Ensayo de digestión anaerobia semicontinua en reactor piloto: carga orgánica, rendimiento de metano y estabilidad

Fundamento

Uno o varios reactores de 5 a 50 litros, de mezcla completa, calefaccionados a 38 grados (mesofílico) o 52 grados (termofílico) y agitados, se inoculan con barro de un digestor en funcionamiento y se alimentan una o varias veces por día con el sustrato en estudio, retirando el mismo volumen de digestato, de modo que se fija un tiempo de retención hidráulica, por ejemplo 30 días, y una carga orgánica en kilogramos de sólidos volátiles por metro cúbico y por día. El biogás producido se mide en continuo con contadores de gas o por desplazamiento de líquido, y se analiza su composición en metano, dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. El ensayo arranca a carga baja y la sube en escalones, cada uno mantenido al menos tres tiempos de retención para llegar al estado estacionario, hasta que el proceso muestra signos de sobrecarga: caída del rendimiento de metano, acumulación de ácidos grasos volátiles, caída de la relación alcalinidad intermedia sobre parcial y del pH. En cada estado estacionario se determinan el rendimiento de metano por kilogramo de sólidos volátiles alimentados, la productividad por metro cúbico de reactor, la degradación de sólidos volátiles y la composición del digestato: sólidos, nitrógeno amoniacal, ácidos grasos volátiles, alcalinidad y nutrientes. Un reactor de control con el sustrato de referencia corre en paralelo. El ensayo de un sustrato dura de tres a seis meses.

Matriz (en qué muestra)

Sustratos para biogás: estiércoles, purines, residuos agroindustriales, silajes, residuos de frigoríficos, barros cloacales y fracción orgánica de residuos urbanos

Equipamiento necesario¿Dónde lo compro?

Reactores de laboratorio de mezcla completa con camisa térmica, agitador y puertos de alimentación y descarga; baño termostático; contadores de gas de tambor o de desplazamiento con registro; analizador de biogás o cromatógrafo con detector de conductividad térmica; equipo para sólidos totales y volátiles, nitrógeno amoniacal, ácidos grasos volátiles por cromatografía o titulación y alcalinidad; pHmetro.

Reactivos¿Dónde lo compro?

Inóculo de digestor activo; reactivos para las determinaciones de control: ácido sulfúrico, hidróxido de sodio, patrones de ácidos grasos volátiles; gases patrón para el analizador.

Material de laboratorio¿Dónde lo compro?

Jeringas y bolsas de gas; frascos de muestreo; balanza; heladera para conservar el sustrato; licuadora para homogeneizar.

Consumibles¿Dónde lo compro?

Sustrato para alimentar durante meses; gases patrón; reactivos.

Unidad

m3/kg · Nm3 de metano por tonelada de sólidos volátiles o de sustrato fresco · Nm3 de metano por m3 de reactor y día · kg de sólidos volátiles por m3 y día de carga orgánica

Rango de referencia

Estiércol bovino: 150 a 250 Nm3 de metano por tonelada de sólidos volátiles a cargas de 2 a 3 kg de sólidos volátiles por m3 y día; silaje de maíz: 300 a 350; residuos de frigorífico: 400 a 600 pero con inhibición por amoníaco a cargas altas

Norma que lo exige

La Ley 27.191 y los pliegos de los programas RenovAr, cuyos estudios de factibilidad exigen ensayos de biodigestión de los sustratos previstos; los requisitos de los bancos y de los fondos que financian plantas; la Resolución Conjunta 1/2019 de la SENASA y la Secretaría de Control y Monitoreo Ambiental para el registro del digestato como enmienda, que exige su caracterizaciónargentina e internacional

Norma que describe la técnica

VDI 4630, guía alemana para la fermentación de materiales orgánicos, con los procedimientos de ensayos por lotes y continuos; DIN 38414-8 para el potencial de metano; APHA 2540 para sólidos, 4500-NH3 para amonio, 2320 para alcalinidad y 5560 para ácidos orgánicos; Angelidaki y colaboradores (2009) para los protocolos de ensayos de biodegradabilidad anaerobiaargentina e internacional

Edición y vigencia de la norma

VDI 4630:2016

Volumen de muestra

De 50 a 200 kg de cada sustrato, congelado o refrigerado por lotes, para alimentar los reactores durante tres a seis meses; 20 a 50 litros de inóculo

Conservación y transporte

El sustrato se toma representativo de lo que va a recibir la planta, en varias fechas si es estacional, se homogeneiza y se conserva refrigerado o congelado en porciones para que no se degrade durante el ensayo; un residuo que fermentó en el balde antes de entrar al reactor ya perdió parte del metano. El inóculo tiene que venir de un digestor sano y adaptado a un sustrato parecido. Los reactores necesitan alimentación todos los días, fines de semana incluidos; una interrupción altera el estado estacionario. El ensayo se planifica para llegar a la carga de diseño más un margen, no para reproducir solo la carga nominal.

Límite de detección típico

No aplica

Incertidumbre típica

±10 % en el rendimiento de metano en estado estacionario entre reactores paralelos

Área

Energía y biogás; Residuos y compost; Microbiología

Fecha de última actualización: 9/9/2026