Aditivo nanoestructurado para reducir el contenido de H2S en biogás producido por digestión anaeróbica

1. Estado del Arte y justificación En Colombia, el Sistema de Interconexión Nacional (SIN) cubre con servicio eléctrico un 44% del territorio nacional, mientras el 66% restante carece de cobertura, dando lugar a las denominadas zonas no interconectadas (ZNI) [1]. Cerca de 1.8 millones de habitantes viven en estas Zonas, con una densidad poblacional de ocupación de 3 hab/km2, cifra que se explica debido a la elevada dispersión de municipios y viviendas. Esta distribución habitacional junto con un difícil acceso, hacen muy poco viable técnica y económicamente el incremento de la cobertura del SIN [2]. Cerca del 10% de las fuentes de energía en las ZNI corresponden a energías renovables, principalmente de origen fotovoltaico, biomasa y uso de pequeñas plantas impulsadas por energía hidroeléctrica. El consumo restante proviene de dos fuentes: i) generadores eléctricos (96.3%) impulsados con combustible diésel, de difícil disponibilidad por las condiciones geográficas y altos costos de distribución; ii) el uso de la madera -considerada renovable- para la generación de energía térmica, lo cual produce un significativo impacto ambiental y riesgo en la salud de los usuarios de esta fuente de energía. Los sistemas naturales para producción por digestión anaeróbica de biogás, se han posicionado como uno de los generadores de energía renovable y de gestión de desechos orgánicos más ecológicos y sostenibles que existen en la actualidad. Estos convertidores de energía contenida en sustratos orgánicos a energía útil para combustión y generación de energía eléctrica, se integran estratégicamente a las componentes social, ambiental y económica de desarrollo sostenible: i) producción de energía para suplir la demanda de comunidades carentes de servicio de energía eléctrica, que para esta propuesta corresponden a zonas no interconectadas (ZNI) al Sistema Eléctrico Nacional; ii) control y gestión de residuos orgánicos contaminantes causantes de malos olores, emisión de gases de efecto invernadero, propagación de insectos y microorganismos capaces de producir enfermedades; iii) producción de biofertilizantes ecológicos de gran calidad, valor nutricional y bajo costo. Hacer viable el uso de biogás implica resolver el problema de la transición del diésel al biogás como combustible. Esto implica atender la oferta tecnológica para la conversión biogás-electricidad. Dentro de las principales ofertas para esta conversión, se destacan principalmente las turbinas de gas y los motores de combustión interna. En las turbinas y microturbinas de gas, cerca del 70% de la energía producida es convertida en energía eléctrica. Se consideran como uno de los sistemas de mayor eficiencia en la conversión de biogás en electricidad. De otra parte, los motores de combustión interna, capaces de convertir energía química en mecánica, originalmente diseñados para trabajar con gas natural [3], pueden ser adaptados para operar con biogás. Así, los motores de Ciclo de Otto [4] se adaptan cambiando el carburador por una mezclador de gases. Con biogás experimentan una pérdida del 25%. En los motores de Ciclo Diésel con la adición de un mezclador de gases y los correspondientes controladores se hace posible co-generar energía a partir de biogás. En el proceso natural de digestión microbiana anaerobia, se produce una conversión de la materia orgánica residual en biogás, que sin purificar (crudo) contiene metano (50-75%(vol)), dióxido de carbono (25- 45%(vol)), vapor de agua (2-7%(vol)), sulfuro de hidrógeno (20-20.000 ppm), nitrógeno < 2%(vol), oxígeno