En la actualidad, los vertederos contienen aproximadamente el 40% de los residuos del mundo.

Se trata de lugares que se han preparado para el almacenaje de residuos sólidos, dando una geometría adecuada al terreno mediante excavadoras y recubriendo con un revestimiento impermeable para evitar la contaminación del suelo.

Por normativa, su ubicación debe estar alejada de las zonas habitadas, de áreas de cultivo y de aguas potables.

Los residuos se van depositando en estos espacios, se compactan mediante equipos móviles y se tapan con capas de tierra para enterrarlos y que dé comienzo su descomposición.

Las condiciones propias del vertedero (oxígeno y humedad) y las características de los residuos depositados van a influir en el tiempo requerido para esta descomposición.

En el caso de los residuos orgánicos depositados en vertedero, la degradación biológica que sufren va generando el denominado gas de vertedero. 

Este biogás está compuesto, principalmente, por metano, dióxido de carbono, nitrógeno, vapor de agua, sulfuro de hidrógeno y otros compuestos en menor proporción.

Ahora bien, su generación y emisión incontrolada implica una serie de problemas que evitar:

• Peligro de incendio y explosión: si el metano se mezcla con aire en proporciones del 7-15% forma mezclas explosivas, provocando una situación de riesgo en puntos distantes del vertedero dada la facilidad que tiene el gas para la migración subterránea.
• Inestabilidad del vertedero por bolsas de gas.

• Toxicidad

• Malos olores

• Daños en la vegetación y en la fauna.

• Emisiones de gas metano a la atmósfera, con efecto invernadero unas 25 veces superior al CO2.

Debido a esto, se ha restringido el depósito de residuos en vertedero desde la Unión Europea, limitando al 10% el volumen de residuos municipales que pueden depositarse en los mismos en 2035.

Además, se plantea como solución al reto medioambiental de los vertederos que permanecen operativos, la captación del biogás que se genera para su aprovechamiento energético.

Algo que se viene haciendo, por ejemplo, en el Parque Tecnológico de Valdemingómez (Madrid), en el vertedero de Las Dehesas, desde 2016, y que es el objetivo del proyecto Life Landfill Biofuel, para aprovechar el biogás extraído como biocombustible.

Cómo se capta el gas de vertedero

La captación del gas de vertedero se realiza mediante un dispositivo de aspiración (booster) que conecta a una red de tuberías, con ramales hacia el interior del depósito de residuos, a una antorcha y a la unidad de valorización.

La antorcha se emplea cuando, por necesidades de la explotación del vertedero, no se pueden conectar los tubos de captación a la red, y se procede a quemar el gas para evitar la emisión de metano a la atmósfera.

Aunque, para evitar fugas o la entrada de aire al sistema, se sella toda la superficie alrededor del mismo con plástico térmico y arena, este no queda del todo hermético, por lo que también se aspira aire (oxígeno y nitrógeno).

La cantidad de este aire aspirado y que, por tanto, estará presente en el biogás captado, va a depender de parámetros como el ajuste del soplante, la permeabilidad de las paredes y la estanqueidad de las tuberías.

Además, también se van a aspirar otros compuestos orgánicos volátiles (COV) producidos por los residuos (pinturas, disolventes, detergentes, etc.), como son los hidrocarburos, los siloxanos, los aerosoles, etc.

Un gas mezcla de tres gases

Como vemos, el gas de vertedero que es captado viene a ser una mezcla de biogás, aire y COV.

Su composición presenta metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), oxígeno (O2) y nitrógeno (N2), además de trazas de diversos compuestos.

La proporción de cada uno de estos gases varía, dependiendo del tipo de residuos a partir del cual se origina, del progreso del proceso de fermentación y de factores externos.

Además del aire que se aspira a través del ajuste del soplante, las condiciones de humedad y temperatura del vertedero también van a condicionar la actividad microbiana de descomposición y producción de biogás.

Por su parte, los cambios de presión atmosférica también van a influir en el contenido de oxígeno del gas de vertedero.

Teniendo en cuenta todo esto, el biogás de vertedero viene a estar compuesto por:

• Metano (CH4): la proporción de este gas está en torno al 40-50%.
• Dióxido de carbono (CO2): su proporción es de 20-40%.
• Oxígeno (O2) y nitrógeno (N2): corresponde al aire aspirado y su proporción representa entre el 10-30%. Su presencia perjudica la valorización del metano.
• Sulfuro de hidrógeno (H2S): gas tóxico y corrosivo que debe eliminarse antes del proceso de valorización para evitar daños en el equipo. La proporción de este gas y de otros compuestos de azufre aumenta con el depósito de residuos con alto contenido en azufre, como placas de yeso utilizadas en la construcción.

Biometano a partir de gas de vertedero

El biogás captado del vertedero pasa a convertirse en energía eléctrica o térmica de origen renovable, o bien puede transformarse en biometano para su uso industrial, doméstico o vehicular. 

Para esta transformación del biogás a biometano es necesario llevar a cabo la purificación del gas aspirado, a fin de concentrar el metano y separarlo del CO2, del sulfuro de hidrógeno y el resto de compuestos que contiene.

Este proceso de purificación se denomina upgrading y puede llevarse a cabo aplicando diversas metodologías:

• Lavado con agua o PWS (Pressurized Water Scrubbing): se basa en la diferente solubilidad del CO2 y el CH4 en el agua. El biogás se lava en contracorriente en una columna rellena con agua. El CO2 es absorbido en la fase líquida por ser más soluble que el CH4.
• Separación por presión o PSA (Pressure Swing Adsortion): el biogás se circula a presión a través de depósitos de carbón molecular, donde se adsorbe el CO2.
• Separación criogénica: compresión, enfriamiento y expansión continua (destilación en frío) del biogás para la separación del CO2.
• Absorción química: la adsorción química del CO2 se produce mediante el lavado en contracorriente del biogás en una columna con un relleno compuesto por una dilución de aminas.
• Separación con membranas: se hace circular al biogás a presión a través de membranas de polímeros, más permeables al CO2 que al CH4. La eficacia del proceso dependerá del tipo de material de la membrana.

El biometano que se obtiene tras la purificación del biogás mediante alguna de esta tecnología es de mayor calidad y con una composición similar a la del gas natural. Esto permite su uso no solo como biocombustible, sino también la posibilidad de ser inyectado en la red gasista.

En Europa existen cerca de medio millón de vertederos, por lo que la posibilidad de aprovechar el gas de vertedero que se genera para la obtención de biometano supone una oportunidad para convertir los desechos en energía renovable y contribuir a reducir las emisiones ambientales.

La puesta en marcha del sistema de garantías de origen del gas renovable en España, facilitará el desarrollo de este proceso para la obtención de biometano y abrirá la oportunidad para su uso en el sector del transporte y su distribución en la red gasista.