Fermentación anaerobia: fases, parámetros de operación y tipos de digestores

Fermentación Anaerobia

La fermentación anaerobia es un proceso biológico que se lleva a cabo en ausencia de oxígeno, por lo que se realiza en un tanque totalmente cerrado. Durante este proceso, se obtiene:

• Biogás: Contiene principalmente metano, por lo que a veces se denomina metanización.
• Sólido: Similar al compost.

Fases de la Fermentación Anaerobia

1. Hidrólisis

En esta fase, se produce la degradación de los compuestos orgánicos complejos en compuestos más sencillos:

• Proteínas → Aminoácidos
• Carbohidratos → Azúcares
• Lípidos → Ácidos grasos

2. Acidogénesis

A partir de los compuestos sencillos generados en la hidrólisis, las bacterias formadoras de ácidos producen principalmente ácidos propiónico y butírico. Esta fase es rápida y se acelera si el pH es ácido.

3. Acetogénesis

En esta etapa, se produce la formación de acetato a partir de los ácidos propiónico y butírico, mediante la acción de una serie de bacterias. La presencia de altas concentraciones de hidrógeno puede inhibir esta fase, ya que ralentiza la formación de acetato.

4. Metanogénesis (Formación de Metano)

Las bacterias metanogénicas, específicamente las acetotróficas, descomponen el acetato, generando un gas con una alta concentración de metano. Este proceso se optimiza a un pH cercano a 7.

Parámetros de Operación

• Fase de arranque: Se recomienda utilizar un inóculo inicial proveniente de otro tanque en funcionamiento, ya que este contiene las bacterias necesarias para el proceso.
• pH: Debe mantenerse entre 6.5 y 8.
  • pH < 6.5: Favorece la formación de ácidos.
  • pH < 6.2: Inhibe la formación de metano.
  • pH < 4.5: Detiene la actividad bacteriana.
• Temperatura: Aunque puede realizarse a temperatura ambiente, generalmente se calienta el sistema para aumentar la producción de metano. Las bacterias son sensibles a cambios bruscos de temperatura.
  • Temperaturas inferiores a 4ºC paralizan la formación de metano.
  • Las heladas pueden causar la muerte de los microorganismos.
• Agitación y mezcla: Se realiza para mantener la homogeneidad del proceso.

Tipos de Digestores

• De mezcla completa: Presentan un alto tiempo de residencia (10-30 días).
• Flujo pistón: El purín se introduce por un extremo y sale por el otro. El biogás asciende y se acumula en la parte superior (tiempo de residencia alto, alrededor de 30 días).
• Contacto anaerobio: Utilizado en la industria agroalimentaria.
• UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket): Tanques de gran tamaño empleados en la industria agroalimentaria. Permiten la diferenciación de las tres fases (sólida, líquida y gaseosa).
• Filtro anaerobio: El digestor se llena con material de soporte, como floretas de plástico. Al introducir el purín, este se distribuye e impregna toda la superficie, mejorando la actividad bacteriana.