Protocolo de la prueba BMP paso a paso: de la muestra a la curva de rendimiento de metano

La prueba BMP se realiza en siete pasos: determinación de MS y SV de la muestra, preparación y desgasificación del inóculo, cálculo de las masas con una relación I/S definida, llenado y sellado de botellas, incubación a temperatura constante, medición del volumen y composición del gas, y finalización de la prueba con cálculo del BMP tras restar la prueba ciega. Cada etapa influye en la incertidumbre del resultado final, por lo que el protocolo debe documentarse y aplicarse de manera idéntica en todas las series.

1. Muestra

• Tome una muestra representativa (a menudo varias veces mayor de la necesaria) y homogeneícela; los materiales fibrosos se trituran hasta un tamaño que permita tomar masas repetibles (del orden de milímetros).
• Determine MS (secado a aprox. 105 °C) y SV (calcinación a aprox. 550 °C) en al menos dos repeticiones. Para sustratos ensilados o que contienen compuestos volátiles (alcoholes, ácidos), el secado a 105 °C subestima MS y SV; en estos casos, se aplican correcciones o determinaciones que tengan en cuenta los compuestos volátiles.
• Almacene la muestra de manera que limite los cambios (refrigeración, congelación), registrando las condiciones.

2. Inóculo

El inóculo de una instalación en funcionamiento o de un reactor de laboratorio se desgasifica (varios días a la temperatura de la prueba) para reducir la producción endógena. Se determinan su MS, SV, pH, alcalinidad, y a menudo también ácidos grasos volátiles (AGV) y nitrógeno amoniacal. Más detalles en el artículo sobre el inóculo.

3. Masas y relación I/S

La masa del sustrato se selecciona de modo que la relación inóculo/sustrato (I/S, en base a SV) sea conforme a las directrices (véase el artículo correspondiente); recuerde que el volumen total de líquido y el espacio libre sobre el mismo deben albergar el gas y permitir su medición.

4. Llenado

1. Pese el inóculo y el sustrato en botellas (generalmente de vidrio, con un volumen de varios cientos de mL).
2. Complete con agua o medio de cultivo hasta un volumen constante.
3. Ajuste el pH, si lo requiere el procedimiento.
4. Lave el espacio de gas con gas inerte (N₂ o N₂/CO₂) para eliminar el oxígeno.
5. Cierre las botellas herméticamente (tapones de septo, tapas roscadas).
6. Prepare: muestras analizadas en tres repeticiones, pruebas ciegas (solo inóculo), control positivo (celulosa), y eventualmente una prueba con sustrato de referencia.

5. Incubación

Temperatura constante (mesófila, p. ej., 35–38 °C, o termófila, aprox. 52–55 °C), agitación suave manual o mecánica, condiciones estables. Las fluctuaciones de temperatura y la falta de agitación aumentan la dispersión.

6. Medición del gas

El volumen se convierte a condiciones normales, para gas seco, considerando la presión de vapor de agua y la temperatura. Los métodos estandarizados de cálculo (colección «Standard BMP Methods», DBFZ) y las conclusiones del estudio de Hafner et al. (2020) se tratan en un artículo aparte.

7. Finalización y cálculos

Según las directrices actuales, la prueba se considera finalizada cuando la producción diaria de metano de una sola botella durante 3 días consecutivos es inferior al 1,0 % del incremento acumulado neto de metano del sustrato. A continuación:

BMP = (V_CH₄,muestra − V_CH₄,ciega·m_inoc,muestra/m_inoc,ciega) / m_SV,sustrato

En la forma más sencilla, si en la muestra y en la prueba ciega hay la misma masa de inóculo, simplemente se resta el promedio de las pruebas ciegas. Para tres repeticiones, se indica la media y la desviación estándar (o relativa).

Ejemplo

Masa: 1,5 g SV; V_CH₄ de la muestra tras 28 días: 560, 575, 590 NmL (media 575); prueba ciega: 140 NmL. BMP = (575 − 140) / 1,5 = 290 NmL CH₄/g SV. Desviación estándar de las muestras: 15 NmL → RSD del resultado neto ≈ 15 / 435 ≈ 3,4 %.

Lista de verificación antes del inicio

• [ ] Balanzas, pipetas, manómetros y GC calibrados.
• [ ] Inóculo desgasificado y analizado.
• [ ] Protocolo de relación I/S verificado mediante cálculo.
• [ ] Pruebas ciegas y celulosa en la misma serie.
• [ ] Botellas comprobadas en cuanto a hermeticidad.
• [ ] Temperatura, tiempo y método de medición registrados.

Errores típicos

1. Masa excesiva — acidificación, inhibición, retraso.
2. Falta de desgasificación del inóculo — alto fondo.
3. Descuido de la solubilidad del CO₂ en mediciones de presión.
4. Falta de hermeticidad — pérdidas de gas, resultado subestimado.
5. Cálculo sobre MS en lugar de SV sin información.
6. Omisión del retraso (lag) — interpretación errónea de la cinética.

Documentación y seguimiento de muestras

Cada botella debe tener un número único, y en el registro de la prueba se anotan masas, fechas, horas de medición, temperatura del incubador, lecturas de presión, resultados de GC y firma del ejecutor. Los datos brutos se archivan junto con la hoja de cálculos para que un auditor pueda reproducir el resultado. También ayuda conservar muestras de reserva del sustrato y del inóculo para una posible repetición.

Duración

Para sustratos fácilmente degradables, la prueba finaliza tras 2–3 semanas; para materiales fibrosos o difíciles, puede durar más de un mes. La finalización según el criterio de producción diaria es más justa que un tiempo fijo, ya que no interrumpe la fracción de degradación lenta.

Qué hacer con muestras no homogéneas

Los residuos municipales, ensilados con aditivos, mezclas con piedras o plásticos requieren especial precaución. La muestra se divide mediante el método de cuarteo, se eliminan las fracciones no degradables (registrando su masa), y se toman más repeticiones para la prueba. Si el triturado refleja la técnica utilizada en la planta de biogás (p. ej., trituradora, molino), debe describirse, ya que afecta a la cinética.