Diciembre de 2021. Los líderes de la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (COP26) se desplazaron a Glasgow para discutir sobre cómo controlar mejor las emisiones de gases de efecto invernadero. En concreto, pusieron el foco en el metano, el segundo gas responsable del calentamiento global detrás del dióxido de carbono (CO2). De hecho, Europa y Estados Unidos habían lanzado un mes antes el llamado Compromiso Global del Metano para reducir un 30 % sus emisiones en 2030 con respecto a 2020.
Pero, aunque esté relacionado de forma estrecha con los efectos negativos del cambio climático, este gas es mucho más que un contaminante atmosférico. La comunidad científica teoriza también sobre su relación con el origen de la vida. Parte de esta línea de estudio pasa por profundizar en las arqueas metanógenas, unos microorganismos que llevan a cabo reacciones con CO2 e hidrógeno para obtener energía y, de paso, producen metano en el proceso. De esta manera, forman parte del ciclo natural del carbono desde la primeras etapas de la vida sobre la Tierra.
Esta característica también permite utilizarlas como parte del upgrading, una técnica que purifica el biogás para que se convierta en biometano. Un vector energético que, en la actualidad, se perfila como el principal vehículo de transición renovable para las empresas gasistas. «España tiene la oportunidad de convertirse en un hub de biometano a nivel europeo gracias a su extraordinario potencial, que le permitiría establecer unos objetivos de producción equivalentes a, al menos, el 10 % del consumo de gas natural», valoraron desde Sedigas, la patronal del sector.
Quienes deseen conocer más a fondo el proyecto pueden hacerlo a través de este enlace
«El biometano llama la atención porque nuestras redes de gas natural están preparadas para usarlo, de forma que no hace falta invertir en infraestructuras y se elude el problema de la comprensión del hidrógeno. Para generarlo, ya existen diferentes técnicas como la catalítica, que convierten el CO2 del biogás en metano, pero sus condiciones de reacción son bruscas o necesitan aportes excesivos de energía. En este sentido, la vía fermentativa consiste en transformarlo a través de esos microorganismos. Una tecnología mucho menos costosa que la primera», señala Laura García, investigadora del Departamento de Biomasa en CENER (Centro Nacional de Energías Renovables).
Pero esta alternativa afronta importantes obstáculos tecnológicos. Entre ellos, garantizar la solubilidad del CO2 y el hidrógeno renovable «que se utilizan como substrato para dar lugar al metano», u optimizar la tecnología de los biorreactores para que generen las condiciones adecuadas con el objetivo de que las arqueas no se inhiban en su producción de metano.
CENER posee un protocolo de evolución forzada para optimizar la producción de metano de las arqueas.
De ahí que CENER decidiera contar con las habilidades de la Asociación Industrial Navarra (AIN) y el Centro Tecnológico Lurederra para poner en marcha Biometanogénesis, una iniciativa que buscó desarrollar la tecnología fermentativa y, por tanto, impulsar el uso del biometano como un vector energético renovable. El proyecto fue coordinado por ADItech, a su vez agente coordinador del Sistema Navarro de I+D+i (SINAI), y financiado por el Ejecutivo foral en la convocatoria de ayudas a centros tecnológicos y organismos de investigación para la realización de proyectos de I+D colaborativos.
TECNOLOGÍA PUNTERA
En primer lugar, el grupo de CENER identificó la candidata más prometedora entre cuatro cepas de arqueas productoras de metano y la sometió a una evolución adaptativa. «Ahora está totalmente adaptada al biogás sustrato gracias a un protocolo específico de evolución forzada, desarrollado por nuestro centro», incide García.
Por otro lado, Lurederra se centró en purificar el gas de entrada y salida con el fin de garantizar las condiciones «estrictamente anaeróbicas» bajo las que tienen que operar los microorganismos. «En concreto, desarrollamos materiales basados en nanopartículas capaces de purificar el gas. Hemos trabajado con materiales absorbentes en los que se han impregnado distintas nanopartículas hechas con hierro, cobre o zinc para eliminar compuestos como el oxígeno», desglosa Leyre Hernández, técnica de I+D dentro del Departamento de Nanotecnología que posee el centro de Los Arcos.
Estos materiales fueron introducidos en un cartucho acoplable al biorreactor, según añade Tamara Oroz, responsable técnica de I+D en el mismo departamento de Lurederra: «En estos momentos, el desarrollo permite que el biogás no tenga concentraciones inhibitorias de contaminantes y pueda ser fermentado por las arqueas metanógenas sin limitaciones de crecimiento». En este sentido, los dispositivos han llegado a reducir la contaminación del biogás «hasta en un 95%».
De izda. a dcha., Susana Tantos (AIN), Laura García (CENER), Tamara Oroz y Leyre Hernández (Lurederra).
Por último, CENER y AIN integraron todos los elementos en el diseño de un sistema que también contase con un biorreactor, diseñado y mejorado según las temperaturas y presiones necesarias. Un bloque de trabajo que superó numerosas dificultades «por el carácter innovador de esta tecnología, así como las situaciones provocadas por la pandemia».
HACIA UN BIORREACTOR PILOTO
Biometanogénesis ha permitido construir un biorreactor de laboratorio validado, que trabaja a una presión de 10 bares, «lo que maximiza la solubilidad» del hidrógeno y el CO2 en el medio líquido. «Esto implica una mayor disponibilidad de sustrato y, por tanto, un mayor rendimiento de la tecnología. Al mismo tiempo, cumple con las condiciones que necesita el microorganismo para funcionar. Unas especificaciones técnicas nada sencillas de conjugar», apunta con orgullo Susana Tantos, ingeniera de proyectos energéticos en el Departamento de Ingeniería y Sostenibilidad de AIN.
Además, el equipo de investigación también trasladó todas estas mejoras al diseño de un biorreactor piloto, cuya construcción se está llevando a cabo en estos momentos y fuera del alcance del proyecto. «Se trata de un equipo con el que pretendemos alcanzar una producción de 100 litros. Aunque todavía no está construido, sabemos que tiene potencial por los resultados que hemos obtenido en el de laboratorio. Una vez tengamos la versión piloto de la tecnología, contaremos con datos suficientes para evaluar su comercialización», concluye García.
