neutralidad climática en 2050. En este bloque, se muestra el potencial que posee el biometano para reducir las emisiones de GEI. Sabías que… Según la European Biogas Association, este sector tiene el potencial de reducir las emisiones de GEI en un 10-13 % a escala mundial. Respecto a los combustibles fósiles, la producción de biometano en Europa puede ahorrar hasta el 202 % de las emisiones de GEI. Esto se consigue porque la producción de biometano puede reducir las emisiones de GEI gracias a: • Reemplazar el consumo de combustibles fósiles. Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 6 • Evitar emisiones de la agricultura y la ganadería. • Capturar el CO2 del off-gas producido en el proceso de upgrading. • Reemplazar los fertilizantes minerales por el digestato. • Fomentar que los suelos actúen como sumideros de carbono. El ciclo corto del carbono Para poder entender los beneficios de la producción de biometano, conviene definir primero el con- cepto de “ciclo corto del carbono”. A diferencia del gas natural o del petróleo, el biogás y el biometano son producidos a partir de sustra- tos orgánicos. Estos, a su vez, están compuestos de biomasa, de forma directa (residuos de agricul- tura, restos de cultivos, etc.) o de forma indirecta (lodos de depuradoras, estiércol y purines, fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos). Durante el crecimiento de la biomasa, esta captura cierta cantidad de CO2 de la atmósfera para po- der realizar la fotosíntesis. Este CO2 capturado vuelve a la atmósfera durante la combustión del bio- metano, y de ahí es capturado otra vez por nueva biomasa en crecimiento. Por tanto, la combustión del biometano no incrementa la cantidad de CO2 presente en la atmósfera, sino que lo hace circular en ciclos de carbono cortos. Es por ello que se habla de CO2 biogénico, a diferencia del CO2 fósil, que es liberado tras millones de años de almacenamiento bajo tierra y que previamente no era accesible. Diagrama del ciclo corto del carbono. Fuente: Ciencia Zaragoza por Rocío Ibarra. Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 7 Reducción de emisiones El biometano evita emisiones al reemplazar los combustibles fósiles por energía procedente de fuen- tes renovables. El biometano puede inyectarse directamente en las redes de gas sin necesidad de reemplazar la infraestructura de las redes o los equipos de consumo, y puede utilizarse en las aplicaciones tradicio- nales del gas natural: cocinar, calentar, procesos industriales, generación de energía y como combus- tible vehicular (bio-GNC y bio-GNL). Además de evitar emisiones de GEI al reemplazar los combustibles fósiles, un beneficio muy im- portante y sustancial que tiene la producción y el uso de biometano es el de evitar emisiones de la agricultura y ganadería, que son ejes esenciales de la economía europea. Según los datos del Instituto Nacional de Estadística (INE),las emisiones de GEI en España en 2018 fueron de 325,7 millones de toneladas de CO2 equivalente (TnCO2/eq). De estas, el 12,14 % corres- ponden a las 39,54 TnCO2/eq del sector agrícola. La mayor parte de estas emisiones (el 67 %) corres- ponden directamente a las actividades ganaderas. Evolución de las emisiones de GEI del sector de la agricultura y la ganadería. Fuente: INE. Sabías que… Las emisiones del sector agrícola y ganadero han incrementado más de un 15 % en los últimos 30 años debido al aumento de la cabaña (conjunto de cabezas de ganado). Recordemos que, durante el proceso de upgrading del biogás a biometano, se consigue evitar emi- siones adicionales. Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 8 Durante el upgrading se producen dos corrientes de gas: una corriente rica en CH4, y otra rica en CO2. Es posible capturar este CO2 y asignarle múltiples aplicaciones. De esta manera, se consigue eliminar el CO2 procedente del ciclo corto del carbono permanentemente. El CO2 puede utilizarse en la industria química (por ejemplo, la producción de metanol), en la industria alimentaria y de bebidas, en la industria de refrigeración, en invernaderos para enriquecer el aire y promover la mejora de las plantas e incluso para producir más metano a partir de hidrógeno. Uso del digestato como fertilizante Las plantas de biogás y biometano son una potencial solución al gran problema de las emisiones del sector agrícola y ganadero, ya que contribuyen a gestionar grandes cantidades de estiércoles y purines en los digestores herméticos. El biometano es capturado y valorizado como energía y fertilizante en forma de di- gestato, en lugar de ser liberado a la atmós- fera durante el almacenamiento y el uso de estos purines como abono. Durante la digestión anaeróbica, se produce biogás y se forma el digestato. En este proceso, los mi- croorganismos transforman los enlaces de nitrógeno orgánico en una forma más accesible para los cultivos, convirtiendo el digestato en un fertilizante orgánico y de origen renovable perfecto. El uso de fertilizante de origen renovable reduce el empleo de fertilizantes de origen mineral y, con ello, las emisiones de GEI relacionadas con su intensiva producción y transporte. Uso de los cultivos intermedios La digestión anaeróbica también permite que los suelos actúen como sumideros de carbono. La producción de biogás con cultivos intermedios es cada vez más habitual. La inclusión de estos cultivos, como los intercalados o los de cobertura, tienen un efecto positivo en el carbono orgánico del suelo: las entradas de materia orgánica aumentan a través de las raíces de estos cultivos. Planta de tratamiento de digestatos de Kernel Export. Fuente: imagen cedida por Biovic. Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 9 Además, si a ello se le añade la aplicación del digestato como fertilizante verde, se incrementa el aporte de carbono orgánico al suelo, ya que el carbono de la biomasa digerida es capturado allí y reconvertido en humus, esencial para el crecimiento de las plantas. Imagen de un cultivo intermedio. Mejora de la huella de carbono La combinación de todos los factores para evitar las emisiones de GEI hace posible que la huella de carbono del biometano no sea nula, sino negativa. Sabías que… Un estudio del Joint Research Centre estima que el porcentaje de ahorro en emisiones de GEI respecto a los combustibles fósiles es del 240 % para el biogás, y del 202 % para el biometano. Este porcentaje de ahorro puede variar dependiendo del tipo de sustratos y de la tecnología utilizados. Por ejemplo, el ahorro del 240 % en la producción de biogás se alcanza cuando este es producido con estiércol, la planta de biogás tiene un sistema de almacenamiento del digestato cerrado y la energía utilizada en la planta proviene del autoconsumo. De manera similar, el ahorro del 202 % en la producción de biometano puede alcanzarse si el biogás es producido con estiércol, la planta de biogás tiene un sistema de almacenamiento del digestato cerrado y se captura el CO2 del off-gas producido durante el upgrading. https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/Solid%20and%20gaseous%20bioenergy%20pathways.pdf Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 10 2. Rol del biometano en la economía circular Concepto de economía circular Según la Fundación para la Economía Circular, la economía circular es una estrategia que eng- loba un nuevo sistema económico y social que tiene como objetivo “la producción de bienes y servicios, al tiempo que reduce el consumo y el desperdicio de materias primas, agua y fuentes de energía”. Este sistema es una alternativa al actual modelo lineal de extracción, producción, consumo y eli- minación, donde se propone una estrategia que prima el aprovechamiento de recursos y la re- ducción tanto de la entrada de los materiales vírgenes como de la producción de desechos, cerrando los bucles o flujos económicos y ecoló- gicos de los recursos. Todos los procesos de fabricación de bienes o servicios implican un coste ambiental, tanto a la hora de producirlos como al acabar su ciclo de vida. Para minimizarlo, la economía circular aboga por la optimización de los materiales y residuos, alargando su vida útil. De este modo, se huye del actual sistema lineal de “usar y tirar” y se apuesta por otro mucho más respetuoso con el medio ambiente y basado en la prevención, la reutilización, la reparación y el reciclaje. En este modelo: • Se elimina el concepto de residuo, ya que los recursos se utilizan en cascada y todo subpro- ducto es potencialmente una nueva materia prima. • Se apuesta por las energías renovables. • Se potencia la generación de empleo en el contexto de la denominada “economía verde”. El biometano como ejemplo de economía circular La producción de biometano es un claro ejemplo de modelo de economía circular. Concepto de economía circular. http://economiacircular.org/ Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 11 La producción de biometano: • Valoriza los residuos orgánicos evitando la contaminación y las emisiones de GEI. • Genera energía renovable gestionable y almacenable. • Produce biofertilizantes a partir del digestato con la consiguiente recuperación de nutrientes. • Crea empleo en el medio rural. El uso del digestato como fertilizante cierra el ciclo nutritivo en ecosistemas regionales y evita las emisiones de CO2 que serían liberadas debido a la producción de fertilizantes minerales. Ciclo de producción y uso del biometano dentro del concepto de economía circular. Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 12 3. Rol del biometano en el transporte Situación actual Sabías que… En 2019, el sector del transporte emitió a la atmósfera 1.103 tnCO2/eq, el 24 % de las emisio- nes totales de GEI en Europa (European Environment Agency -EEA-). El transporte por carretera fue responsable del 73 % del total de las emisiones, seguido por la avia- ción y el transporte marítimo, con un 13 % de las emisiones de GEI. En España, en 2014, el sector del transporte emitió 77,2 MtCO2-eq. Dicho sector representa el 25 % de las emisiones totales de GEI en España, y casi el 40 % de las de los sectores difusos, donde, del total de las emisiones, el transporte por carretera supone casi el 95 %. Además, estas emisiones se han incrementado casi en un 50 % desde 1990 como consecuencia del aumento en la demanda de movilidad de pasajeros y mercancías. Según un estudio de Gas for Climate (2019), el sector del transporte seguirá siendo uno de los más importantes de demanda energética en 2050, con un uso de hasta el 35 % de la energía de la UE. Demanda energética por tipo de transporte. Fuente: Gas for Climate. https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/transport-emissions-of-greenhouse-gases-7/assessment https://gasforclimate2050.eu/sdm_downloads/2019-gas-for-climate-study/ Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano13 Debido a la gran cantidad de energía demandada y de las emisiones que genera, el transporte es uno de los sectores clave donde su completa descarbonización se convierte en un reto prioritario para cumplir con los compromisos de alcanzar las emisiones neutras de CO2 en 2050. El biometano: biocombustible de gran eficiencia energética El biometano es un biocombustible que permite reducir la intensidad de emisiones de GEI, por lo que contribuye a la descarbonización del sector del transporte. El biometano se presenta como un biocarburante de segunda generación viable, con una elevada eficiencia energética y de impacto ambiental muy bajo. Los beneficios de utilizar biometano en el transporte son: Reducción de emisiones Recordemos que el biometano es un poderoso arma contra el cambio climático y la descarboniza- ción del sector del transporte: es uno de los combustibles más limpios y neutro en CO2. Como puede observarse en las imágenes siguientes, sus emisiones de GEI son mucho menores que las de los combustibles fósiles, e incluso que las de otros combustibles de origen renovable. Potencial de reducción de emisiones del biometano en Europa frente a los combustibles fósiles. Fuente: agencia de la energía de Austria. El balance de emisiones ahorradas por el uso del biometano respecto a los combustibles fósiles de- pende del sustrato utilizado para la producción de biometano. Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 14 Porcentaje de ahorro de emisiones de los diferentes tipos de tratamiento del sustrato para producir biogás y biometano. Fuente: Joint Research Centre. Ventajas tecnológicas La digestión anaeróbica y el upgrading de biogás a biometano son tecnologías maduras y testadas a escala comercial. Esto se traduce en la posibilidad de grandes producciones de biometano a corto y medio plazo y una buena previsibilidad en comparación con otras tecnologías. Además, el biometano posee la ventaja de poder adaptarse a las necesidades particulares de los diferentes vehículos, ya que puede producirse en forma de gas natural comprimido (GNC) o licuado (GNL). Gran eficiencia como carburante Otro de sus beneficios es el ahorro directo en el combustible, ya que goza de una mayor eficiencia, con un promedio de un 50 % inferior respecto a otros combustibles. Como puede observarse en las imágenes siguientes, se ha demostrado que, con la misma cantidad de combustible, el biometano es capaz de realizar un mayor recorrido respecto al diésel y a otros biocarburantes. Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 15 Distancia recorrida por un vehículo que utiliza biocombustible de cultivos cultivados en una hectárea de tierra. Fuente: Wuppertal Institut, 2006. Porcentaje de distancia recorrida por un vehículo que utiliza biocombustible de cultivos cultivados en una hectárea de tierra, en comparación con el diésel. Fuente: Wuppertal Institut für Klima, 2006. Además, recordemos que un menor uso de combustible se traduce en un menor mantenimiento del vehículo, lo que incrementa de forma considerable la duración de algunos de los componentes de los motores a gas natural vehicular (bujías, el sistema de escape, el carburador y el lubricante). Ventajas económicas En la actualidad, su precio de venta se encuentra entre los 50-70 €/MW, un valor de hasta tres y cuatro veces menor que el de otros biocarburantes, por lo que, hoy en día, es un biocarburante de segunda generación muy competitivo económicamente. Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 16 Sin embargo, el mercado de los biocombustibles renovables para el transporte está aún en desarro- llo, lo que significa que el precio futuro de estos combustibles todavía es incierto y dependerá de las tecnologías de producción, las infraestructuras de suministros, la demanda de mercado, el apoyo político y el atractivo del combustible en particular. En el estudio de Gas for Climate (2019) se ha realizado una estimación del precio de los combusti- bles renovables para el 2050. El posible futuro precio total y desglosado por costes de producción, suministro y distribución se muestran en la tabla siguiente. Puede observarse como el biometano se prevé que sea el biocombustible más competitivo económicamente, frente al hidrógeno y el biodiésel. Esto se debe, principalmente, al uso de las infraestructuras gasistas para el transporte del biometano, en lugar de su suministro mediante camiones, y a la madurez de la tecnologías de pro- ducción del biometano. Coste de producción €/MWh Coste de la estación de repostaje Coste de la infraestructura de distribución Total Hidrógeno 52 41 2 94 Biodiésel 75 2 Incluye el coste de la estación 77 Bio-GNC 57 12 2 71 Bio-GNL 57 26 Incluye el coste de la estación 83 Estimación del coste por tipo de combustible en 2050. Fuente: Gas for Climate. Retos para el biometano en el transporte En Europa, en 2019, según la Association des Constructeurs Euro- péens d’Automobiles (ACEA), hay un total de 397 millones de vehí- culos, de los cuales, unos dos millones funcionan con gas natural (y biometano) (vehículos de gas natural, NGV), lo que equivale a aproxi- madamente el 0,6 % del total de vehículos. Estos datos indican que, hoy en día, los combustibles fósiles líquidos y, en menor medida, los biocom- bustibles líquidos (por ejemplo, el bioetanol), siguen siendo la opción dominante en el transporte. Lo anterior conlleva dos retos para el sector del biometano: • Los combustibles líquidos, tanto fósiles como biocombustibles, dominan el transporte, mientras que los gaseosos son usados a pequeña escala. • El transporte por carretera es muy dependiente de los combustibles fósiles. https://gasforclimate2050.eu/sdm_downloads/2019-gas-for-climate-study/ https://www.acea.auto/ https://www.acea.auto/ Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 17 Dominancia de los combustibles líquidos El primer reto perpetúa la dominancia de los combustibles líquidos, poniéndose de manifiesto en las pocas estaciones de GNC y GNL. La casi ausencia de infraestructura de suministro obstaculiza la introducción de vehículos a gas y, por tanto, retrasa la puesta en marcha de todos los beneficios, es- pecialmente ambientales, que los automóviles con biometano traen consigo. Además, los fabricantes e investigadores se han focalizado en las décadas anteriores en desarrollar coches a diésel y gasolina, consolidando la dominancia de los combustibles líquidos. Esta tendencia está cambiando poco a poco y, hoy en día, los fabricantes han desarrollado un número considerable de vehículos a gas, lo que ofrece la posibilidad a los consumidores de poder adquirir uno. Dependencia de los combustibles fósiles Respecto a la dependencia del transporte por carretera de los combustibles fósiles, no es solo un obstáculo para el sector del biometano, sino que es una barrera para el cumplimiento de los reque- rimientos de la UE para el uso de carburantes renovables (Directiva 2018/2001) y, por tanto, de la descarbonización del sector del transporte. Este requerimiento implica que todo vehículo que actualmente utilice gasolina, gasóleo, GLP o gas debe llevar acreditado un porcentaje de combustible renovable. Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 18 4. Rol del biometano en el sector del gas natural El biometano juega un rol crucial en la descarbonización del sector del gas natural al inyectar gas renovable en sus redes, reduciendo así el consumo de combustibles fósiles y las emisiones prove- nientes de la extracción y uso de estos combustibles fósiles. Recuerda La inyección de este gas renovable proporciona un valor añadido a las redes de gas existentes, al transportar gas renovable bajo en carbono. El gas natural se ha convertido en una energía imprescindible para muchos sectores de actividad en España. • El sector terciario supone el 28 % de la demanda final. • En la industria, el consumo de gas es mayoritariamente insustituible, tantopor motivos económicos como técnicos, especialmente para las industrias dependientes de altas apor- taciones de calor, como la química, la metalúrgica, la papelera o la de la construcción. • Respecto al uso doméstico, el gas natural cuenta con un 31 % de penetración en los hoga- res de España. Estimación del número de plantas de gas renovable conectadas a la red de gas en 2050. Fuente: Gas for Climate. El gas natural cuenta con infraestructuras desarrolladas que aseguran la flexibilidad en la demanda energética y que pueden ser utilizadas por el biometano, ya que este puede mezclarse y utilizarse de la misma manera que el gas natural. El hecho de que el biometano pueda almacenarse en las re- des asegura el suministro de energía renovable y permite al sistema gestionar las variaciones en la demanda de gas entre verano e invierno, así como a corto plazo. El biometano transportado a través de las redes de gas es una forma de energía renovable flexible y almacenable. Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 19 Con vistas a 2050, la flexibilidad que ofrecen las redes de gas será muy importante debido a las po- sibles fluctuaciones que pueden ocurrir entre el suministro y la demanda de electricidad. La infraestructura de gas juega un papel importante para permitir la descarbonización, y se prevé que dicha infraestructura evolucione a medida que el gas natural se elimine gradualmente y se reem- place por gas bajo en carbono y gas renovable como el biometano. En Europa, las redes de gas están interconectadas entre países, por lo que ofrecen la posibilidad de intercambio del biometano a escala nacional e internacional. Este hecho ofrece un valor añadido adicional a las redes de gas existentes, ya que serán la vía de intercambio de los gases renovables bajos en carbono. El biometano, además, reduce la dependencia energética exterior, puesto que es una energía gene- rada localmente, en muchos casos en zonas rurales. Sabías que… La UE importa actualmente el 66 % de su consumo de gas, en gran parte proveniente de regio- nes donde la situación política inestable puede interrumpir los suministros vitales. Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 20 5. Rol del biometano en la sociedad Las plantas de biogás y biometano tienen una relación estrecha con las zonas rurales y las urbanas/ suburbanas. Zonas rurales La producción de biometano a través de la digestión anaeróbica está muy vinculada a las zonas ru- rales, siendo principalmente a pequeña escala y descentralizada, basada en la biomasa de estiércol, purines y los residuos agrícolas. La instalación de plantas de biogás y biometano fomenta la economía y un aumento en la creación de empleo de las zonas rurales debido a los esfuerzos necesarios para la recolección de biomasa y la producción de biometano en la agricultura, evitando la migración y consiguiendo fijar la población que tanto necesita el mundo rural. Zonas urbanas y suburbanas En las zonas urbanas y suburbanas, las plantas de biometano predominantes son las instaladas en plantas de tratamiento de FORSU, EDAR y EDARi de las industrias de la alimentación y las bebidas. Estas plantas ayudan a los municipios a gestionar mejor sus desechos desde una perspectiva am- biental y económica, ya que, en lugar de depositarlos en vertederos, pueden valorizarlos y producir energía útil y fertilizantes para sus municipios. Además de las ventajas que conlleva esta valorización energética, supone otros beneficios como: • La reducción de olores debido al almacenamiento de los residuos. • El incremento de la calidad ambiental por la disminución de emisiones. • La mejora de la calidad paisajística al no tener que utilizar grandes espacios para depositar sus residuos. En Europa, según la European Biogas Association, el sector del biogás y biometano cuenta con 70.000 empleos estables. Sabías que… El estudio de Gas for Climate (2019) estima que, en 2050, la producción de biometano a través de la digestión anaeróbica generará unos 200.000-275.000 empleos directos y otros 300.000- 400.000 indirectos. https://www.europeanbiogas.eu/ https://gasforclimate2050.eu/sdm_downloads/2019-gas-for-climate-study/ Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 21 Dado que, como se ha comentado, la producción de biometano a través de la digestión anaeróbica es principalmente a pequeña escala y tiene una configuración de producción más descentralizada basada en residuos agrícolas, se espera que su despliegue traiga nuevos beneficios de empleo local a las regiones rurales en toda la UE. Estimación de empleos en el sector del biogás y el biometano para 2050. Fuente: Gas for Climate. De los empleos generados: • Un tercio resultará del desarrollo de las plantas en dos sectores: maquinaria y equipos y construcción y obras. • Los dos tercios restantes están relacionados con las operaciones de la planta, tales como el fun- cionamiento de esta y el abaste- cimiento de los sustratos nece- sarios en los sectores agrícola y ganadero. También se esperan efectos positivos en el empleo en el sector agrícola relacionados con la reco- lección, el almacenamiento, el preprocesamiento, el transporte y el tratamiento y la aplicación del digestato de biomasa a escala local. Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 22 Como se prevé un gran crecimiento en el número de instalaciones de biometano, se aumentarán las oportunidades relacionadas con la fabricación y construcción de las plantas e infraestructuras de distribución del biometano. Esto traerá consigo oportunidades de empleo altamente cualificadas en mejora de la tecnología, construcción de plantas de biometano y biogás, construcción de tuberías de biogás, gasineras y desarrollo de tecnología de licuefacción. Para realizar dicha implementación, los proveedores de tecnología deberán aumentar sus capacidades relacionadas de I+D, lo que tam- bién dará como resultado nuevas oportunidades de empleo altamente cualificadas en toda la región. Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 23 Bibliografía Adnan, A.I., Ong, M.Y., Nomhanbay, S., y cols. Technologies for biogas upgrading to biomethane: a re- view. Bioengineering; 2019. Espinosa E. Evaluación de la cadena productiva para la potencial implementación y fabricación de sistemas de gasificación de carbón a escala industrial en Colombia. Tesis doctoral; 2011. Estrada, C.A., Meneses, A.Z. Gasificación de biomasa para producción de combustibles de bajo poder calorífico y su utilización en generación de potencia y calor. EUROPEAN BIOGAS ASSOCIATION. Biomethane in transport. 2016 GAS FOR CLIMATE. Gas decar- bonization pathways 2020-2050; 2020. EUROPEAN BIOGAS ASSOCIATION. Statistical Report. Overview 2019 EUROPEAN BIOGAS ASSO- CIATION. Biogas basics. EUROPEAN BIOGAS ASSOCIATION. The contribution of the biogas and biomethane industries to medium-term greenhouse gas reduction targets and climate-neutrality by 2050; 2020. FAO. Manual de biogás; 2011. Fardin, J.F., de Barros, O.J. y Dias, A.P.F. Biomass: some basics and biogas. Advances in Renewable Energies and Power Technologies; 2018. Feliu, A. y Flotats, X. Los gases renovables. Un vector energético emergente. Fundación Naturgy; 2020. Flotats, X., y Campos, E. Procesos biológicos. La digestión anaerobia y el compostaje; 2008. GAS FOR CLIMATE. Extended analysis on the role for gas in a net zero emissions energy systems; 2019. GAS FOR CLIMATE. Job creation by scaling up renewable gas in Europe; 2019. GREEN GAS GRIDS. Greening your biomethane production chain. A best practice guide for reducing GHG emissions. HYDROGEN EUROPE. Fuel Cell and Hydrogen Technology: Europe´s journey to a Greener World; 2017. Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 24 IDAE. Biomasa: digestores anaerobios; 2007. IDAE. Gasificación de biomasa; 2007. IDAE. Situación de potencial y generación de biogás; 2011. IEA BIOENERGY. Biogas upgrading; 2009. IRENA. Hydrogen from renewablepower. Technology outlook for the energy transition; 2018. Warnecke R. Gasification of biomass: comparison of fixed bed and fluidized bed gasifier. Biomass and Bioenergy. 2000; 18(6):489-97. Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 25 Términos y definiciones Áreas vulnerables a nitratos: superficies territoriales cuya escorrentía o filtración afecta o puede afectar a embalses, lagos, charcas, estuarios y aguas litorales que se encuentran bajo la contamina- ción por nitratos. Biogás: producto gaseoso de la digestión anaeróbica que comprende fundamentalmente metano y dióxido de carbono, pero que, dependiendo del sustrato, puede contener también amoniaco, sulfuro de hidrógeno, vapor de agua y otros constituyentes gaseosos o vaporizables. Biometano: combustible gaseoso producido biológicamente, cuyo principal constituyente es el me- tano y que se ajusta a los estándares nacionales relativos al gas natural. Codigestión: digestión anaeróbica conjunta de dos o más sustratos de diferente origen. Cultivos intermedios: plantas de crecimiento rápido que se pueden intercalar entre las hileras del cultivo principal. Demanda química de oxígeno (DQO): cantidad de oxígeno requerido para oxidar la materia orgánica, como indicador de cuánta de esta se está degradando para ser convertida en biogás. Descarbonización: eliminación de los combustibles fósiles y su sustitución por energías de origen renovable. Digestato: material que queda después de la digestión anaeróbica. Es un residuo líquido y denso muy rico en materia orgánica, con un gran poder fertilizante. Digestión anaeróbica: descomposición biológica de la biomasa sin presencia de oxígeno para obte- ner biogás y digestato. Emisiones de gases de efecto invernadero (GEI): emisiones de gases que se acumulan en la atmós- fera terrestre y que son capaces de absorber la radiación infrarroja del Sol, aumentando y reteniendo el calor en la atmósfera. Los más importantes son: vapor de agua, dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O), clorofluorocarbonos (CFC), ozono (O3) y hexafloruro de azufre (SF6). Las emisiones de GEI se expresan en toneladas de CO2 equivalente, independientemente del GEI del que se trate. Para los gases distintos del CO2, su potencial de calentamiento global se transforma a equivalentes de CO2 mediante un factor dado para cada gas (por ejemplo, 1 kg de CH4 equivale a 25 kg de CO2eq). Estación depuradora de aguas residuales (EDAR): término utilizado para las depuradoras de aguas urbanas. Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 26 Estación depuradora de aguas residuales industriales (EDARi): término utilizado para las depura- doras de las industrias agroindustriales. Fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (FORSU): residuos sólidos como restos de ali- mentos y cocina, estiércol, poda de árboles, barrido de calles, ramas, paja y plantas. Gasinera: estación de servicio con surtidores de gas natural para el repostaje de los vehículos que funcionan con dicho gas. Gas natural comprimido (GNC): gas natural almacenado y transportado a altas presiones, habitual- mente entre 200 y 250 bar. Gas natural licuado (GNL): gas natural procesado para ser transportado y almacenado en fase lí- quida. Gas natural sintético (GNS): gas homólogo al gas natural, es decir, un gas rico en metano, producido a partir de diversas tecnologías, como son la gasificación de la biomasa o la metanación del CO2 con hidrógeno. Gas natural vehicular (GNV): gas natural destinado a su uso como combustible para vehículos. Gas renovable: todo gas que tiene como origen una fuente renovable, ya sea la descomposición de materias orgánicas, la gasificación de la biomasa, o bien obtenido con excedentes de electricidad renovable. Actualmente, existen tres tipos de gas renovable: el biometano, el hidrógeno verde y el gas natural sintético. Gas sintético o syngas: gas formado por CO, H2, CH4 y CO2, obtenido a partir de la gasificación de la biomasa. Hidrógeno verde o renovable: hidrógeno producido a partir de fuentes renovables. Índice de Wobbe: caudal calorífico que pasa por el orificio de un quemador. Por dicho orificio y te- niendo el gas la misma presión, pasa idéntico caudal calórico si el índice de Wobbe es el mismo. Se utiliza como un indicador de intercambiabilidad de combustibles como el gas natural, el gas licuado de petróleo, el gas de ciudad, el biometano, etc., y suele requerirse en las especificaciones de sumi- nistro de gas y de transporte. Materia orgánica seca (MOS) o sólidos volátiles (SV): materia generalmente orgánica que puede separarse de una muestra por calcinación (550 ºC) y que deja residuos sólidos inorgánicos no voláti- les (cenizas). Este parámetro nos indica la cantidad de materia orgánica susceptible de ser transfor- mada en biogás. Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 27 Materia seca (MS) o sólidos totales (ST): materia orgánica e inorgánica que queda como residuo después de la evaporación del agua a 105 ºC. Metano: hidrocarburo alcano más sencillo que existe y que forma el combustible comúnmente co- nocido como gas natural. Motor de combustión interna: máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química de un combustible que arde dentro de la cámara de combustión. NPK: relación entre los elementos químicos nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K), que son común- mente utilizados en los fertilizantes. Odorización del biometano: operación que consiste en mezclar con los gases inodoros productos de olor especial para permitir su detección; estos son los odorizantes, que se añaden al gas natural. El agente odorante más utilizado es el tetrahidrotiofeno (THT). Off-gas: corriente de gas que contiene principalmente CO2 con algunas trazas de contaminantes, resultante del proceso de enriquecimiento del biogás a biometano. Pila de combustible: dispositivo electroquímico que convierte la energía química de reacción direc- tamente en energía eléctrica; es comúnmente utilizado para producir energía eléctrica a partir del hidrógeno. Poder calorífico: cantidad de energía por unidad de masa o unidad de volumen de materia que se puede desprender al producirse una reacción química de oxidación. Poder calorífico inferior: calor que puede obtenerse en la combustión completa de la unidad de combustible, si en los productos de la combustión el agua está en forma de vapor. Una parte del calor generado en las oxidaciones se utiliza para evaporar el agua y, por ello, ese calor no se aprovecha. Poder calorífico superior: calor generado cuando el agua aparece en forma líquida en los productos de la combustión; es decir, se aprovecha todo el calor de oxidación de los componentes del combus- tible. Pressure swing adsorption (PSA): tecnología de upgrading que se basa en la capacidad que tienen ciertos materiales, como el carbón activo y las zeolitas, de adsorber el CO2 y otros componentes para separarlo de la corriente de metano. Protocolo de detalle PD-01: protocolo que fija los parámetros mínimos de calidad para la inyección de gas y gases renovables a la red de gas natural. Reciclar: reprocesar un material usado para transformarlo en otro igual o similar y que se pueda vol- ver a utilizar como materia prima. Bloque 3. Beneficios de la producción del biometano 28 Residuos ganaderos: residuos generados en las actividades propias de la ganadería. Principalmente, están formados por las deyecciones producidas en este sector, como los purines, los estiércoles y la gallinaza. Residuos sólidos urbanos (RSU): son aquellos residuos, basura, desperdicio o desechos que se ge- neran en los núcleos urbanos o en sus zonas de influencia. Reutilizar: volver a usar un objeto o material dentro de su función habitual u otra diferente. Subproducto animal no destinado a consumo humano (SANDACH): se generan en la producción primaria ganadera y en las industrias de transformación de los alimentos de origen animal. Sustrato orgánico:materia prima de carácter orgánico que se introduce en el digestor de la planta de biogás. Tiempo de retención hidráulico: periodo de tiempo en que el sustrato permanece dentro del digestor. Upgrading: proceso para separar metano y dióxido de carbono y reducir otros constituyentes gaseo- sos no deseados (H2S, NH3, así como otros gases traza). El gas resultante presenta un alto contenido de metano (similar al gas natural) y se conoce como biometano. Used cooking oil methyl ester (UCOME): en español, aceite de cocina usado. El UCOME es comercia- lizado y utilizado como biodiésel. Objetivos 1. El biometano y su contribución a la mejora del medio ambiente Objetivo 2050: neutralidad de emisiones El ciclo corto del carbono Reducción de emisiones Mejora de la huella de carbono 2. Rol del biometano en la economía circular Concepto de economía circular El biometano como ejemplo de economía circular 3. Rol del biometano en el transporte Situación actual El biometano: biocombustible de gran eficiencia energética Retos para el biometano en el transporte 4. Rol del biometano en el sector del gas natural 5. Rol del biometano en la sociedad Bibliografía Términos y definiciones
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