Mediante la descarbonización, se busca disminuir las emisiones de carbono y de otros gases de efecto invernadero, con la intención de ayudar a combatir el cambio climático (Lippert & Sareen, 2023). Este proceso debe considerar las emisiones de carbono en todos los puntos de la cadena de suministro, por lo que existe la necesidad de desarrollo de tecnologías de generación de energía con bajas emisiones de carbono. Las bioenergías están incluidas en esta necesidad. Las bioenergías se refieren a las distintas formas de energía (calor, biocombustibles líquidos, biocombustibles gaseosos, etc.) que pueden ser generadas a partir de materia orgánica. Esta materia orgánica puede provenir de la agricultura, residuos animales, cultivos energéticos, bosques, etc. Su uso tiene un impacto positivo en cuanto a la disminución de las emisiones de carbono, al ser sustituto de combustibles fósiles, evitando las emisiones de CO2 que anteriormente estaban en el subsuelo (Xu et al., 2024). Dentro de los biocombustibles gaseosos, la generación de biogás se considera que tienen un balance de carbono neutro, ya que el CO2 que se genera es aquel que ya fue fijado durante el crecimiento de la biomasa (Figura 1). Sin embargo, se sigue en la búsqueda de procesos con balance negativo de carbono. En este aspecto, producir biometano a partir del biogás es un proceso con potencial para lograrlo.
El biometano es un gas que tiene un alto contenido de metano, que lo hace tener características similares al gas natural. Se le considera el primer eslabón de la industria del gas renovable, y tiene relevancia en la economía circular y en los objetivos de desarrollo sostenible (ODS) de producción y consumo responsable (ODS 12), y de aseguramiento de energía asequible y limpia (ODS7; D’Adamo et al., 2023; Prussi et al., 2019). El biometano es una fuente de energía flexible, ya que puede ser usado para producir electricidad, calor y en el transporte. Su producción y uso ya se ha generalizado en Europa, y se considera su expansión. Por ejemplo, en Suecia se tienen carros, autobuses y camiones amigables con el ambiente que utilizan biometano (Ammenberg et al., 2018). Sin embargo, se tienen todavía algunas limitaciones técnicas, de uso final y sociales para su implementación.
En cuanto a las limitaciones técnicas, estas se vinculan a la economía, rendimiento y emisiones del proceso de producción. El enriquecimiento del biogás a biometano se puede realizar mediante procesos fisicoquímicos y biológicos. Los procesos fisicoquímicos son los que tiene un desarrollo tecnológico más grande, pero son energéticamente intensivos. La producción biológica de metano se puede realizar mediante la metanización del CO2 presente en el biogás generado a partir de residuos orgánicos (Figura 2). La metanización es un proceso biológico que tiene las ventajas de realizarse a temperaturas y presiones menores que la termoquímica, y de ser un proceso que tiene tolerancia alta a las impurezas del gas usado como materia prima, sin embargo, tiene como limitante que su velocidad de reacción es menor que los procesos termoquímicos. En la biometanización, la disminución de las emisiones de CO2 obtenidas con el biometano se encuentra estrechamente vinculada a toda la ruta de producción. Esto incluye el tipo de materia prima (maíz, residuos animales, cultivos energéticos, etc.), que puede impactar en la productividad y consumo de energía. También se deben de considerar las técnicas de cultivo y manejo de la materia prima, por ejemplo, si se usan fertilizantes, si hay emisiones fugitivas de metano, entre otras (Noussan et al., 2024).
Una vez obtenido el biometano, para que se tenga una transición verde efectiva se debe de realizar su implementación, acompañada de acciones dirigidas a la construcción y uso de estaciones de servicio y a incrementar el número de vehículos que utilicen gas natural, para lo cual se debe de tener una serie de estrategias que soporten la cadena completa de producción, incluyendo las instalaciones de producción, mejorar la legislación y las guías normativas (Budzianowski & Brodacka, 2017). En la parte social, se debe incrementar la aceptación pública de las plantas de biogás-biometano.
Agradecimientos
Esta es una investigación apoyada por el Conahcyt en el año 2024, a través del Proyecto de Ciencia de Frontera CF-2023-I-537. Karla María Muñoz Páez agradece al programa Investigadoras e Investigadores por México (Investigador ID 6407, Proyecto 265). Se agradece también el apoyo técnico de Jaime Pérez, Gloria Moreno y Ángel Hernández.
Referencias
- Ammenberg, J., Anderberg, S., Lönnqvist, T., Grönkvist, S., & Sandberg, T. (2018). Biogas in the transport sector—actor and policy analysis focusing on the demand side in the Stockholm region. Resources, Conservation and Recycling, 129, 70-80.
- Budzianowski W.M., Brodacka M. (2017). Biomethane storage: Evaluation of technologies, end uses, business models, and sustainability. Energy Conversion and Management, 141, 254-273.
- D’Adamo I., Ribichini M., Tsagarakis K.P. (2023). Biomethane as an energy resource for achieving sustainable production: Economic assessments and policy implications. Sustainable Production and Consumption, 35, 13-27.
- Lippert I., Sareen, S. (2023). Alleviation of energy poverty through transitions to low-carbon energy infrastructure. Energy Research & Social Science, 100, 103087.
- Noussan M., Negro V., Prussi M., Chiaramonti, D. (2024). The potential role of biomethane for the decarbonization of transport: An analysis of 2030 scenarios in Italy. Applied Energy, 355, 122322.
- Prussi M., Padella M., Conton M., Postma E.D., Lonza L. (2019). Review of technologies for biomethane production and assessment of Eu transport share in 2030. Journal of cleaner production, 222, 565-572.
- Xu Y., Smith P., Qin Z. (2024). Sustainable bioenergy contributes to cost-effective climate change mitigation in China. iScience.
La doctora Karla María Muñoz Páez es investigadora en el Instituto de Ingeniería, Unidad Académica Juriquilla de la UNAM
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