Fundación Naturgy / FPE. Vol.1 Gas renovable

22 • 2. Proceso de digestión anaerobia 2.2 Parámetros ambientales y operacionales del proceso Además, la digestión anaerobia es un proceso biológico que se basa en la vida y en la actividad de las bacterias, y por lo tanto, depende de numerosos factores físico-químicos. Estos parámetros son: Velocidad del proceso En general, la velocidad del proceso está limitada por la velocidad de la etapa más lenta, la cual depende de la composición de cada residuo. Para sustratos solubles, la fase limitante acostumbra a ser la metanogénesis, y para aumentar la velocidad la estrategia consiste en adoptar diseños que permitan una elevada concentración de microorganismos acetogénicos y metanogénicos en el reactor. Para residuos en los que la materia orgánica esté en forma de partículas, la fase limitante es la hidrólisis, proceso enzimático cuya velocidad depende de la superficie de las partículas. Usualmente, esta limitación hace que los tiempos de proceso sean del orden de semanas, de dos a tres. Para aumentar la velocidad, una de las estrategias es el pretratamiento para disminuir el tamaño de partículas o ayudar a la solubilización (maceración, ultrasonidos, tratamiento térmico, alta presión, o combinación de altas presiones y temperaturas). Materia orgánica La materia orgánica contenida en los substratos de entrada es la base de la actividad y del desarrollo de las bacterias y en consecuencia es el principal factor del que depende la producción de biogás. La “materia seca” (MS) y la “materia orgánica seca” (MOS) son dos parámetros muy utilizados para expresar la cantidad de substrato disponible para las bacterias. El contenido de MS corresponde a la cantidad de materia remanente después de haber sometido los substratos a 103 – 105 ºC, mientras que el contenido de MOS es el material orgánico descompuesto a 550 ºC. Las bacterias metanogénicas crecen adecuadamente sólo si el contenido de materia seca es inferior al 50%. Por lo tanto, en la formulación de una dieta óptima para la planta de biogás, es importante por un lado maximizar el contenido total de materia orgánica, para aumentar la producción de biogás, pero por otro lado también limitar el porcentaje global de materia orgánica seca, para permitir el correcto desarrollo de las bacterias metanogénicas. La carga orgánica en el digestor es un factor fundamental para el diseño de la planta de biogás. Para evitar sobredosis de materia orgánica y para optimizar a la vez el volumen de los digestores, la carga orgánica debería estar comprendida en el intervalo 2,0 – 5,0 kg MOS/ (m 3 d), es decir que la dosis óptima a introducir en la planta cada día está comprendida entre 2 y 5 kg de materia seca orgánica por cada metro cúbico de volumen disponible en el digestor. Nutrientes e inhibidores El carbono y el nitrógeno son las principales fuentes de alimentación de las bacterias metanogénicas. El carbono constituye la fuente de energía y el nitrógeno es utilizado para la formación de nuevas células. Se sugiere que la tasa de carbono nitrógeno (C:N) esté en un rango de 16:1 – 25:1, aproximadamente. Los sustratos con bajas proporciones de C:N generan amonio, inducen la inhibición la actividad bacteriana debido a la formación de un excesivo contenido de amonio, el cual en grandes cantidades es tóxico e inhibe el proceso. Por otro lado, una alta tasa de C:N carece de nitrógeno, lo que afecta directamente a la formación de proteínas, afectando al metabolismo microbiano. Es decir, ocurre más lentamente el proceso, porque la multiplicación y desarrollo de bacterias es bajo, por la falta de nitrógeno, por tanto el período de producción de biogás es más prolongado. La vida y la actividad de las bacterias puede ser inhibida o interrumpida por algunas sustancias nocivas, como por ejemplo detergentes, desinfectantes, antibióticos y ácidos orgánicos. Será muy importante, durante la explotación de la planta, garantizar que los subproductos que entren no lleven también algunos de estos inhibidores. Temperatura y pH La vida de las bacterias metanogénicas se desarrolla en el intervalo de temperaturas entre 0-70 °C. Temperaturas inferiores a 0 °C o superiores a 70 °C provocan la muerte de las bacterias.