pH en el digestor: qué intervalo es adecuado y qué significan los cambios

El pH adecuado en una planta de biogás agrícola suele situarse dentro de 7,0–8,2, y los microorganismos metanógenos trabajan mejor con un pH de aprox. 6,8–7,5. El valor del pH por sí solo no basta para evaluar el proceso: es un indicador retardado, porque el tampón (bicarbonatos y amonio) enmascara durante mucho tiempo el aumento de los ácidos. El estado del proceso solo lo describe el conjunto: pH, FOS/TAC, ácidos grasos y composición del gas.

De dónde procede el tampón

En el digestor actúan dos sistemas tampón principales:

• carbonato: CO₂ disuelto en el líquido y bicarbonatos, unidos a cationes; su cantidad determina la alcalinidad (TAC),
• amonio: nitrógeno amoniacal liberado de las proteínas y de la urea, que neutraliza los ácidos.

Por ello, las instalaciones alimentadas con purín tienen normalmente un pH más alto y una mayor alcalinidad que las alimentadas solo con ensilado de maíz, que disponen de una reserva pequeña de tampón y pierden estabilidad más rápido.

Por qué el pH reacciona tarde

Cuando llegan al digestor ácidos en una cantidad que supera la capacidad de los metanógenos, los bicarbonatos los neutralizan y el pH casi no cambia. Solo cuando se agota la alcalinidad se produce el descenso. En la práctica esto lleva varios días, y un descenso del pH por debajo de aprox. 6,8–7,0 ya señala una alteración grave. Por eso FOS/TAC y el perfil de ácidos (AGV) son indicadores más sensibles.

Un pH alto tampoco está exento de riesgo

El contenido de amoníaco libre depende del pH y de la temperatura. Para la misma concentración de nitrógeno amoniacal (TAN), un aumento del pH de 0,3 unidades puede duplicar la concentración de NH₃. Ejemplo simplificado (pKa del NH₄⁺ de aprox. 8,86 a 38 °C): con TAN de 3,5 g N/l y pH 7,5, el NH₃ libre es de aprox. 145 mg N/l; con pH 7,8, de aprox. 280 mg N/l. De ahí que, con gallinaza y sustratos similares, un pH alto sea una señal de precaución.

Intervalos orientativos

Los intervalos dependen del sustrato; más importante que el valor absoluto es la tendencia y la referencia al historial de cada instalación.

Cómo medir

1. Tome la muestra siempre del mismo punto y a la misma hora.
2. Mida lo antes posible tras la toma: la pérdida de CO₂ eleva el pH de la muestra.
3. Mida a una temperatura próxima a la del digestor o con compensación de temperatura.
4. Calibre el electrodo con tampones (normalmente 7,0 y 4,0 o 10,0) antes de las series de mediciones y límpielo: las grasas y la biopelícula provocan deriva.
5. Las sondas continuas instaladas en el digestor requieren un control periódico y su comparación con la medición de laboratorio.

Acciones según la tendencia

• Descenso del pH: reduzca o suspenda la dosis de sustratos fácilmente degradables, compruebe FOS/TAC, considere añadir tampón (cal, bicarbonato sódico, ceniza, con precaución) y aumente la proporción de purín.
• Aumento del pH: calcule el NH₃ libre, limite los sustratos ricos en nitrógeno, diluya y, si es necesario, aumente la proporción de sustratos carbonados.
• Fluctuaciones: busque las causas en una dosificación irregular.

La corrección del pH por sí sola no elimina la causa; es una medida provisional que gana tiempo para cambiar la dosificación o la mezcla.

El pH en cada etapa

Los distintos grupos de microorganismos tienen óptimos diferentes: la hidrólisis y la acidogénesis funcionan bien con un pH de aprox. 5,5–6,5, y la metanogénesis, con pH neutro. En los sistemas de dos etapas, el primer digestor trabaja deliberadamente con un pH más bajo. En los sistemas de una etapa, todo el proceso debe desarrollarse dentro del intervalo adecuado para los metanógenos, lo que es una de las razones por las que los sustratos fácilmente degradables deben dosificarse con cuidado.

Aditivos correctores

De forma provisional se emplean cal, bicarbonato sódico u otros agentes alcalinos. Su dosis se establece a partir del TAC y del objetivo (p. ej., aumentar la alcalinidad en un valor determinado), y no “a ojo”. Un exceso de calcio puede provocar la precipitación de carbonatos y la formación de incrustaciones en los intercambiadores y las tuberías. Estos agentes no resuelven el problema de raíz; una vez estabilizado el proceso, hay que cambiar la dosificación o la composición de la mezcla.

El registro del pH en la práctica

Anote el pH junto con la fecha, la hora respecto a la dosificación, la temperatura de la muestra, la dosis y su composición. Tras varios meses se obtendrá el perfil de funcionamiento “normal” de cada instalación, que es más valioso que cualquier valor de la bibliografía. Una desviación de 0,2–0,3 respecto de ese perfil sin una causa evidente merece considerarse un motivo para comprobar FOS/TAC y la composición del gas.