Relación inóculo-sustrato (I/S) en el test BMP: cómo elegir la dosificación

La relación I/S (ISR, inoculum-to-substrate ratio) es la proporción entre la masa de SV (sólidos volátiles) del inóculo y la masa de SV del sustrato en el frasco. Las directrices recomiendan un I/S de al menos 2 (SV/SV), y valores superiores para sustratos muy fácilmente degradables, con el fin de evitar la acidificación y la inhibición, que reducen el resultado. Un I/S excesivamente alto no perjudica el proceso, pero incrementa la contribución del fondo endógeno y, por tanto, la incertidumbre al restar el blanco.

Fórmula

I/S = (m_inoc · VS_inoc) / (m_sustr · VS_sustr), donde VS se expresa como fracción de la masa fresca (kg SV/kg MF), y m es la masa fresca en el frasco.

Dosificación del sustrato con un I/S determinado:

m_sustr = (m_inoc · VS_inoc) / (I/S · VS_sustr).

Ejemplo

Supuestos: en el frasco hay 200 g de inóculo con VS = 2,5% (0,025 kg SV/kg); sustrato: ensilado con un 33% de MS y un 31% de SV en masa fresca (0,31 kg SV/kg); I/S objetivo = 3.

• Masa de SV del inóculo = 200 × 0,025 = 5,0 g,
• Masa de SV del sustrato = 5,0 / 3 = 1,67 g,
• Dosificación de masa fresca = 1,67 / 0,31 ≈ 5,4 g.

Si alguien confunde los SV con la masa fresca y pesa 1,67 g de ensilado, el I/S resultante será aproximadamente 10: el test funcionará, pero la señal del sustrato será pequeña en relación con el fondo.

Por qué no debe ser demasiado bajo

Con un I/S bajo, la acidogénesis rápida produce ácidos más rápidamente de lo que los metanógenos pueden consumirlos. El pH desciende, la metanogénesis se detiene y la producción de metano se subestima o retrasa (fase lag prolongada). Esto se manifiesta en una gran dispersión entre réplicas y una curva de producción anómala. Afecta especialmente a sustratos con alto contenido en azúcares, almidones, grasas y residuos alimentarios.

Por qué no debe ser demasiado alto

Con un I/S muy elevado, la señal del sustrato es pequeña en comparación con la producción endógena del inóculo. El error relativo al restar el fondo aumenta. Además, la masa del sustrato es tan reducida que la heterogeneidad de la muestra influye en el resultado. Un compromiso habitual es un I/S de aproximadamente 2–4 para la mayoría de materiales.

Recomendaciones prácticas según el tipo de sustrato

Limitaciones de volumen y pH

El frasco debe albergar el inóculo, el sustrato, el agua y el espacio libre para el gas. Un volumen excesivo de líquido reduce el espacio gaseoso y dificulta la medición. Si el sustrato tiene un pH bajo o un alto contenido en ácidos grasos volátiles (AGV), se corrige previamente el pH y se añade un tampón (p. ej., bicarbonato), indicándolo en el informe.

Verificación tras el test

Al finalizar, compruebe el pH en los frascos (debe mantenerse en un rango neutro), los AGV (bajos) y la ausencia de una fase lag anormalmente prolongada. Si el pH desciende por debajo de aproximadamente 6,8, el resultado es sospechoso y el test debe repetirse con un I/S más alto.

Lista de comprobación

• [ ] VS del inóculo medido en el mismo lote.
• [ ] VS del sustrato medido considerando pérdidas volátiles, si son relevantes.
• [ ] I/S calculado y registrado.
• [ ] La dosificación está dentro de los límites de pipeteo/pesaje.
• [ ] pH inicial en rango neutro.
• [ ] Test de repetición planificado en caso de acidificación.

Los valores de I/S recomendados en las directrices se basan en experiencias interlaboratorios, pero siempre es conveniente verificarlos para sustratos específicos, especialmente los no convencionales.

Serie de diluciones para materiales inciertos

Para un sustrato nuevo, no convencional o potencialmente inhibidor, es útil realizar el test con varios niveles de I/S (p. ej., 1, 2, 4). Si el BMP aumenta con el I/S y luego se estabiliza, el I/S más bajo causaba inhibición. Si el resultado es constante, el sustrato es seguro en todo el rango. Este enfoque requiere más frascos, pero proporciona una justificación sólida para la dosificación elegida.

Conversión de I/S a masa de MS

En algunas publicaciones, el I/S se expresa en base a MS o DQO. Al comparar informes, verifique la base, ya que una misma dosificación arroja valores distintos según la definición. La conversión requiere conocer la relación VS/MS de ambos componentes.

Errores más frecuentes al seleccionar el I/S

1. Calcular el I/S en base a masa fresca en lugar de SV.
2. Utilizar el VS del inóculo de un lote distinto al empleado en los frascos.
3. Mantener una dosificación fija para todos los sustratos «porque siempre se ha hecho así».
4. No comprobar el pH tras el test, a pesar de una curva de producción sospechosa.
5. Pesar con poca precisión dosis muy pequeñas de materiales heterogéneos (p. ej., paja, residuos) sin triturar previamente.

Evitar estos errores es más sencillo que justificar posteriormente resultados bajos o dispersos.