Las bombas de calor podrían reducir la huella de carbono del biogás en un 36%

Un equipo de científicos dirigido por la Universidad de Glasgow ha demostrado que el uso de bombas de calor aerotérmicas para apoyar la digestión anaeróbica podría reducir en más de un tercio las emisiones de carbono durante la producción de biogás.****

Sus hallazgos podrían contribuir a apoyar los esfuerzos en curso para descarbonizar las redes eléctricas nacionales y permitir a las comunidades remotas producir localmente su propia energía baja en carbono.

La digestión anaeróbica utiliza microorganismos en condiciones de ausencia de oxígeno para descomponer materiales biodegradables como los residuos alimentarios y los lodos de depuradora y liberar biogás, una mezcla de metano y dióxido de carbono que puede quemarse para hacer girar turbinas y generar electricidad con bajas emisiones de carbono.

Los biorreactores mantienen la temperatura óptima durante la digestión anaeróbica para maximizar la cantidad de biogás generado.

Huella de carbono

Los investigadores se propusieron estudiar la huella de carbono de los biorreactores calentados con bombas de calor aerotérmicas -que extraen el calor ambiental del aire en un proceso de bajas emisiones de carbono- en comparación con los sistemas de calefacción convencionales que utilizan calderas de gas natural.

En un nuevo artículo publicado en la revista Bioresource Technology, los investigadores explican cómo crearon un modelo informático de la termodinámica de las bombas de calor. Acoplaron el modelo a la modelización de la digestión anaeróbica basada en el aprendizaje automático y entrenaron el nuevo sistema a partir de una base de datos de investigaciones existentes.

A continuación, probaron su nuevo modelo proporcionándole datos reales nunca vistos hasta entonces para asegurarse de que producía resultados precisos.

Una vez validado el modelo, los investigadores estudiaron la huella de carbono de un sistema basado en una bomba de calor en comparación con otro basado en gas natural a lo largo de su vida útil prevista, utilizando un método normalizado denominado evaluación del ciclo de vida.

El resultado fue que el sistema de bomba de calor emitiría muchas menos emisiones de carbono que el sistema de gas natural cuando se utilizara para procesar residuos alimentarios y lodos de depuradora.

La reducción de carbono modelizada fue de hasta el 28,1% en un proceso de digestión anaerobia mantenido a una temperatura de 55ºC. A una temperatura inferior, de 37,5 °C, la huella de carbono del proceso se redujo aún más, hasta un máximo del 36,1%.

Gases contaminantes por todos lados

Siming You, de la Escuela de Ingeniería James Watt de la Universidad de Glasgow, es el autor del artículo. Según sus palabras: "Los seres humanos producimos inevitablemente residuos biodegradables, desde los más pequeños, como los restos de un plato de comida, hasta los más grandes, como las depuradoras de aguas residuales urbanas”.

"Todos estos residuos liberan gases al descomponerse, algunos de los cuales pueden ser perjudiciales para el medio ambiente. Aprovechando ese gas como fuente de producción de energía en lugar de dejar que se descomponga de forma natural, podemos avanzar hacia la economía circular y neta cero que necesitamos construir urgentemente para reducir el impacto del cambio climático", añadió.

Este modelo es la primera evaluación técnica y medioambiental de la utilidad de las bombas de calor aerotérmicas para descarbonizar el proceso de producción de biogás. Los resultados sugieren que las bombas de calor pueden desempeñar un papel importante en la digestión anaeróbica con bajas emisiones de carbono.

"Esto -a juicio de Siming You- podría contribuir a la planificación futura de las instalaciones municipales de gestión de residuos para reducir su huella de carbono. También podría respaldar el desarrollo de futuros biorreactores que podrían utilizarse en comunidades remotas para ayudar a la gente a convertir sus residuos en biogás".

Este tipo de reciclaje descentralizado de residuos podría contribuir en gran medida a que la gente produzca su propia fuente local de electricidad". La investigación también forma parte de un esfuerzo mayor por descarbonizar el tratamiento del agua y las aguas residuales en las comunidades rurales.