El importante papel de la geomembrana en el funcionamiento de los tanques de biogás

Con los avances tecnológicos, la construcción de digestores de biogás ha evolucionado gradualmente desde los métodos tradicionales de construcción con cemento hasta los métodos de construcción con geomembranas. Esto se debe principalmente a las ventajas únicas que ofrece la geomembrana en la operación de los digestores de biogás. Hoy explicaremos la importancia de las geomembranas en la operación de los digestores de biogás.

En pocas palabras, las geomembranas son una tecnología fundamental para los proyectos modernos de biogás, especialmente para los estanques anaeróbicos completamente cerrados. Actúan como una "barrera artificial" eficiente, fiable y económica, solucionando los problemas más críticos de sellado, recolección y protección ambiental en los digestores de biogás.

El importante papel de las geomembranas en el control de filtraciones

1. Función principal: Excelente control de filtraciones y sellado

Éste es el papel más fundamental e importante de las geomembranas.

• Prevención de la contaminación de las aguas subterráneas: Los materiales de fermentación (estiércol, aguas residuales orgánicas, etc.) en los digestores de biogás contienen altas concentraciones de materia orgánica, nitrógeno, fósforo, patógenos y otros contaminantes. Las fugas pueden contaminar gravemente el suelo y las aguas subterráneas circundantes. Las geomembranas de polietileno de alta densidad (HDPE) tienen un coeficiente de permeabilidad extremadamente bajo (normalmente inferior a 10-13 m/s), lo que retiene eficazmente los contaminantes dentro del digestor y protege el medio ambiente.
• Prevención de fugas de biogás: El biogás se compone principalmente de metano (CH₄), un potente gas de efecto invernadero (con un efecto invernadero 25 veces superior al del CO₂). El espacio cerrado creado por la geomembrana evita que el biogás se filtre a la atmósfera, lo que reduce los riesgos de seguridad y, al mismo tiempo, cumple con la responsabilidad ambiental de reducir las emisiones de carbono.
• Mantenimiento del entorno de fermentación: La fermentación anaeróbica requiere un entorno de humedad y microbios específicos. Un buen sellado previene la pérdida de agua y nutrientes dentro del tanque, creando condiciones estables de crecimiento y reproducción para los metanógenos, mejorando así la eficiencia de la producción de gas.

2. Función clave: recolección eficiente de biogás

Los digestores de biogás con geomembrana generalmente utilizan una estructura de doble membrana (geomembrana de doble capa) para almacenar y recolectar biogás.

Principio de funcionamiento:

• Membrana Inferior: Se aplica al fondo y la pendiente del tanque, proporcionando principalmente un sello antifiltración, aislando el líquido de fermentación del suelo.
• Membrana Superior: Flota sobre el líquido de fermentación y suele estar hecha de HDPE o un material más flexible. A medida que se produce biogás, la membrana superior se expande; cuando se utiliza el biogás, se hunde, formando un tanque de almacenamiento de gas de volumen variable.

Ventajas:

• Diseño Integrado: Al combinar un tanque de fermentación y un tanque de almacenamiento de gas, este sistema elimina el alto costo y la compleja construcción de tanques de almacenamiento de gas de concreto reforzado separados.
• Salida de Presión Constante: La cubierta flotante de la membrana superior mantiene una presión relativamente estable dentro del tanque, lo que facilita el transporte y la utilización del biogás.
• Alta Eficiencia de Recolección: Casi el 100% del biogás generado se recolecta, evitando el desperdicio de recursos.

3.Función importante: mejorar la eficiencia de la fermentación

• Calefacción y aislamiento: La geomembrana negra (o con el lado negro hacia abajo) absorbe eficazmente la energía solar, elevando la temperatura del líquido dentro del tanque. La eficiencia de la digestión anaeróbica es muy sensible a la temperatura (normalmente alcanza un máximo a una temperatura moderada de 35-38 °C). En comparación con los estanques de oxidación abiertos, los digestores de biogás cubiertos con geomembrana mantienen una mejor temperatura, lo que aumenta significativamente la producción de gas y acorta el tiempo de retención.
• Aislamiento de oxígeno: El sellado hermético crea un entorno completamente anaeróbico, que favorece el crecimiento de metanógenos anaeróbicos obligados e inhibe la actividad de bacterias aeróbicas, lo que hace que el proceso de fermentación sea más completo y eficiente.

Papel importante en la protección del medio ambiente

1. Reducir las emisiones de metano y abordar el cambio climático (Contribución ambiental más significativa)

• Efecto Invernadero del Metano: El biogás se compone principalmente de metano (CH₄). El metano es un gas de efecto invernadero extremadamente potente y de corta duración, con un potencial de calentamiento global (PCG) de 28 a 36 veces mayor que el del dióxido de carbono (CO₂) en un período de 100 años y de 84 a 87 veces mayor en un período de 20 años.
• El Rol de las Geomembranas: Las lagunas de oxidación abiertas tradicionales o los digestores de biogás mal sellados permiten que el metano se escape a la atmósfera, lo que genera una importante huella de carbono. Las geomembranas (especialmente como membranas superiores) crean un sistema completamente cerrado que captura eficientemente más del 95% del biogás generado.
• Beneficios Ambientales: El biogás recolectado puede utilizarse como fuente de energía renovable, reemplazando combustibles fósiles como el carbón y el gas natural para la generación de energía o calefacción, reduciendo así las emisiones de CO₂. Esto significa que el proyecto logra beneficios de "carbono negativo" o de "reducción de carbono": evita las emisiones directas del potente gas de efecto invernadero metano y reduce indirectamente las emisiones de CO₂ al reemplazar los combustibles fósiles. Este es el impacto positivo más significativo de los proyectos de biogás en el cambio climático global.

2. Prevención de la contaminación de las aguas subterráneas y del suelo (el resultado ambiental más fundamental)

• Características de la fuente de contaminación: Las materias primas para la fermentación, como el estiércol de ganado y aves de corral y las aguas residuales orgánicas, contienen altas concentraciones de sustancias nocivas como la demanda química de oxígeno (DQO), el nitrógeno (N), el fósforo (P), patógenos y metales pesados.
• La función de la geomembrana: Las geomembranas de polietileno de alta densidad (HDPE) de alta calidad tienen un coeficiente de permeabilidad extremadamente bajo (<10-12 m/s), lo que actúa como un revestimiento impermeable artificial perfecto, reteniendo firmemente todos estos contaminantes dentro del tanque de biogás.
• Beneficios ambientales:
  • Protección de la seguridad de las aguas subterráneas: Previene eficazmente la infiltración de lixiviados tóxicos y dañinos, contaminando así el valioso agua potable y los recursos hídricos subterráneos.
  • Protección de la salud del suelo: Previene la acumulación de contaminantes en el suelo, lo que provoca salinización, toxicidad y daños al ecosistema.
  • Sentando las bases para el posterior aprovechamiento de los recursos: Gracias a la retención de nutrientes, el biogás fermentado se convierte en fertilizante orgánico de alta calidad y puede reintroducirse de forma segura en los campos, conformando un modelo agrícola circular que integra la producción agrícola y la ganadería. Las fugas harían que todo esto fuera ineficaz.

3. Control eficaz de olores y contaminación atmosférica (mejora de la calidad ambiental regional)

• Fuentes de olor: La descomposición anaeróbica y aeróbica de la materia orgánica produce gases altamente irritantes y malolientes, como el sulfuro de hidrógeno (H₂S), el amoníaco (NH₃) y los mercaptanos.
• La función de la geomembrana: El diseño completamente cerrado confina por completo estos gases malolientes dentro del sistema. El biogás recolectado generalmente se desulfuriza y purifica antes de su uso para eliminar los componentes malolientes, como el sulfuro de hidrógeno.
• Beneficios ambientales:
  • Mejora significativamente la calidad del aire en el sitio del proyecto y sus alrededores, protegiendo la salud de los trabajadores y residentes cercanos, y reduciendo las quejas y los conflictos vecinales.
  • Mejorar el saneamiento y la imagen pública de instalaciones como granjas ganaderas y plantas de tratamiento de residuos facilita su obtención de las autorizaciones ambientales.

4. Fomentar el aprovechamiento de los recursos de residuos y desarrollar una economía circular (valor ambiental sistémico)

Los proyectos de biogás de geomembrana no son instalaciones de tratamiento aisladas, sino un centro clave en la economía circular.

• Entrada: Tratar los residuos orgánicos, como el estiércol de ganado y aves de corral, la paja y los residuos de alimentos, como un recurso, no como una carga.
• Proceso: Los digestores de biogás de geomembrana estabilizan y tratan estos residuos de forma segura y eficiente, y los tratan de forma inocua.
• Salida:
  • Biogás: Una fuente de energía limpia que se utiliza para la generación de energía, la producción de calor y la purificación en biogás (BNG) para su integración en la red de tuberías o como combustible para vehículos.
  • Lodos y residuos de biogás: Un fertilizante orgánico de alta calidad que sustituye a los fertilizantes químicos y puede reintroducirse en las tierras de cultivo, mejorando la estructura del suelo y reduciendo la contaminación agrícola difusa.

Otros beneficios adicionales

• Reducción de la Evaporación: En regiones secas y cálidas, esto puede reducir significativamente las pérdidas por evaporación dentro del digestor de biogás.
• Resistencia a la Corrosión: Las geomembranas de HDPE de alta calidad ofrecen una excelente resistencia química, resistiendo la corrosión de diversos ácidos orgánicos, álcalis y alcoholes producidos por la fermentación de materia orgánica dentro del digestor. Esto proporciona una larga vida útil (más de 20 años).

Comparación con materiales de digestores de biogás tradicionales

Resumen

La geomembrana es más que un simple material antifiltración en la construcción de digestores de biogás; es una solución revolucionaria. Al ofrecer ventajas integrales como sellado absoluto, recolección de gases integrada, calentamiento solar y resistencia a la corrosión, la tecnología de geomembrana logra estándares ambientales más altos, menores costos de construcción, plazos de construcción más cortos, mayor estabilidad en la eficiencia operativa y un mantenimiento más sencillo. Estas ventajas han propiciado su adopción generalizada en proyectos de biogás a gran escala y proyectos de gestión ambiental en todo el mundo, convirtiéndola en una tecnología clave que impulsa la modernización de la industria del biogás.

Con esto concluye el importante papel que desempeñan las geomembranas en la operación de los digestores de biogás. Esperamos que esta explicación le sea útil para la futura construcción de su digestor de biogás. Si tiene alguna pregunta, no dude en contactarnos.