Una buena ventilación con un bajo consumo energético

La clave está en la recuperación de calor

Las instalaciones de incineración oxidan los componentes orgánicos del aire de salida, transformándolos en dióxido de carbono y agua. Para ello se requieren temperaturas que varían en función de los procesos. El proceso de incineración térmica clásico (TNV) funciona a más de 760 grados Celsius. En el proceso de incineración catalítica (KNV), la temperatura puede ser considerablemente más baja, ya que la oxidación en un catalizador solo requiere temperaturas de entre 280 y 350 grados Celsius. El RTO funciona entre 830 y 850 grados Celsius y está diseñado para ofrecer una alta eficiencia energética. ¿Cómo funciona? Las masas acumuladoras cerámicas absorben el calor del aire de salida depurado y lo transfieren al aire bruto entrante. «De este modo, se pueden alcanzar grados de recuperación de calor superiores al 95 %. Si el aire de salida contiene suficientes componentes combustibles, su oxidación proporciona la energía necesaria. Así, tras el calentamiento y si la concentración del aire de salida es suficiente, se puede funcionar prácticamente sin combustible adicional», explica Dirk Jackisch.

Cada proceso tiene su justificación

Sin embargo, el RTO no puede aprovechar estas ventajas en todas las aplicaciones. El polvo, los componentes que se condensan o los pegajosos pueden sobrecargar los acumuladores térmicos cerámicos. Además, en caso de pequeños caudales de aire de salida, tiempos de funcionamiento cortos o arranques frecuentes, el coste de la inversión y del calentamiento puede hacer que los procesos no sean adecuados. «Siempre hay que empezar por el análisis del flujo de aire de escape. Solo cuando se conocen el volumen, los componentes y el modo de funcionamiento se puede seleccionar el proceso adecuado desde el punto de vista técnico y económico», subraya Jackisch. Así, aunque un TVN necesitaría más combustible si hay que calentar a altas temperaturas un aire de escape con una carga baja, a cambio es resistente a los cambios en los componentes, las concentraciones variables y las partículas. El KNV, que funciona a temperaturas considerablemente más bajas, puede resultar energéticamente eficiente cuando el aire de escape tiene una composición homogénea. El experto en depuración de aire de escape señala que determinados componentes pueden dañar el catalizador o afectar a su eficacia.

Demanda procedente del tratamiento de biometano

Un ámbito de aplicación en auge para las instalaciones RTO es el tratamiento del biogás para obtener biometano. Con ello aumenta también la necesidad de soluciones técnicamente fiables para el tratamiento de flujos de aire de escape contaminado y de gases de baja potencia. Mientras que el número total de plantas de biogás en Alemania se ha mantenido prácticamente estancado durante años, el número de plantas de transformación de biogás en biometano está creciendo de forma significativa, sobre todo a nivel europeo. Según datos de Gas Infrastructure Europe (GIE) y la Asociación Europea de Biogás (EBA), el número de plantas de biometano en Europa ha aumentado desde 2020 de 729 a 1 678, lo que supone un crecimiento de alrededor del 130 por ciento.

El biogás bruto se compone principalmente de metano y dióxido de carbono, y contiene otras sustancias asociadas. Para su inyección en la red de gas, debe procesarse de tal forma que alcance la calidad de gas exigida. Durante la separación del dióxido de carbono, dependiendo del proceso de tratamiento, se genera una corriente de gas residual o de baja concentración que aún puede contener metano. Esta denominada «fuga de metano» debe ser lo más reducida posible, ya que el metano es un gas de efecto invernadero con un impacto climático especialmente elevado. Para el tratamiento de este tipo de gases pobres, la guía «Tratamiento e inyección de biogás» menciona, entre otros, el proceso de incineración catalítica, el RTO y los quemadores especiales para gases pobres.

«Ya hemos equipado numerosas plantas de biogás con nuestros sistemas. Sin embargo, actualmente estamos registrando un aumento de la demanda por parte del sector del biometano, lo que sin duda tiene que ver con que, en el futuro, el gas renovable sustituirá cada vez más al gas natural fósil», explica Jackisch. El programa europeo REPowerEU, por ejemplo, prevé aumentar masivamente la producción de biometano para reducir la dependencia de las importaciones de gas natural fósil. Los programas nacionales de ayudas y las normativas de inyección a la red respaldan esta expansión.

«Dado que el metano es químicamente muy estable, el RTO debe diseñarse específicamente para este uso. Se requiere una temperatura suficientemente alta, un tiempo de permanencia definido y una mezcla segura de la corriente de gas», afirma Dirk Jackisch.

Seguridad también fuera del funcionamiento normal

El hecho de que un RTO funcione de forma continua o esté disponible principalmente para condiciones de funcionamiento especiales depende de la planta de tratamiento de biometano en cuestión. Si durante el funcionamiento normal se genera de forma permanente gas residual que contiene metano, este debe tratarse de forma continua o ser devuelto al sistema. Otras instalaciones necesitan el RTO sobre todo durante el arranque, la parada, cuando la calidad del gas es insuficiente o en caso de averías.

«Un RTO con pocas horas de funcionamiento no está automáticamente en desuso. Su función puede consistir precisamente en garantizar la seguridad en materia de emisiones cuando se sale del proceso de tratamiento habitual», explica Jackisch.

No existe una normativa general que establezca que todas las plantas de biometano deban disponer obligatoriamente de un RTO. No obstante, el operador debe demostrar cómo se cumplen los requisitos de emisiones incluso en condiciones de funcionamiento atípicas. La solución técnica necesaria para ello viene determinada por el diseño de la planta y la resolución de autorización correspondiente.

La práctica es la que decide

El RTO destaca por su elevada recuperación de calor, pero no es una solución universal. El TNV destaca por su robustez, mientras que el KNV lo hace por sus bajas temperaturas de reacción. Por lo tanto, la tecnología más eficiente no viene determinada únicamente por los procesos, sino por su interacción con el flujo real de aire de escape.

«La mejor instalación es aquella que depura el flujo de aire de salida de forma segura y duradera y que, al mismo tiempo, consume la menor cantidad posible de energía adicional durante todo el funcionamiento», resume el experto de Venjakob.