Ácidos grasos volátiles (AGV) en una planta de biogás: perfil, umbrales e importancia del propionato

Los AGV, es decir, los ácidos grasos volátiles (acético, propiónico, butírico, valérico y otros), son un producto intermedio de la degradación de la materia orgánica. En un proceso sano se consumen casi de inmediato, por lo que su concentración es baja; la acumulación de AGV significa que el ritmo de formación de ácidos supera la capacidad de los metanógenos para consumirlos. El mejor indicador no es la suma, sino el perfil: la proporción de acetato, propionato y ácidos superiores, así como la dirección de los cambios a lo largo del tiempo.

Qué medimos y cómo

El estándar es la determinación cromatográfica (GC con detector FID o HPLC) en el filtrado de una muestra de suspensión, tras acidificación y centrifugación. El resultado se expresa en mg/l o g/l para cada ácido. La valoración FOS/TAC da una suma expresada en equivalentes de ácido acético, pero no distingue entre los ácidos. Las muestras deben protegerse de una degradación posterior: enfriamiento rápido, centrifugación y congelación si el análisis no se realiza el mismo día.

Papel de cada ácido

Valores orientativos

Según la bibliografía y la práctica de los operadores, las instalaciones agrícolas estables tienen AGV totales del orden de menos de aprox. 1–3 g/l (según el sustrato), con predominio del acetato. Se considera señal de advertencia:

• propionato superior a aprox. 1 g/l (en algunas fuentes, 0,8–1,5 g/l),
• relación propionato/acetato superior a aprox. 1–1,4 (el umbral de Hill et al. se cita con frecuencia, pero no debe aplicarse de forma mecánica),
• aumento brusco de la suma de AGV de varias decenas por ciento en el transcurso de un día.

Las instalaciones que funcionan de forma estable con concentraciones más altas (p. ej., con mucho amoníaco y oxidación sintrófica del acetato, SAO) muestran que el valor absoluto depende de la adaptación, y que lo que cuenta es la desviación respecto de la propia norma.

Por qué la tendencia es más importante que la cifra

Ejemplo: una instalación tiene un nivel constante de acetato de aprox. 0,4 g/l y de propionato de 0,1 g/l. Tras aumentar la dosis de ensilado, en cuatro días el acetato sube a 1,1 g/l y el propionato a 0,5 g/l. Ninguno de estos valores supera el umbral “de manual”, pero el perfil ha cambiado claramente. La reacción (retirar la dosis) en ese momento evita la acidificación que aparecería pasados unos días.

Qué provoca el aumento de los AGV

1. Un aumento demasiado brusco de la dosis o un cambio de la mezcla hacia una más fácilmente degradable.
2. Descenso de la temperatura, avería de la calefacción o de la agitación.
3. Inhibidores: amoníaco, H₂S, antibióticos, desinfectantes, oxígeno.
4. Deficiencia de microelementos.
5. TRH acortado o lavado de la biomasa.

Actuación

Buenas prácticas

• Determine los AGV con regularidad (p. ej., una vez por semana, con más frecuencia durante la puesta en marcha y los cambios de mezcla).
• Anote los resultados en una única tabla junto con el pH, FOS/TAC, la dosis y la producción de gas.
• Procure una metodología coherente, incluida la preparación de la muestra.
• Utilice el perfil como prueba al evaluar la causa, p. ej., de un descenso de la producción de gas.

Los AGV son un indicador adaptado al problema: permiten distinguir la sobrecarga de la inhibición y responder si basta con ralentizar la dosificación o si hay que cambiar la mezcla o completar los aditivos.

Cómo convertir los resultados

Los resultados de la cromatografía se expresan en mg/l de cada ácido. Para las comparaciones con la valoración, la suma se convierte a equivalente de ácido acético, teniendo en cuenta las masas molares (acético 60, propiónico 74, butírico 88 g/mol). Ejemplo: 800 mg/l de acetato y 300 mg/l de propionato equivalen, convertidos a equivalente acético, a 800 + 300 × 60/74 ≈ 1043 mg/l. Los valores así convertidos pueden contrastarse con el resultado de FOS de la valoración y comprobar la concordancia de los métodos; una discrepancia de varias decenas por ciento es normal, porque la valoración abarca también otros compuestos de carácter ácido.

Frecuencia de las mediciones y riesgo

En una instalación estable basta una vez por semana o cada dos semanas. Durante la puesta en marcha, tras un cambio de mezcla, al introducir nuevos sustratos o en una crisis conviene medir 2–3 veces por semana y, en caso de cambios bruscos, a diario. El coste de los análisis es pequeño en comparación con las pérdidas de varios días de producción de gas alterada, por lo que muchas instalaciones tienen contratos con laboratorios para determinaciones periódicas de AGV, TAN, pH y FOS/TAC, y reúnen los resultados en una única base de datos junto con las dosis de sustratos.