BMP y rendimiento en la planta de biogás: por qué difieren los resultados de laboratorio y técnicos

El rendimiento de metano en una planta de biogás suele ser inferior a la suma calculada a partir del BMP de los sustratos, ya que el ensayo de laboratorio proporciona condiciones óptimas y tiempo hasta el agotamiento de la producción, mientras que el digestor tiene un tiempo de retención hidráulica (TRH) limitado, mezcla imperfecta y pérdidas. Por otro lado, parte de la discrepancia no es biológica, sino errores en los datos: pesajes inexactos, variabilidad en los sólidos volátiles (SV) y materia seca (MS) de los sustratos, e incertidumbre en la medición del gas. Una comparación fiable requiere un balance con incertidumbres explícitas.

Factores que reducen el rendimiento a escala técnica

Factores relacionados con los datos

1. Materia seca (MS) y sólidos volátiles (SV) de los sustratos – variables en el tiempo; uso de valores de catálogo en lugar de análisis por lote.
2. Masas dosificadas – errores en las básculas, aditivos no registrados, cambios en la humedad.
3. Medición del gas – calibración del caudalímetro, humedad, temperatura, condiciones normales.
4. Composición del gas – el analizador requiere calibración; un error de 1–2 puntos porcentuales en CH₄ se traduce directamente en error en el metano.
5. Período de promediado – un balance más corto que varios TRH está distorsionado por el cambio en el contenido del digestor.

Ejemplo de cálculo

Supuestos (ilustrativos): en un mes se dosificaron 600 t de ensilado (MS 33%, SV 95% MS, BMP 340 NmL/g SV) y 1 200 t de purín (MS 8%, SV 80% MS, BMP 200 NmL/g SV). Metano medido: 92 000 m³.

• SV del ensilado: 600 000 kg × 0,33 × 0,95 ≈ 188 100 kg; CH₄ = 188 100 × 0,340 ≈ 63 950 m³,
• SV del purín: 1 200 000 × 0,08 × 0,80 = 76 800 kg; CH₄ = 76 800 × 0,200 ≈ 15 360 m³,
• suma según BMP: ≈ 79 300 Nm³ (BMP dado en NmL/g SV, es decir, en condiciones normales); medido 92 000 m³ (suponiendo conversión a las mismas condiciones normales) → 116% del valor según BMP.

Un resultado superior al 100% indica que hay un error en los datos o falta algún sustrato (por ejemplo, un aditivo graso no registrado, medición de gas sobrestimada, SV subestimados). Si el valor medido fuera 70 000 m³ (88% del BMP), el resultado sería típico de una instalación bien gestionada. Esto demuestra que el balance debe considerarse como una verificación de la fiabilidad, no como una prueba del rendimiento del proceso.

Grado de descomposición como medida

La relación entre el metano medido y el calculado a partir del BMP se define como rendimiento relativo. Un valor más alto indica un mejor aprovechamiento del potencial. Además, se evalúa el potencial residual del digestato (ensayo BMP de la muestra de salida). Si el potencial residual es alto y las pérdidas son bajas, la reserva está en el proceso: TRH, mezcla, pretratamiento. Si es bajo y el balance no cuadra, busque errores en los datos o pérdidas.

Cómo mejorar la concordancia del balance

• Analice la MS y los SV de cada entrega (o al menos cada pocos días para el ensilado).
• Pese todo lo que entra (básculas homologadas y calibradas).
• Calibre el caudalímetro de biogás y el analizador de CH₄.
• Unifique las condiciones normales en los documentos.
• Realice el balance en períodos de al menos varios TRH.
• Incluya incertidumbres: ±5% en masas, ±5% en SV, ±5% en gas, lo que da un intervalo de varios puntos porcentuales en total.

Conclusiones para el usuario de los resultados de BMP

El BMP es un punto de referencia útil para la planificación y evaluación de sustratos, pero no una promesa de rendimiento. En el diseño se aplican coeficientes correctores basados en la experiencia, y en la liquidación con el proveedor del sustrato, los datos de la propia instalación. También conviene recordar que algunos sustratos (grasas, materiales fibrosos) muestran mayor discrepancia que los ensilados.

En 2017, Holliger, Fruteau de Laclos y Hack publicaron un análisis comparativo de la producción de metano calculada a partir del BMP de los sustratos con la medida in situ en instalaciones a escala real; el título del trabajo resume su conclusión: los cálculos basados en BMP coinciden bien con las mediciones si los datos sobre los sustratos y la producción son fiables. Por tanto, las discrepancias deben explicarse, en primer lugar, por la calidad de los datos y las condiciones del proceso.

Lista de verificación para comparar el BMP con la instalación

1. Seleccione un período de al menos varios TRH sin averías importantes.
2. Recoja las masas de los sustratos, MS y SV de los análisis.
3. Calcule la suma de CH₄ a partir del BMP (Σ masa·MS·SV·BMP).
4. Mida o registre el metano real con el contador de gas y el analizador.
5. Estime la incertidumbre de cada componente.
6. Calcule la relación y su intervalo.
7. Si el resultado supera aproximadamente el 100%, revise primero los datos y luego el proceso.

Un ejercicio realizado una vez por trimestre muestra rápidamente si la instalación funciona de manera estable en comparación con su historial.

Papel del pretratamiento

La trituración, la hidrólisis térmica o los aditivos enzimáticos influyen principalmente en la velocidad y el grado de descomposición de las fracciones difíciles. El ensayo BMP de una muestra antes y después del pretratamiento, con el mismo protocolo, es un método fiable para comprobar el efecto antes de adquirir el equipo.