Codigestión de sustratos: cómo aumentar la estabilidad y el rendimiento en plantas de biogás

La codigestión, es decir, la fermentación anaerobia simultánea de dos o más sustratos, es en la práctica un estándar en las plantas de biogás, ya que mejora la estabilidad del proceso y el balance de componentes, y a menudo también la economía. La mezcla puede compensar las carencias de un sustrato (por ejemplo, una baja relación C:N o la falta de microelementos) con las propiedades de otro. Sin embargo, la eficacia no es automática: es necesario ajustar las proporciones y verificarlas en laboratorio.

Por qué mezclar sustratos

Cada sustrato tiene características distintas. Algunos aportan mucha energía, pero acidifican el digestor; otros tienen un bajo potencial de metano, pero estabilizan el pH gracias a su alta capacidad tampón. La combinación permite:

• mejorar la relación carbono-nitrógeno (C:N),
• diluir sustancias potencialmente inhibidoras (por ejemplo, amoníaco),
• compensar las fluctuaciones estacionales en la disponibilidad,
• mejorar las propiedades reológicas de la mezcla,
• aumentar la diversidad microbiológica.

Relación C:N

Un valor óptimo comúnmente aceptado para la relación C:N se sitúa en el intervalo de aproximadamente 20–30:1. Una relación demasiado baja (inferior a aproximadamente 15:1) favorece la liberación excesiva de amoníaco, que inhibe a los metanógenos, mientras que una relación demasiado alta (superior a aproximadamente 35:1) implica un déficit de nitrógeno para la biomasa de microorganismos. El purín avícola y porcino presenta una relación C:N baja (de unos pocos a una decena), el ensilado de maíz ronda los 40, y la paja claramente superior (varias decenas). La relación C:N por sí sola no es suficiente para evaluar el sustrato; también deben considerarse la disponibilidad del carbono, el pH y el amoníaco (Relación C:N en mezclas de sustratos).

Combinaciones probadas

• Purín + residuos alimentarios: el purín aporta capacidad tampón y población microbiana, mientras que los residuos añaden energía; la clave es aumentar la dosis de forma gradual para evitar la acidificación.
• Ensilado de maíz + residuos de matadero: el ensilado proporciona un aporte estable, y los residuos de matadero aumentan el rendimiento; los riesgos incluyen espuma, amoníaco y ácidos grasos de cadena larga, por lo que la proporción de estos residuos se limita y se introduce con precaución. Además, son de aplicación requisitos sanitarios.
• Estiércol + residuos hortofrutícolas: el estiércol estabiliza el pH y aporta microelementos, mientras que los residuos introducen azúcares fácilmente fermentables; resulta especialmente ventajoso en regiones con industria agroalimentaria.

Los sustratos individuales se describen en las entradas El purín como sustrato base] y Ensilado de maíz para biogás].

Sinergia: qué es y cuándo se produce

Hablamos de sinergia cuando el rendimiento de metano de una mezcla es superior a la suma de los resultados de los sustratos fermentados por separado. Los mecanismos incluyen un mejor equilibrio de macro y microelementos, la dilución de inhibidores, la mejora de la estructura del lodo y una mayor diversidad microbiológica. Sin embargo, este efecto no es una regla: en algunas mezclas se produce, en otras no, y en algunas puede ser negativo. Por ello, antes de modificar la formulación a escala técnica, se recomienda realizar un test BMP de la mezcla en las proporciones que se vayan a utilizar (Codigestión: planificación de mezclas de sustratos).

Principios prácticos de implementación

1. Introduzca nuevos sustratos de forma gradual; aumente la proporción en pequeños porcentajes semanales, observando el proceso.
2. Supervise regularmente los parámetros FOS/TAC y el pH (FOS/TAC: cómo medir).
3. Homogenice la mezcla antes de introducirla en el digestor para evitar zonas locales de acidificación.
4. Documente las formulaciones y su correlación con el rendimiento.
5. Verifique los requisitos legales: lista de sustratos para biogás agrícola, normativas sobre residuos y subproductos animales.

La planificación del balance anual de sustratos y reservas se trata en la entrada Planificación de la demanda de sustratos].

Riesgos y limitaciones

La codigestión no es una solución universal. La adición de un sustrato con alto contenido en proteínas o grasas puede aumentar el riesgo de espuma e inhibición, y el cambio en la mezcla afecta a las propiedades reológicas, lo que repercute en el funcionamiento de agitadores y bombas. También varían la composición del digestato y su estatus legal si en la carga se incluyen residuos ajenos a la lista de sustratos para biogás agrícola. Por estas razones, cada nueva formulación debe evaluarse desde el punto de vista tecnológico, económico y legal, y no solo en función del resultado BMP.

El papel del laboratorio

Los ensayos BMP de mezclas, el análisis de materia seca (MS) y sólidos volátiles (SV), la determinación de amoníaco, FOS/TAC y la composición del biogás constituyen un conjunto de herramientas que permiten verificar las hipótesis. También es útil mantener una base de datos propia: relacionar la formulación con el rendimiento real de la instalación permite, con el tiempo, calibrar los resultados de laboratorio a escala técnica.