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Lo que debe saber sobre el gas natural renovable (RNG)

Por Tom Cyrs y John Feldmann – Traducido por WATERXPERT

La  producción y el uso de gas natural renovable a partir de desechos orgánicos está creciendo rápidamente en los países avanzados

En USA, en los últimos cinco años, el número de instalaciones de producción se ha triplicado aproximadamente, con unas 115 instalaciones que fabrican el combustible, que es intercambiable con el gas natural fósil, a partir de desechos de vertederos, estiércol animal, fangos de aguas residuales, desechos de alimentos y otras materias primas orgánicas.

Debido a los beneficios potenciales del gas natural renovable como alternativa a los combustibles fósiles, un puñado de estados, incluidos California, Washington y Oregón, lo han integrado en los objetivos climáticos. Tanto las evaluaciones estatales como las nacionales encuentran que se podrían producir cantidades suficientes de combustible derivado de desechos para desplazar entre un 4 y  7 % del consumo actual de gas fósil, al mismo tiempo que se brindan otros beneficios colaterales relacionados con la gestión de desechos.

Sin embargo, los agencias reguladoras de todo el país aún enfrentan preguntas sobre hasta qué punto el gas natural renovable puede ayudar a los estados a cumplir objetivos ambiciosos de cambio climático.

Un nuevo artículo de investigación de WRI examina el potencial del gas natural renovable como estrategia climática. El documento proporciona una guía detallada sobre la evaluación del potencial del gas natural renovable y los impactos climáticos, evaluando su papel en la descarbonización e identificando marcos de políticas efectivos para el desarrollo de proyectos.

El gas natural renovable puede hacer contribuciones significativas a la descarbonización en la medida en que resulte en una reducción neta de las emisiones de metano. 

En general, el documento encuentra que el gas natural renovable podría desempeñar un papel único y valioso en los esfuerzos estatales de descarbonización. 

Sin embargo, los beneficios varían y deben evaluarse caso por caso para desplegar los recursos de manera sostenible, eficiente y de manera que complementen otras medidas de reducción de gases de efecto invernadero.

1. ¿Cuáles son las mayores fuentes de gas natural renovable?

Las fuentes comunes de gas natural renovable (también conocido como biometano o biogás mejorado) incluyen vertederos, estiércol animal, residuos sólidos y fangos  de aguas residuales. 

El biogás generado por la digestión anaeróbica se puede procesar o «mejorar» para eliminar las impurezas, de modo que sea metano casi puro.

Actualmente, los rellenos sanitarios representan más del 90 % de la producción de gas natural renovable y, a menudo, son más económicos en relación con otras corrientes de desechos. Muchos rellenos sanitarios ya cuentan con mecanismos de recolección de metano y tienden a producir más gas en un área concentrada.

Los recursos menos concentrados, como el estiércol animal y los desechos de alimentos, se han convertido en fuentes crecientes de gas natural renovable, pero enfrentan más barreras económicas y pueden requerir apoyo o incentivos de políticas adicionales.

El gas natural renovable también puede derivarse de desechos orgánicos «secos» en forma de residuos agrícolas y forestales, como plantas de maíz después de la cosecha, recortes de césped, recortes de árboles, cáscaras de nueces, etc. Estas materias primas tienen un potencial energético significativo a la par o superior a los desechos húmedos, pero en la actualidad no son fuentes importantes de gas natural renovable debido a los obstáculos tecnológicos que aún se están superando. 

2. ¿Cómo se usa el gas natural renovable y cuáles son los impactos climáticos?

En la actualidad, el gas natural renovable se usa con mayor frecuencia como combustible para el transporte, particularmente como sustituto del diesel en vehículos pesados. Esta tendencia ha sido impulsada en gran medida por mandatos, como el Estándar de combustible bajo en carbono de California y el Estándar federal de combustible renovable, que acreditan los atributos ambientales de la producción de gas natural renovable.

Sin embargo, dada su fácil intercambio con el gas natural, el gas natural renovable se puede utilizar en una amplia gama de aplicaciones. Su potencial como fuente de calor en edificios existentes o en aplicaciones industriales en particular ha despertado un interés creciente en los últimos años.

Los beneficios de las emisiones de gases de efecto invernadero asociados con la producción y el uso de gas natural renovable provienen principalmente de:

  • Evitar las emisiones de gases de efecto invernadero que, de otro modo, se producirían con las prácticas típicas de gestión de residuos (por ejemplo, las emisiones de metano del estiércol animal en lagunas descubiertas); y
  • Desplazar el uso de combustibles fósiles (por ejemplo, en vehículos pesados ​​que de otro modo utilizarían combustible diesel).
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Una investigación previa de WRI encontró que es más probable que el gas natural renovable produzca beneficios significativos en las emisiones de gases de efecto invernadero cuando se cumplen dos condiciones básicas:

  • El gas se fabrica a partir de desechos reales (a diferencia de cultivos que se cultivan específicamente para combustible o biomasa desviada que tiene otros usos); y
  • Su producción y uso resulta en una reducción neta de las emisiones de metano.

Para calcular los impactos de las emisiones de gases de efecto invernadero del gas natural renovable, los expertos suelen utilizar un enfoque de ciclo de vida para cuantificar todas las fuentes de emisiones de un proyecto determinado, incluida la energía utilizada para convertir los desechos orgánicos en biometano y cualquier fuga de metano a lo largo de la cadena de suministro.

En muchos casos, el gas natural renovable evita más emisiones de las que genera, lo que lleva a una intensidad neta de carbono negativa (en términos de emisiones de dióxido de carbono evitadas por cantidad de combustible consumido).

Es importante destacar que los enfoques de contabilidad del ciclo de vida no están exentos de limitaciones.

El recuento de todas las fuentes de emisiones y créditos para un proyecto determinado requiere una recopilación de datos rigurosa, y el enfoque se basa en suposiciones que pueden ser inciertas o cambiar con el tiempo (por ejemplo, que las emisiones de metano se producirían de otro modo en una granja o vertedero). 

Sin embargo, cuando se aplica de manera efectiva, el enfoque puede ayudar a los tomadores de decisiones a identificar proyectos que produzcan los beneficios climáticos más significativos.

3. ¿Cuáles son las preocupaciones comunes sobre el gas natural renovable?

El gas natural renovable se compone principalmente de metano, que emite dióxido de carbono cuando se quema como combustible. La liberación de este carbono generalmente se compensa con otros beneficios, como se describe anteriormente. 

Sin embargo, debido a que el metano en sí es un gas de efecto invernadero entre 84 y 86 veces más potente que el dióxido de carbono (en una escala de tiempo de 20 años), cualquier fuga de metano a lo largo de la cadena de suministro de RNG antes de la combustión corre el riesgo de socavar los beneficios climáticos potenciales.

 La capacidad de utilizar gas natural renovable en la infraestructura de gas existente puede convertirlo en una opción rentable a corto plazo. 

Debido a que el gas natural renovable usa parte de la misma infraestructura (como tuberías y estaciones de servicio) que el gas natural fósil, las preocupaciones adicionales incluyen el riesgo de expandir o «bloquear» la infraestructura que permite un mayor uso de combustibles fósiles. 

Además, existe la preocupación de que los usos alternativos para ciertos desechos orgánicos puedan ser más beneficiosos.

Para minimizar cualquier riesgo de que los proyectos hagan más daño que bien, el gas natural renovable debe evaluarse caso por caso. 

Las preguntas importantes que debe hacer incluyen:

  • ¿La producción de gas natural renovable captura las emisiones de metano que de otro modo se habrían emitido a la atmósfera?
  • ¿La producción de RNG resuelve los problemas de gestión de residuos o genera beneficios colaterales junto con los beneficios de las emisiones?
  • ¿Cuáles son los usos competitivos o las prácticas de gestión de los flujos de residuos utilizados?
  •  ¿El gas natural renovable complementa soluciones como el compostaje, la alimentación animal o el fertilizante del suelo?
  • ¿El proyecto, evita construir nueva infraestructura basada en combustibles fósiles?

Si la respuesta a estas preguntas es «sí», entonces los proyectos RNG pueden contribuir muy bien a los objetivos climáticos y ambientales globales y locales. Sin embargo, es posible que las respuestas no siempre sean sencillas.

Para abordar estas preguntas, el documento de WRI guía a los lectores a través de enfoques comunes, métricas de evaluación y consideraciones por materia prima que pueden usar para realizar una evaluación local.

4. ¿Cuánto gas natural renovable puede producir realmente EE. UU.?

Si bien Estados Unidos genera millones de toneladas de restos de comida, aguas residuales, aceites y grasas, estiércol de ganado y otros desechos cada año, estos flujos de desechos son finitos, al igual que la cantidad de gas natural renovable que se puede producir a partir de ellos.

Y Estados Unidos ya está utilizando muchos de estos flujos de desechos. Por ejemplo, las instalaciones de aguas residuales a menudo queman biogás en un generador para suministrar calor y energía a la instalación, y los desechos de alimentos pueden desviarse hacia el compostaje o la alimentación animal.

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Sin embargo, aún existe un importante potencial no utilizado, y algunos de estos desechos se pueden convertir en gas natural renovable de una manera que mantenga o mejore las aplicaciones existentes. Por ejemplo, los subproductos sólidos sobrantes de la digestión anaeróbica se pueden usar como camas para animales o una enmienda del suelo rica en nutrientes.

Las estimaciones sugieren que se podrían producir entre 780 y 1400 mil millones de pies cúbicos (BCF) de biometano (equivalente al 4-7 % del consumo actual de gas natural en los Estados Unidos) a partir de fuentes que requieren digestión anaeróbica, como vertederos y estiércol.

Al incluir también los residuos de cultivos y silvicultura, los investigadores estiman que se podrían producir hasta 2200 BCF (11 % del consumo de gas natural). Sin embargo, la conversión de estos desechos se basa en una tecnología incipiente conocida como gasificación térmica, y puede ser más beneficioso usarlos para producir hidrógeno.

5. ¿Qué papel puede jugar el gas natural renovable en la descarbonización de la economía?

Algunas críticas al gas natural renovable como estrategia climática surgen de la preocupación de que pueda «distraer» de otras estrategias vitales de descarbonización, como la electrificación y la adición de generación renovable a la red eléctrica. De hecho, el gas natural renovable derivado de desechos orgánicos tiene un potencial relativamente modesto para reducir las emisiones en comparación con estas estrategias y, por sí solo, no puede desplazar suficientes combustibles fósiles para descarbonizar completamente ningún sector de la economía.

No obstante, el gas natural renovable puede hacer contribuciones significativas a la descarbonización en la medida en que resulte en una reducción neta de las emisiones de metano y desplace el uso de combustibles fósiles en sectores que de otro modo serían difíciles de reducir. En lugar de ver el gas natural renovable como un sustituto de otras estrategias de descarbonización, es importante considerar las ventajas comparativas y el potencial del combustible alternativo para complementar otras soluciones.

Por ejemplo, la capacidad de usar gas natural renovable en la infraestructura de gas existente puede convertirlo en una opción rentable a corto plazo, incluso cuando se aceleran los esfuerzos de electrificación. Las industrias que requieren combustible de combustión de alta densidad, como el transporte pesado y la calefacción industrial, pueden ser candidatos particularmente buenos para el gas natural renovable. Estas consideraciones pueden ayudar a los tomadores de decisiones a identificar oportunidades para que el gas natural renovable contribuya a la descarbonización a largo plazo.

6. ¿Cuáles son los mayores obstáculos para el despliegue de gas natural renovable?

El gas natural renovable enfrenta muchas barreras para la producción, incluidos los costos iniciales del proyecto; disponibilidad de materias primas; y riesgos regulatorios, operativos y de mercado. La instalación de equipos y la conexión de tuberías puede costar a los proyectos millones de dólares por adelantado.

La disponibilidad de materia prima se ve afectada por la variabilidad estacional de la producción de residuos. Por ejemplo, los residuos de cultivos solo están disponibles al final de la temporada de crecimiento. Además, los usos competitivos pueden afectar la disponibilidad de materia prima, como la demanda de residuos de cultivos para la retención del suelo y la mejora de los nutrientes del suelo.

El gas natural renovable desplaza el uso de combustibles fósiles en sectores que de otro modo serían difíciles de reducir. 

Los riesgos asociados con el desarrollo del proyecto también aumentan el efecto de los costos iniciales del proyecto, ya que estos riesgos reducen las expectativas de ingresos futuros. El riesgo regulatorio de un panorama político incierto desalienta los nuevos proyectos, ya que un cambio regulatorio podría alterar los niveles de financiación o las especificaciones para los proyectos que califican.

Los riesgos operativos incluyen la inconsistencia de las materias primas: la composición específica de los desechos en las materias primas (de vertederos, por ejemplo) varía con el tiempo o entre diferentes fuentes, lo que puede afectar el equipo en las instalaciones de RNG.

Finalmente, el riesgo de mercado debido a la fluctuación de los precios  de las materias primas genera ingresos inciertos por las ventas de gas natural renovable. 

Conclusiones

La combinación correcta de incentivos y otros mecanismos de apoyo dependerá del contexto político y económico local, la disponibilidad de materia prima y las prioridades políticas.

Si bien no existe un enfoque único para todos, el despliegue efectivo de gas natural renovable suele ser el producto de una serie de mecanismos de apoyo de políticas superpuestas que abordan las barreras del mercado y promueven simultáneamente las prioridades climáticas y ambientales. Por lo tanto, ver estos factores juntos puede guiar el desarrollo de recursos que sea eficiente, apropiado para las prioridades políticas y económicas locales y beneficioso para el medio ambiente.

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