El biogás es una mezcla gaseosa dominada por metano (50-65 %) y CO₂ (35-45 %), con un puñado de componentes minoritarios que deciden su calidad y su coste de tratamiento: H₂S (50-6.000 ppmv), amoniaco, siloxanos, COV, vapor de agua y trazas. El metano es la energía; el resto, problemas a gestionar. Su poder calorífico ronda los 6 kWh/Nm³ a 60 % de metano. Este artículo detalla qué contiene el biogás según el sustrato, por qué cada contaminante importa y en qué se diferencia del biometano.
Saber qué hay exactamente dentro del biogás es el punto de partida para operarlo, tratarlo y valorizarlo. No es metano puro: es una mezcla cuya composición decide qué se puede hacer con él.
De forma resumida, el biogás es metano + CO₂ + un conjunto de contaminantes minoritarios. El metano es lo que da valor; los minoritarios son lo que hay que controlar para no dañar motores, membranas o la red.
Este es el «qué contiene el biogás» de referencia: los mayoritarios, los contaminantes críticos, el poder calorífico real y la diferencia con el biometano. Todo nace del proceso de qué es la digestión anaerobia.
Composición típica del biogás según sustrato
La composición no es fija: varía con el sustrato y con cómo se opera el digestor. Estos son los rangos habituales:
| Componente | Rango típico | Comentario |
|---|---|---|
| Metano (CH₄) | 50-65 % vol | El componente energético |
| Dióxido de carbono (CO₂) | 35-45 % vol | Inerte; diluye el poder calorífico |
| Sulfuro de hidrógeno (H₂S) | 50-6.000 ppmv | Según el azufre del sustrato |
| Amoniaco (NH₃) | 0-100 ppmv | Sustratos proteicos / nitrogenados |
| Siloxanos | 0-50 mg/Nm³ | Sobre todo en biogás de EDAR |
| Vapor de agua | Saturación | Siempre presente |
| Densidad relativa al aire | 0,8-0,9 | Algo más ligero que el aire |
Un biogás de purines o de codigestión agroindustrial ronda el 55-60 % de metano; el de lodos de EDAR es similar pero arrastra más siloxanos. La proporción CH₄/CO₂ es el primer indicador de calidad.
Metano y dióxido de carbono: los componentes mayoritarios
El metano (CH₄) es la fracción útil: el combustible. Cuanto mayor sea su porcentaje, más energía por metro cúbico. El CO₂ es inerte: no aporta energía y «diluye» el poder calorífico del biogás.
Por eso el objetivo de la operación es maximizar el metano y, cuando se quiere biometano, separar el CO₂ en una etapa de upgrading. Subir del 60 % al 96 % de metano es justo lo que hace ese proceso.
Sulfuro de hidrógeno (H₂S): el contaminante operativo crítico
El H₂S es el contaminante que más quebraderos de cabeza da en el día a día. Aparece cuando el sustrato contiene azufre (purines, vinazas, lodos industriales) y su concentración va de 50 a 6.000 ppmv.
Es corrosivo y tóxico: forma ácido sulfúrico en la combustión, ataca motores y aceites, y por encima de ciertos umbrales inhibe el propio digestor. Reducirlo es imprescindible antes de cogenerar o inyectar. Es el objeto de la desulfuración del biogás.
Amoniaco (NH₃) y otros compuestos nitrogenados
El amoniaco (NH₃) aparece en biogás de sustratos ricos en nitrógeno (purines concentrados, residuos proteicos), normalmente entre 0 y 100 ppmv. En fase gas es menos crítico que el H₂S, pero es corrosivo y, en el digestato, su forma libre puede inhibir la metanogénesis.
Siloxanos: el problema oculto del biogás de EDAR
Los siloxanos son compuestos de silicio que llegan con lodos de EDAR y residuos urbanos (cosméticos, detergentes). En el biogás de depuradora alcanzan 0-50 mg/Nm³.
Su peligro: al quemarse forman sílice abrasiva que destroza motores y turbinas. Son el contaminante oculto del biogás de EDAR porque no se detectan a ojo ni con sensores de campo: hay que analizarlos por cromatografía. Para inyección a red sus límites son muy estrictos (ver biometano EN 16723).
Compuestos orgánicos volátiles (COV) y trazas
Además de los anteriores, el biogás arrastra trazas de COV (compuestos orgánicos volátiles), halogenados y mercaptanos, en concentraciones muy bajas pero relevantes para los catalizadores y para los límites de inyección a red. Su perfil depende mucho del sustrato; el biogás de vertedero y el de EDAR son los más cargados.
Vapor de agua y poder calorífico real
El biogás sale del digestor saturado de vapor de agua. Ese agua condensa en las tuberías, favorece la corrosión (sobre todo con H₂S) y resta poder calorífico, por lo que casi siempre se seca antes de usarlo.
El poder calorífico depende del porcentaje de metano. Un biogás con 60 % de CH₄ tiene un PCI de unos 21,5 MJ/Nm³, equivalente a ≈6 kWh/Nm³. A más metano, más energía; el CO₂ y el agua lo rebajan.
Diferencias entre biogás crudo y biometano
El biogás crudo es lo que sale del digestor: 50-65 % de metano con todos sus contaminantes. El biometano es ese biogás depurado hasta calidad de gas natural (>96 % de metano, contaminantes al mínimo) para inyectarlo a la red o usarlo como combustible.
La diferencia es el tratamiento: el biogás crudo se usa para cogeneración (electricidad y calor) tolerando más impurezas; el biometano exige separar el CO₂ y eliminar trazas hasta cumplir la norma. Es un salto de calidad (y de coste) importante.
Preguntas frecuentes sobre la composición del biogás
¿Qué contiene el biogás?
El biogás es una mezcla gaseosa compuesta principalmente por metano (50-65 %) y dióxido de carbono (35-45 %). Además contiene componentes minoritarios que condicionan su calidad: sulfuro de hidrógeno (H₂S, 50-6.000 ppmv), amoniaco, siloxanos, compuestos orgánicos volátiles, mercaptanos y vapor de agua. El metano es la fracción energética; el resto son impurezas que hay que controlar o eliminar.
¿Por qué el H₂S es problemático en el biogás?
Porque es corrosivo y tóxico. Al quemarse forma ácido sulfúrico que contamina el aceite lubricante y ataca los motores de cogeneración; además, por encima de ciertos umbrales inhibe la propia digestión dentro del reactor. Por eso se elimina antes de valorizar el biogás, mediante desulfuración en el digestor o en la línea de gas. Para inyectar biometano a red, el límite es muy bajo (≈5 mg/m³).
¿Qué son los siloxanos y por qué importan?
Los siloxanos son compuestos de silicio que llegan al biogás con lodos de depuradora y residuos urbanos (proceden de cosméticos y detergentes). Importan porque al quemarse forman sílice abrasiva, que se deposita en motores y turbinas y los destroza. Son especialmente problemáticos en el biogás de EDAR y muy caros de eliminar, sobre todo si el destino es la inyección a red. No se detectan a ojo: requieren análisis por cromatografía.
¿Cuál es el poder calorífico del biogás?
Depende del porcentaje de metano. Un biogás típico con un 60 % de CH₄ tiene un poder calorífico inferior (PCI) de unos 21,5 MJ/Nm³, equivalente a aproximadamente 6 kWh por metro cúbico normal (Nm³). Cuanto mayor es la proporción de metano, mayor es el poder calorífico; el CO₂, que es inerte, y el vapor de agua lo reducen. El biometano (>96 % CH₄) se acerca al poder calorífico del gas natural.
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Referencias y normativa
Rasi, S. et al. (2007). Trace compounds of biogas from different biogas production plants. Energy, 32 (8), 1375-1380. → doi.org/10.1016/j.energy.2006.10.018
Ryckebosch, E. et al. (2011). Techniques for transformation of biogas to biomethane. Biomass and Bioenergy, 35 (5), 1633-1645. → doi.org/10.1016/j.biombioe.2011.02.033
Andriani, D. et al. (2014). A review on optimization of biogas production from various natural sources. Applied Biochemistry and Biotechnology, 172, 1909-1928. → doi.org/10.1007/s12010-013-0652-x
IEA Bioenergy (2021). Biogas: pathways to 2030. → ieabioenergy.com