La gasificación hidrotermal, también conocida como gasificación en agua supercrítica (SCWG en su acrónimo en inglés) es un proceso revolucionario que está redefiniendo la comprensión que se tenía hasta ahora acerca de la gestión de residuos orgánicos con alto contenido en agua y su valorización energética.
Esta tecnología emergente, que implica la gasificación de biomasas húmedas (>80% contenido en agua) en gas renovable mediante un proceso a alta temperatura y presión, tiene el potencial de transformar la manera en que producimos energía y gestionamos residuos orgánicos.
Este proceso consiste en gasificar la biomasa residual en un ambiente acuoso en condiciones supercríticas (por encima de 22,1MPa y 374ºC). Dichas condiciones permiten que el agua adquiera propiedades térmicas y físicas especiales (como densidad, viscosidad, conductividad térmica y capacidad calorífica específica) para transformar la biomasa húmeda, o el residuo orgánico, en gas de síntesis (CH4, H2, CO2), agua limpia y otros compuestos inorgánicos en forma de sales, que son solubles en agua en condiciones supercríticas.
Asimismo, a diferencia de los métodos convencionales de producción de energía, que suelen liberar grandes cantidades de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero a la atmósfera, la gasificación hidrotermal produce un gas de síntesis limpio que puede ser utilizado para generar energía con un mínimo impacto ambiental. Además, este proceso abre la puerta a novedosas aplicaciones en el campo de producción de biocombustibles, hidrógeno y gas natural sintético, proporcionando una fuente de energía renovable y sostenible.
Uno de los aspectos más destacados de la gasificación hidrotermal es su capacidad para reducir significativamente las emisiones contaminantes, pues con una mínima huella de carbono, los residuos de los que se alimenta el proceso son variados: desde biomasa y vertidos de origen fósil, hasta fluidos orgánicos contaminados y todas las mezclas posibles entre estas.
Como ejemplo de este gran abanico de posibles aplicaciones que se abren ante la consolidación de dicha solución, se posicionan como protagonistas los lodos industriales, que pueden ser convertidos en gas natural sintético para emplearse como fuente de energía limpia y renovable, o utilizado para producir biocombustibles, proporcionando una alternativa sostenible a sus homólogos fósiles.
Por otro lado, el hidrógeno, un componente clave del gas de síntesis, que puede ser extraído y utilizado en celdas de combustible para generar electricidad.
Tipos de Residuos Tratados
Una de las principales ventajas que la Gasificación Hidrotermal representa, es la variedad de desechos que es capaz de procesar y la eficiencia con la que lo hace, pues son muchas las materias susceptibles a tratamiento, entre las que encontramos biomasa residual, sólidos urbanos o industriales, y lodos de depuradora.
El amplio rango de residuos que pueden ser objeto de valorización o tratamiento por gasificación hidrotermal, hacen de esta tecnología una especialmente atractiva para todo tipo de industrias, destacando especialmente aquellas intensivas en residuos alimenticios, agropecuarios y biosólidos varios, inclusive sus posibles mezclas con vertidos de origen fósil y fluidos contaminados que, de otra manera, no podrían ser reciclados de forma segura.
La publicación “Hydrothermal Gasification White Paper” hace un recorrido exhaustivo por los avances que se están consiguiendo en materia de valorización de biomasas por esta técnica. Publicado en enero de 2023 por el Grupo de Trabajo Nacional Francés de Gasificación Hidrotermal, se cubren en sus páginas su madurez tecnológica y últimas novedades, mientras se comentan proyectos vanguardistas y potencial económico de esta técnica de generación de energía.
En el gráfico inferior, extraído de dicha publicación, podemos ver ilustrada la gran variedad de residuos sujetos a ser procesados por Gasificación Hidrotermal. Se ordenan dándoles orden de prioridad uno a aquellos con alto potencial renovable y bajas emisiones de carbono a la atmósfera, como residuos urbanos e industriales, desechos de excavaciones, digestatos y algunos desechos provenientes de procesos alimentarios
Con orden de prioridad dos y tres se etiquetan otros residuos que, pese a ser totalmente valorizables por Gasificación Hidrotermal, se siguen desarrollando los métodos para conseguir hacerlo más accesible. Al tratarse de residuos provenientes de desechos animales y vegetales, su aprovechamiento en áreas rurales es extendido en forma de fertilizantes. Sin embargo, el proceso propone la transformación de estos biorresiduos en energía, lo que supone un valor añadido diferencial para muchas industrias, especialmente considerando posibles regulaciones en el futuro.
Este esbozo indica un escenario realista en el que la producción de gas podría alcanzar más de 63TWh/año mediante el proceso de Gasificación Hidrotermal en el presente caso de estudio, en Francia.
Mientras otras tecnologías requieren una fase previa de deshidratación de la materia, la gasificación hidrotermal procesa residuos húmedos directamente, reduciendo el consumo de energía asociado a la deshidratación y aumentando la eficiencia global del proceso.
Además, la presurización necesaria a la que se deben someter los gases para ser empleados es inherente al proceso de gasificación hidrotermal, lo que supone un aumento en la eficiencia del proceso, en comparación a otros métodos destinan tiempo y recursos adicionales a presurizar el gas y hacerlo apto para su posterior almacenamiento, transporte y uso.
Integración en las Redes de Gas Existentes y Desafíos
El gas fruto del proceso de gasificación hidrotermal es compatible con las redes de gas existentes, y no se requiere una infraestructura adicional para su uso y distribución, lo que facilita la implementación de esta tecnología y adaptabilidad de industrias a entornos cada vez más cambiantes y exigentes en materia de sostenibilidad, necesidades del mercado y regulaciones.
Ante la posibilidad de integración, se presentan también grandes oportunidades como la de almacenamiento del exceso de energía renovable. Durante los periodos de alta producción de energía, el exceso de electricidad puede ser utilizado para alimentar los procesos de gasificación hidrotermal, convirtiendo los residuos orgánicos en gas de síntesis. A su vez, este gas puede ser inyectado en la red de gas para su almacenamiento y uso posterior, proporcionando una forma eficaz de equilibrar la oferta y la demanda de energía.
Existen distintos factores a ponderar al valorar la integración de sistemas de gasificación hidrotermal, tales como: los ecosistemas más apropiados para su instalación, valorando la disponibilidad y tipo de residuo; regiones con redes de gas bien desarrolladas, donde la inyección del gas de síntesis podría realizarse sin dificultad; y por último, la política y entorno regulatorio específico a cada área geográfica y sector.
Los diversos campos de uso de esta nueva tecnología ponen en evidencia el avance que la gasificación hidrotermal representa, no solo para las industrias a nivel global, sino también para la sociedad general. Al reducir las emisiones contaminantes y abrir nuevas vías para la producción de energía renovable y su gestión inteligente, este proceso tiene el potencial de transformar nuestra relación con la energía y el medio ambiente tal y como la conocemos, sentando un nuevo estándar.
Con cada avance en esta tecnología, se acerca un futuro cada vez más limpio y verde.
