Lámina de membrana para instalaciones de biogás.

Uso de una lámina de varias capas con al menos dos capas dispuestas exteriormente de poliuretano termoplástico (TPU) y una capa dispuesta interiormente a base de copolímero de polietileno-alcohol vinílico como lámina de separación entre mezclas de gases de composición diferente,

caracterizado porque la lámina de separación se ha fabricado en un procedimiento de coextrusión.

Lámina de membrana para instalaciones de biogás

La presente invención se refiere al uso de una lámina de varias capas con al menos dos capas dispuestas exteriormente de poliuretano termoplástico (TPU) y al menos una capa dispuesta interiormente a base de copolímero de polietileno-alcohol vinílico como lámina de separación entre mezclas de gases de diferente composición, en particular como lámina de membrana hermética a gases para instalaciones de biogás. En una realización preferente, la lámina posee al menos una capa de un copolímero de etileno-alcohol vinílico para lograr una hermeticidad a gases particularmente alta.

Debido a la combinación de un perfil elevado de propiedades mecánicas, buena resistencia a la abrasión, soldabilidad, buena resistencia frente al ataque de microbios, elasticidad y flexibilidad en frío con permeabilidad reducida al metano, una lámina de TPU es adecuada de un modo sobresaliente para su uso como lámina de membrana para instalaciones de biogás.

Informaciones amplias del estado de la técnica en la producción de biogás ofrecen, por ejemplo, la Agencia para Materias Primas Renovables "FachagenturNachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)"\ Handreichung Biogasgewinnung und - nutzung, ISBN 3-00-014333-5, y el Ministerio Bávaro del Medio Ambiente, Sanidad y Protección del Consumidor "Bayerísches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz (StMUGV)"'. Biogás Handbuch Bayern. Munich, 15 de noviembre de 2004.

Una instalación de biogás sirve para producir biogás a partir de biomasa. Como subproductos se producen la mayor parte de las veces calor o fertilizantes (licúame). Se introducen diferentes materias primas, por ejemplo, desechos biológicos, purines, lodos de clarificación, grasas o plantas en un termentador cerrado hermético al aire. En este se produce mediante procedimientos de fermentación o descomposición el biogás, que según el material de partida está constituido por el 40-75 % en volumen de metano, el 25-55 % en volumen de dióxido de carbono, hasta el 10 % en volumen de vapor de agua, así como, además, por proporciones reducidas de nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, amoniaco y ácido sulfhídrico.

A menudo se operan las instalaciones de biogás para aumentar el rendimiento del gas en dos etapas, es decir, que además del termentador está previsto un termentador complementario.

La biomasa se mantiene disponible en un recipiente de almacenamiento.

La lámina según la invención es adecuada como lámina de membrana para todos los componentes de recipientes (termentador, termentador complementario, recipiente de almacenamiento) de una instalación de biogás. La lámina de membrana desempeña la función de hermetizar a gases el recipiente abierto por arriba y mediante un movimiento de apertura y cierre formar un espacio de almacenamiento de gases variable según la cantidad de biogás producido y usado. Frente al efecto de los agentes atmosféricos este se protege usando una lámina de protección contra agentes atmosféricos.

Actualmente se usa el biogás, sobre todo, para la producción acoplada de electricidad y calor de forma local en centrales de cogeneración termoeléctrica (acoplamiento energía-calor). Para ello se seca la mezcla de gases (la proporción de agua presente en el biogás se reduce), se desulfura mediante soplado de una cantidad de aire fresco y después se alimenta a un motor de combustión, que acciona un generador. La electricidad producida se alimenta a la red.

Los materiales de partida para la producción técnica de biogás son, salvo los costes de transporte y otros costes asociados, en principio gratis, materiales tales como lodos de clarificación, desechos biológicos, purines, estiércol, o plantas o partes de plantas sin usar hasta la fecha (por ejemplo, cosechas intermedias y tréboles en cultivo biológico) o al menos materias primas renovables (cultivos energéticos específicos).

Debido a la autonomía del viento o la radiación solar, la biomasa contribuye, y con ello también el biogás, de un modo conveniente, a obtener un complemento en la mezcla de energía de recursos energéticos renovables. Es útil en biogás el metano. Cuanto mayor sea su proporción, mayor energía producirá el gas. No son útiles ni el dióxido de carbono ni el vapor de agua.

Después del dióxido de carbono, el metano es el gas de efecto invernadero liberado por seres humanos más importante, siendo de 20 a 30 veces más eficaz, es decir, el potencial de calentamiento de 1 kg de metano se observa, en un periodo de 100 años, que es aproximadamente 25 veces superior a un 1 kg de dióxido de carbono. Fuente, por ejemplo, Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor y H.L. Miller (eds.)], capítulo 2, tabla 2.14. Cambridge University Press, Cambridge, Reino Unido y Nueva York, NY, Estados Unidos.

El metano es un gas incoloro e inodoro, cuya densidad es inferior a la del aire, por lo que asciende a las capas más altas de la atmósfera. Allí reacciona con oxígeno dando dióxido de carbono y agua. Este proceso discurre, de todas las maneras, despacio, su semivida asciende a 14 años.

El metano es muy inflamable, el punto de Inflamación es de -188 °C, la temperatura de Inflamación de 600 °C. A este respecto, deben tomarse en su manejo medidas contra la sobrecarga electrostática.

En el Protocolo de Kioto se cerró un acuerdo vinculante de derecho internacional para reducir la expulsión antropogénlca de gases Invernadero Importantes (gases Invernadero directos). Los gases regulados por el Protocolo de Kioto son: dióxido de carbono (CO2, sirve como valor de referencia), metano (CH4), monóxido de dinitrógeno (gas hilarante, N2O), fluorohldrocarburos parcialmente halogenados o perfluorados (H-FHC/HFC) y hexafluoruro de azufre (SF6).

Adicionalmente existen objetivos de reducción de emisiones de amoniaco que son consecuencia de acuerdos internacionales (directivas NEC), ya que el amoniaco de olor corrosivo y venenoso, de modos diferentes, produce daños a los seres humanos y a la naturaleza. De una forma transformada también puede desprenderse gas hilarante (óxido nitroso), que tiene un efecto sobre el clima, a la atmósfera. Las emisiones de amoniaco proceden casi exclusivamente de la agricultura. Ya que el uso de plantas energéticas tales como maíz para la producción de biogás, al contrario que en la fermentación de purines, causa en cada caso emisiones adicionales de amoniaco, mediante el almacenamiento residual de fermentación cubierto de forma hermética a gases con utilización de gas residual, así como mediante procedimientos de aprovechamiento optimizados de residuos de fermentación en agricultura, estos efectos negativos se contrarrestan. Consúltese, por ejemplo, el folleto "Biogas und Umwelt - Ein Überblick", lugar: Junio de 2008, Ministerio Alemán del Medio Ambiente, de la Protección de la Naturaleza y de la Seguridad Nuclear "Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheitdescárguese en el sitio de Internet www.bmu.de .

En dicho folleto se indica también que existe aún un potencial de optimización destacado con respecto a emisiones de olores en la producción de biogás.

Se sabe que pueden usarse láminas a base de polietileno como lámina de membrana para instalaciones de biogás. El polietileno posee, sin embargo, una velocidad de permeación relativamente alta para metano y amoniaco y una resistencia mecánica y flexibilidad en frío comparativamente reducidas.

Las láminas de una capa de poliuretano termoplástico (TPU), procedimientos para su fabricación, así como su uso son conocidos, por ejemplo, por el documento EP-A 0 308 683, el documento EP-A 0 526 858, el documento EP-A 0 571 868 o el documento EP-A 0 603 680. Las estructuras descritas en estos escritos pueden integrarse también en láminas de varias capas

El uso de copolímeros de etileno-alcohol vinílico como capa hermética a gases en láminas de plástico de varias capas para envases de productos alimentarios es también estado de la técnica Estas láminas están constituidas por polímeros con un módulo de trayecto/tensión elevado y no son adecuadas debido a su alta rigidez para usar como lámina de membrana para instalaciones de biogás.

Se planteó, por lo tanto, el objetivo de proporcionar una lámina elástica flexible para usar como lámina de membrana para Instalaciones de biogás que además de una permeabilidad reducida al metano, debiera presentar un perfil de propiedades mecánicas que superaran las del polietileno. Adicionalmente, debería ser... [Seguir leyendo]

1. Uso de una lámina de varias capas con al menos dos capas dispuestas exteriormente de poliuretano termoplástlco (TPU) y una capa dispuesta interiormente a base de copolfmero de polietileno-alcohol vinílico como lámina de separación entre mezclas de gases de composición diferente, caracterizado porque la lámina de separación se ha fabricado en un procedimiento de coextrusión.

2. Uso según la reivindicación 1, caracterizado porque la lámina de separación se usa como lámina de membrana en instalaciones de biogás.

3. Uso según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la permeación de metano de la lámina de separación es inferior a 150 cm3/m2*d*bar (1,5 cm3/m2*d*kPa) medida según la norma ISO 15195-1 a 23 °C/ 0 % de humedad relativa con respecto a un espesor de la lámina de 100 pm.

4. Uso según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la permeación de amoniaco de la lámina de separación es inferior a 100 cm3/m2*d*bar (1 cm3/m2*d*kPa) medida según la norma ISO 15195-1 a 23 °C/ 0 % de humedad relativa con respecto a un espesor de la lámina de 100 pm.

5. Uso según la reivindicación 3 o 4, caracterizado porque entre la capa dispuesta interiormente de la lámina de separación que está formada esencialmente por copolímero de polietileno-alcohol vinílico y las capas exteriores de poliuretanos termoplásticos se encuentran capas intermedias de un adhesivo polimérico basado en olefina.

6. Uso según la reivindicación 5, caracterizado porque el material usado como adhesivo polimérico está constituido esencialmente por copolímero de etileno-acetato de vinilo modificado.

7. Uso según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque al menos una de las capas de la lámina de separación está constituida por un TPU a base de un componente de polieterdiol.

8. Uso según las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las capas formadas por poliuretanos termoplásticos de la lámina de separación están provistas de aditivos del grupo que comprende

I. agentes antiadherencia entre capas, espaciadores inorgánicos u orgánicos,

II. deslizantes o agentes de desmoldeo,

III. pigmentos o cargas y

IV. estabilizantes,

encontrándose la proporción de los aditivos I a IV mencionados en conjunto preferentemente entre el 0 % en peso y el 30 % en peso.

9. Uso según las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la lámina de separación presenta una estructura de al menos tres capas y al menos una de las capas exteriores contiene hasta el 30 % en peso de un antiestático.

10. Uso según las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la lámina de separación tiene un espesor total de entre 50 pm y 800 pm, siendo el espesor de la(s) capa(s) de poliuretano termoplástico de entre 20 pm y 400 pm, siendo el espesor de la(s) capa(s) de adhesivo de entre 5 pm y 200 pm y de la(s) capa(s) de copolímero de polietileno-alcohol vinílico de 5 pm a 50 pm.

11. Uso según las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la lámina de separación se ha fabricado en una coextrusión de láminas sopladas.

12. Uso según las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque al menos una de las capas exteriores de la lámina de separación se ha sometido a un tratamiento de superficie físico y/o químico correspondiente al estado de la técnica.

13. Uso según las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la lámina de separación está unida en su superficie a al menos otra lámina de plástico y/o banda de tejido.