Fermentación húmeda y seca: diferencias tecnológicas y aplicaciones

La fermentación húmeda opera con una suspensión de materia seca (MS) generalmente inferior a aproximadamente el 15 % y constituye la tecnología básica de las plantas de biogás agrícola, mientras que la fermentación seca emplea material con un contenido de MS del 20–40 %, que no es bombeable en el sentido clásico. La elección depende de los sustratos: la húmeda es flexible y está bien estudiada, mientras que la seca gestiona mejor el estiércol con cama, residuos verdes y bio-residuos, consumiendo menos agua y energía para la mezcla. No existe una respuesta universal; las diferencias radican en la cinética, costes y riesgos.

Definiciones y rangos

Tipos de instalaciones secas

1. Cámaras tipo garaje (en modo discontinuo) — el material se carga con una pala cargadora en cámaras herméticas y se riega con percolado; tras la fermentación, la cámara se vacía. Varias cámaras funcionan con desfase temporal para garantizar una producción continua de gas.
2. Reactores de flujo (p. ej., de pistón) — el material se introduce mediante una bomba de desplazamiento positivo o un transportador y se desplaza a través de un reactor horizontal o vertical.
3. Reactores de percolación y otros — variantes con recirculación de líquido.

Cinética y rendimiento

Un alto contenido de MS ralentiza la transferencia de masa y puede provocar acidificación local. En cámaras discontinuas, el rendimiento depende del inoculado del nuevo sustrato con digestato del ciclo anterior (siembra) y de una buena percolación. Los rendimientos por kilogramo de SV suelen ser comparables a los de la fermentación húmeda para sustratos adecuados, y el tiempo de retención hidráulica (TRH) en cámaras discontinuas alcanza varias decenas de días.

Consumo de energía y agua

La tecnología seca consume menos energía para la mezcla y el calentamiento (menos agua que calentar) y genera una menor cantidad de digestato líquido. Sin embargo, requiere cargadoras y manipulación mecánica. La tecnología húmeda necesita energía para bombas y agitadores, así como agua para la dilución, pero es más fácil de automatizar.

Ejemplo comparativo (simplificado)

Supuesto: 10 000 t/año de estiércol con cama con un 25 % de MS.

• En tecnología húmeda, es necesario diluirlo hasta un 10–12 % de MS, lo que implica añadir aproximadamente 11 000–15 000 t de agua o purín; la masa de digestato aumenta aproximadamente entre dos y dos veces y media.
• En tecnología seca, se requiere poca agua adicional (percolado), y el digestato presenta un 20–25 % de MS, lo que facilita su transporte y tratamiento posterior (p. ej., compostaje).
• El coste radica en una logística de carga y descarga más compleja y una menor flexibilidad de la mezcla.

Ventajas e inconvenientes

Seguridad y medio ambiente

En las cámaras discontinuas, es clave abrir de forma segura: en el momento de abrir las puertas, la atmósfera contiene metano y H₂S, por lo que es necesario ventilar o purgar con nitrógeno/CO₂, conforme a la evaluación de riesgo de explosión. Las emisiones odoríferas durante la descarga y el mantenimiento de la limpieza en la zona son desafíos típicos.

Criterios de selección

1. ¿Qué sustratos predominarán durante los próximos 10 años y cuál es su variabilidad?
2. ¿Se dispone de agua o purín para la dilución?
3. ¿Cómo se gestionará el digestato (líquido o sólido)?
4. ¿Cuáles son los requisitos en cuanto a higienización y calidad de los sustratos?
5. ¿Cuenta el personal con experiencia en el manejo de maquinaria (cargadoras) y control del proceso?
6. ¿Cuál es el coste de inversión por tonelada de sustrato procesado?

Conclusiones

En las condiciones polacas, predomina la fermentación húmeda, ya que se adapta bien al purín y los ensilados. La seca tiene sentido cuando la base son estiércol con cama, residuos verdes o bio-residuos recogidos selectivamente. Conviene considerar sistemas combinados (p. ej., pretratamiento seco y posfermentación húmeda) y realizar pruebas piloto con los propios sustratos.

Aspectos adicionales de diseño

En las cámaras discontinuas, es importante garantizar la estanqueidad de las puertas y el sistema de percolación, ya que un riego desigual provoca zonas muertas. El sustrato se dispone de manera que el material no quede demasiado compactado (limitación del flujo de líquido), mezclando material estructural (paja, astillas) con otro más húmedo. La cargadora que opera en el interior del recinto requiere ventilación y detección de gases. En los reactores de flujo, para la alimentación suelen emplearse bombas de pistón o transportadores de tornillo sin fin de mayor potencia.

¿Qué ocurre con el digestato?

El digestato procedente de la fermentación seca suele presentar una estructura adecuada para el compostaje o su aplicación directa tras la higienización, lo que supone una ventaja para los bio-residuos, pero también un desafío en cuanto a requisitos de calidad y normativos. En la fermentación húmeda, es típica la separación en fracción sólida y líquida. Antes de elegir la tecnología, es recomendable determinar cómo y a quién se venderá o cederá el digestato.