Upgrading de biogás por PSA — adsorción seca y robusta hasta biometano de calidad de red

Qué es la PSA y cómo separa el CO₂ del metano

La PSA —adsorción por oscilación de presión, del inglés pressure swing adsorption— es una de las cuatro rutas maduras de upgrading para llevar el biogás bruto (~50–65% CH₄) hasta biometano de calidad de red (>95% CH₄). Su principio es la adsorción, con d: el biogás comprimido atraviesa un lecho de material poroso —habitualmente un tamiz molecular de carbono o un carbón activo— cuya estructura retiene selectivamente las moléculas de CO₂ mientras deja pasar el metano, más difícil de adsorber en esas condiciones. Conviene no confundirla con la absorción (con b) del lavado con agua o con aminas, donde el CO₂ se disuelve en un líquido: aquí el gas no toca ningún disolvente, se fija en la superficie de un sólido.

El proceso funciona por ciclos de presión. En la fase de adsorción, el lecho a presión captura el CO₂ y el biometano sale por cabeza. Cuando el adsorbente se aproxima a la saturación, se regenera despresurizando —a menudo hasta vacío—, lo que desorbe el CO₂ retenido y deja el lecho listo para un nuevo ciclo. Para que la producción sea continua se disponen varias columnas en paralelo que rotan de forma escalonada entre adsorción, despresurización, regeneración y represurización. De ahí el nombre “oscilación de presión”: es el vaivén de presión, no un reactivo, lo que hace el trabajo de separación. El resultado es una tecnología seca, sin agua de proceso ni disolventes que reponer o depurar.

Cuándo encaja la PSA en un proyecto de biometano

Ninguna tecnología de upgrading es universalmente mejor; la elección depende de la composición del biogás, del caudal y de la salida buscada. La PSA tiene un terreno donde suele destacar: los gases que arrastran nitrógeno u oxígeno. El caso arquetípico es el gas de vertedero, donde la infiltración de aire introduce N₂ y O₂ que complican otras rutas; determinadas configuraciones de tamiz molecular pueden separar estos gases junto con el CO₂, algo que ni el lavado con agua ni las aminas abordan bien por sí solos. Por eso la PSA aparece con frecuencia en proyectos de valorización de gas de vertedero.

Su carácter seco añade otro argumento de decisión: al no manejar corrientes de agua de proceso ni aminas, evita la gestión de efluentes líquidos y de reposición de disolvente, lo que hace su OPEX de consumibles más previsible. A cambio, es una tecnología con consumo eléctrico asociado a la compresión y, en muchas configuraciones, al vacío de regeneración, y su recuperación de metano y su comportamiento dependen mucho de un buen diseño de ciclos. Frente a alternativas, las membranas dominan hoy en soluciones modulares y contenerizadas, y el lavado con aminas alcanza recuperaciones de CH₄ muy altas a costa de demanda de calor. Cuál conviene a tu planta es precisamente lo que la EPC verificada dimensiona y compara sobre tus datos. Puedes ver el panorama completo de las cuatro tecnologías en la página de upgrading de biogás.

El pretratamiento: la clave de que la PSA dure

El rendimiento y la vida útil de una PSA dependen tanto del propio adsorbente como del acondicionamiento del biogás aguas arriba. El biogás bruto no entra directamente en las columnas: antes debe pasar por un pretratamiento que el gas de vertedero y de EDAR suelen exigir con especial cuidado. La desulfuración —eliminación del sulfuro de hidrógeno (H₂S)— es crítica, porque el H₂S es corrosivo y puede degradar o envenenar el lecho. La eliminación de siloxanos, presentes sobre todo en gas de vertedero y de depuradora, evita depósitos que dañarían tanto el upgrading como cualquier equipo aguas abajo. El secado o deshumidificación protege el adsorbente de la saturación por agua, y la filtración de partículas cierra el acondicionamiento.

Este pretratamiento no es un accesorio menor: buena parte de la fiabilidad de una planta de upgrading —y de su OPEX de mantenimiento— se juega aquí. Un dimensionado insuficiente del pretratamiento se traduce en ciclos de sustitución de adsorbente más cortos y en paradas no previstas. Por eso la ingeniería de proceso que dimensiona la PSA aborda simultáneamente el tren de pretratamiento, ajustándolo a la composición real de tu biogás y a su origen. No es lo mismo el biogás de una digestión de purín porcino que el gas de un vaso de vertedero con años de infiltración de aire: cada uno impone un pretratamiento distinto, y esa es una de las razones por las que un análisis de tu gas es el punto de partida de cualquier propuesta seria.

De la PSA a la salida: inyección a red o bioGNL

El upgrading por PSA es un tramo dentro de una cadena de proceso más larga que empieza en tu biogás ya producido y termina en una salida con valor. Alcanzar biometano de alta pureza no es el final: el gas debe entonces dirigirse a una salida. La primera es la inyección en la red gasista, que exige cumplir la especificación de calidad NGTS-06 —CO₂ ≤ 2 mol%, punto de rocío de agua ≤ −8 °C, límites de O₂ e H₂, entre otros— y seguir el procedimiento de conexión vigente, con estación de regulación y medida (ERM) y odorización. Esa especificación es, de hecho, el objetivo que fija cómo de exigente debe ser el diseño de la PSA y su pretratamiento.

Cuando no hay un punto de inyección próximo, la salida alternativa es la licuefacción a bioGNL, que convierte el biometano en gas natural licuado renovable transportable por carretera, útil también para movilidad pesada. Cada salida tiene su propio marco: la inyección se rige por la normativa gasista y por el procedimiento de conexión de la CNMC; el bioGNL para transporte se enmarca en el mecanismo de fomento de combustibles renovables para transporte. Para el promotor, la elección entre una y otra —o una combinación— es una decisión de proyecto que la EPC evalúa junto con el upgrading, no un detalle posterior. Comparar propuestas que integren tecnología de upgrading y salida sobre tus datos es lo que permite tomar esa decisión con criterio de inversión y no a ciegas.

Biometalia.es es un punto de encuentro entre promotores e industrias que ya producen biogás y EPC e ingenierías de plantas de biometano y upgrading verificadas. Biometalia no diseña, dimensiona, fabrica, construye, opera ni certifica plantas de biometano, no tramita la conexión a la red ni emite garantías de origen: centraliza tu solicitud y la traslada a EPC e ingenierías verificadas. El dimensionamiento del upgrading por PSA, el pretratamiento, el cumplimiento de la especificación de calidad para inyección y el procedimiento de conexión a red los aportan la ingeniería adjudicataria y, cuando procede, el gestor de red y los organismos competentes. Este contenido es divulgativo y no sustituye asesoramiento técnico ni legal.