Caída de CH₄ y aumento de CO₂: qué significa y cómo buscar la causa

La disminución del contenido de metano con el aumento de CO₂ en el biogás es una señal para verificar, pero no constituye un diagnóstico. La causa biológica más frecuente es el desequilibrio entre las etapas de la fermentación: las bacterias acidogénicas producen ácidos grasos volátiles (AGV) más rápido de lo que los consumen las arqueas metanogénicas, lo que reduce el pH y la proporción de metano. Sin embargo, también puede deberse a un error de medición, un cambio de sustrato o la aspiración de aire. Por ello, siempre se procede siguiendo el orden: medición, tendencia, parámetros del proceso, causa.

Primer paso: ¿es fiable la indicación?

Antes de modificar la dosificación, hay que descartar artefactos:

• Calibración del analizador. La deriva del sensor, un sensor electroquímico desgastado o la falta de calibración pueden dar lugar a valores bajos de CH₄.
• Condensado y humedad en la línea de medición. El gas puede estar diluido o alterado por el condensado.
• Presencia de O₂ y N₂. Si el aumento de CO₂ no corresponde a la disminución de CH₄ (la suma CH₄+CO₂ disminuye) y aparecen oxígeno y nitrógeno, está entrando aire (por ejemplo, del desulfuración biológica, fugas o el funcionamiento del soplante). Véase Desulfuración biológica].
• Punto de toma de muestra. La composición del gas varía entre el digestor, el almacenamiento y la entrada al sistema de cogeneración (CHP).

Segundo paso: tendencia y contexto

Una lectura puntual no es suficiente. Es necesario comparar el contenido de CH₄ y CO₂ con la cantidad de gas, la dosificación, los cambios de sustrato, la temperatura y la presión. Una buena práctica es contrastarlo con la variabilidad típica de la composición descrita en el texto Variabilidad de la composición y cantidad de biogás: la composición depende naturalmente del sustrato, por lo que un nuevo lote de ensilado o un residuo con alto contenido en carbohidratos puede desplazar temporalmente la composición del biogás (incluida la proporción de CO₂).

Tercer paso: parámetros del proceso

Los indicadores de LKT y alcalinidad deben interpretarse como tendencia, no como un umbral único; los umbrales dependen de la instalación y el sustrato (véase LKT en la planta de biogás). La medición del pH y su papel tampón se describe en el texto pH en el digestor].

Posibles causas biológicas

1. Sobrecarga de carga orgánica. Aumento demasiado rápido de la dosis de sustratos fácilmente fermentables.
2. Cambio en la composición del sustrato. Aumento de la proporción de carbohidratos o grasas.
3. Inhibidores. Amoníaco, sulfuro de hidrógeno, desinfectantes, antibióticos en el purín.
4. Deficiencia de microelementos. Véase Oligoelementos].
5. Alteraciones de la temperatura o la mezcla. Especialmente en invierno tras una avería en la calefacción; véase Balance térmico de la planta de biogás en invierno].
6. Tiempo de retención hidráulica (TRH) reducido. Dosificación demasiado intensa o salida demasiado rápida.

Qué hacer

La respuesta depende del diagnóstico. Un conjunto típico de acciones incluye limitar o suspender temporalmente la dosificación de los sustratos más reactivos, restablecer parámetros estables (temperatura, mezcla), muestreo y análisis más frecuentes, y en caso de acidificación, las medidas descritas en el texto sobre acidificación del digestor]. Los aditivos añadidos al digestor (tampones, suplementos) se eligen en función de los análisis y las recomendaciones del laboratorio, no «a ojo». Los cambios bruscos en la dosificación en ambos sentidos empeoran la situación.

Cómo reducir el riesgo

• Introducir cambios en las dosis y los sustratos de forma gradual.
• Mantener un calendario regular de análisis de LKT, alcalinidad, pH y nitrógeno amoniacal.
• Calibrar el analizador según el plan y llevar un registro de cambios.
• Establecer umbrales de alarma para la composición del gas y la cantidad de gas, así como un procedimiento de escalada.
• Utilizar datos de BMP para nuevos sustratos antes de aumentar su proporción; véase ¿Qué es el BMP?].

Cómo elaborar un procedimiento sencillo de respuesta

La planta puede adoptar un breve procedimiento interno: umbral de alarma para la caída de CH₄ (por ejemplo, desviación de la media de los últimos días), secuencia de controles (medición, cantidad de gas, dosificación, parámetros de laboratorio), responsables de la toma de decisiones y condiciones para llamar a un laboratorio o asesor de procesos. De este modo, la respuesta no depende de quién esté de turno. El procedimiento también debe especificar cuánto tiempo se observa la tendencia antes de modificar la dosificación, para evitar reacciones excesivas a una sola lectura.

Qué no hacer

• No aumentar la dosificación para compensar la disminución de la producción de gas. En caso de sobrecarga, esto agrava el problema.
• No añadir productos químicos al digestor sin análisis ni recomendaciones.
• No ignorar la tendencia asumiendo que el analizador se equivocó, sin verificar la calibración.
• No introducir varios cambios simultáneamente, ya que entonces no se sabe cuál ha funcionado.