¿Qué es el BMP? Potencial de metano: definición, aplicaciones y limitaciones

El BMP (del inglés biochemical methane potential) es la cantidad de metano que puede obtenerse por unidad de sustrato en un ensayo anaerobio por lotes, realizado con inóculo activo, hasta el agotamiento de la producción de gas. El resultado se expresa normalmente en NmL CH₄ por gramo de sólidos volátiles (SV); es un valor de referencia para comparar sustratos, no una previsión del rendimiento en una planta de biogás, ya que a escala técnica intervienen factores que el ensayo no reproduce.

Idea del ensayo

Se mezcla una muestra del sustrato en un recipiente hermético con inóculo (normalmente digestato de una instalación en funcionamiento), se añade medio de cultivo y agua, y luego se incuba a temperatura constante (mesófila o termófila). Paralelamente, se realizan ensayos en blanco (solo inóculo) y un control positivo (celulosa). El metano producido se mide durante todo el tiempo, y del resultado de la muestra analizada se resta la producción endógena del inóculo. Dividido por la masa de SV introducida, se obtiene el BMP.

Unidades y condiciones de referencia

Es necesario indicar si el resultado corresponde a gas seco y qué condiciones normales se han utilizado, ya que diferentes convenciones (0 °C o 20 °C, 25 °C) modifican el valor en varios puntos porcentuales.

Para qué sirve

1. Comparación de sustratos y su clasificación.
2. Estimación de la producción en una planta de biogás con una mezcla planificada (con corrección para la escala técnica).
3. Evaluación del efecto del pretratamiento, por ejemplo, trituración o hidrólisis.
4. Evaluación del potencial residual del digestato.
5. Detección de inhibición o toxicidad del sustrato (disminución del rendimiento respecto a lo esperado).
6. Investigaciones científicas sobre cinética, por ejemplo, ajuste de un modelo de primer orden.

Qué no indica el BMP

• La velocidad a escala técnica. El ensayo dura varias semanas, mientras que el digestor tiene un tiempo de retención hidráulica (TRH) de varias decenas de días y funciona en condiciones continuas.
• La estabilidad del proceso. En un ensayo por lotes no se reproducen la sobrecarga, la formación de espuma ni el arrastre de biomasa.
• Los efectos sinérgicos en la mezcla. El resultado de un sustrato individual no se suma linealmente cuando en la mezcla aumenta la inhibición o el efecto tampón.
• Los efectos logísticos. Las pérdidas en el silo o la trituración en la técnica no forman parte del ensayo.

Origen de la variabilidad

El resultado se ve afectado por el origen y la preparación de la muestra, el inóculo, la relación inóculo/sustrato, la temperatura, el método de medición del gas y el procedimiento de cálculo. Los estudios interlaboratorios muestran variabilidad incluso con materiales comunes; por ello, se han desarrollado directrices (Angelidaki et al., 2009; Holliger et al., 2016) y criterios de validación del ensayo (control con celulosa, repetibilidad de triplicados). Los siguientes artículos de esta serie describen estos elementos por separado.

Ejemplo simplificado

Supongamos: en un frasco se introdujeron 2,0 g de SV del sustrato analizado; la producción de metano del frasco con sustrato tras 30 días fue de 1 050 NmL, y la de los blancos, de 250 NmL de media. BMP = (1 050 − 250) / 2,0 = 400 NmL CH₄/g SV. Si el blanco hubiera sido de 400 NmL, el resultado habría descendido a 325 —se observa que la actividad endógena del inóculo (producción de gas en el blanco) influye en el error.

Diferencias entre el BMP y otros indicadores

• El potencial teórico (Buswell, Boyle) se deriva de la composición elemental y asume una biodegradación completa.
• El rendimiento a escala técnica es el resultado de todas las pérdidas y la cinética.
• Los ensayos en continuo (en reactores de laboratorio) reflejan mejor la estabilidad del proceso.

Es una buena práctica indicar siempre junto al resultado del BMP: el método de ensayo, la temperatura, el tiempo, el inóculo, la relación I/S y el número de repeticiones. Solo con este contexto el valor tiene utilidad comparativa.

Preguntas típicas de los clientes del laboratorio

¿Puedo trasladar directamente el BMP del laboratorio a m³ de biogás por tonelada? No directamente. El resultado en NmL CH₄/g SV debe convertirse mediante la materia seca y los SV del sustrato, y luego corregirse por el grado real de degradación en el digestor, que suele ser inferior al del ensayo. Por ello, para la planificación se utilizan coeficientes de seguridad o datos de la propia instalación.

¿Basta con un único resultado? Para sustratos variables (ensilados, residuos), una muestra describe un único lote. Una mejor aproximación la proporciona una serie de muestras de diferentes fechas y localizaciones.

¿Otro laboratorio obtendrá el mismo resultado? Normalmente uno similar, pero con variabilidad; cuanto más estricto sea el protocolo y mejor el control con celulosa, menor será la variabilidad. Por ello, las comparaciones se realizan mejor dentro de un mismo laboratorio y con un único método.

BMP, BMP₂₈ y valores «tras un tiempo»

En la literatura se encuentran designaciones como BMP₂₈ o BMP₃₀, que indican el rendimiento tras un tiempo determinado de ensayo, y «BMP asintótico», es decir, el valor tras el cese de la producción o extrapolado a partir de un modelo. Para sustratos fácilmente degradables, la diferencia es pequeña, pero para los fibrosos puede alcanzar varios puntos porcentuales. Siempre debe comprobarse a qué versión se refiere antes de comparar dos valores.