¿Cuánto biogás produce el estiércol y otros sustratos?
Rendimientos típicos de biogás por sustrato (estiércol, vinaza, suero, residuos) en m³/ton de sólidos volátiles, con método de cálculo y ejemplo resuelto.
El rendimiento de biogás depende de los sólidos volátiles (SV) que aporta cada sustrato, no de su peso húmedo. Como orden de magnitud, el estiércol bovino produce del orden de 0,20–0,30 m³ de biogás por kg de SV, el porcino 0,30–0,45, la gallinaza 0,30–0,50, y sustratos energéticos como el suero de quesería o los residuos de alimentos llegan a 0,40–0,60 m³/kg SV. Para estimar la producción real hay que convertir toneladas húmedas en sólidos totales (ST), luego en sólidos volátiles (SV) y recién ahí aplicar el rendimiento específico del sustrato.
El método: de tonelada húmeda a metros cúbicos de biogás
El biogás se genera por digestión anaerobia de la materia orgánica biodegradable. Esa fracción se mide como sólidos volátiles (la parte de los sólidos totales que se quema a 550 °C). El cálculo tiene tres pasos:
- Sólidos totales (ST): masa húmeda × %ST. Es la materia seca del sustrato.
- Sólidos volátiles (SV): ST × %SV/ST. Es la fracción orgánica que efectivamente se degrada.
- Biogás: SV × rendimiento específico (m³ biogás / kg SV) del sustrato.
La fórmula compacta es:
Biogás (m³/día) = Masa húmeda (kg/día) × %ST × (%SV/ST) × Rendimiento (m³/kg SV)
El rendimiento específico —también llamado potencial bioquímico de metano cuando se expresa solo como metano— es un valor de laboratorio (ensayo BMP) o de literatura. Trabajar con rangos prudentes evita sobredimensionar el equipo. El contenido de metano (CH₄) del biogás suele estar entre 55% y 65% según el sustrato; el resto es CO₂ más trazas de H₂S y humedad.
Tabla de referencia: rendimiento de biogás por sustrato
Valores típicos de ingeniería. Úselos como orientación de prediseño; el dato definitivo surge de caracterizar el sustrato real.
| Sustrato | ST (% húmedo) | SV (% de ST) | Biogás (m³/kg SV) | CH₄ típico |
|---|---|---|---|---|
| Estiércol bovino (líquido) | 8–12% | 80% | 0,20–0,30 | 55–60% |
| Estiércol porcino (purín) | 5–8% | 80% | 0,30–0,45 | 60–65% |
| Gallinaza / cama de aves | 20–30% | 75% | 0,30–0,50 | 60% |
| Vinaza (etanol de caña) | 4–8% | 75–85% | 0,25–0,35 | 55–60% |
| Suero de quesería | 6–7% | 85–90% | 0,40–0,60 | 55–60% |
| Residuos de alimentos / FORSU | 20–30% | 85–90% | 0,40–0,60 | 60% |
Se observa por qué el peso húmedo engaña: un purín porcino al 6% de ST aporta poca materia seca por tonelada, mientras que el suero o los residuos de alimentos, más concentrados y muy biodegradables, rinden mucho más por kilo de SV. Por eso la codigestión —mezclar estiércol de base con un cosustrato energético— es la estrategia habitual para elevar la producción sin sobrecargar el reactor.
Ejemplo resuelto: tambo de 200 vacas + suero
Supongamos un tambo con establo que colecta estiércol de 200 vacas y además recibe 5 toneladas/día de suero de una quesería vecina.
Paso 1 — Estiércol bovino
Una vaca lechera genera del orden de 50 kg/día de estiércol húmedo recolectable. Con 200 vacas:
- Masa húmeda: 200 × 50 = 10.000 kg/día
- ST (10%): 10.000 × 0,10 = 1.000 kg ST/día
- SV (80% de ST): 1.000 × 0,80 = 800 kg SV/día
- Biogás (0,25 m³/kg SV): 800 × 0,25 = 200 m³/día
Paso 2 — Suero de quesería
- Masa húmeda: 5.000 kg/día
- ST (6,5%): 5.000 × 0,065 = 325 kg ST/día
- SV (88% de ST): 325 × 0,88 = 286 kg SV/día
- Biogás (0,50 m³/kg SV): 286 × 0,50 = 143 m³/día
Paso 3 — Total y metano
Biogás total: 200 + 143 = 343 m³/día (≈ 125.000 m³/año). Con un contenido medio de metano del 58%, el metano disponible es 343 × 0,58 ≈ 199 m³ CH₄/día. Ese metano es el que después se convierte en energía térmica o eléctrica. El suero, siendo solo un tercio de la masa húmeda del estiércol, aporta el 42% del biogás: es el efecto de la codigestión.
Factores que mueven el rendimiento real
- Temperatura: un reactor mesofílico (35–38 °C) estable produce más y mejor que uno frío o con oscilaciones.
- Tiempo de retención hidráulico (TRH): muy corto y no se degrada todo el SV disponible.
- Carga orgánica volumétrica: sobrecargar acidifica el reactor y baja la producción.
- Inhibidores: exceso de amonio (gallinaza), sales, desinfectantes o antibióticos frenan la biología.
- Relación C/N: el rango recomendado ronda 20–30; la codigestión ayuda a equilibrarla.
Para pasar de estos números de biogás al tamaño del reactor conviene revisar cómo dimensionar un biodigestor de granja, y para entender el equipo completo, nuestra guía sobre qué es un biodigestor industrial. Tech Tank integra plantas de biogás y biodigestores llave en mano: caracterizamos el sustrato, calculamos el rendimiento con criterio de ingeniería y dimensionamos el reactor y el gasómetro sobre datos reales.
Si tenés un flujo de estiércol, vinaza, suero o residuos y querés saber cuánto biogás y energía podés obtener, escribinos con los datos de tu sustrato y armamos una estimación técnica para tu proyecto.
Preguntas frecuentes
¿Por qué se calcula por sólidos volátiles y no por peso de estiércol?
Porque el agua y los minerales no producen gas. Solo la fracción orgánica biodegradable —los sólidos volátiles— se convierte en biogás. Dos estiércoles con el mismo peso húmedo pero distinta humedad rinden muy diferente, por eso se estandariza el cálculo por kg de SV.
¿Cuánto biogás da una vaca por día?
Como orden de magnitud, una vaca lechera estabulada aporta alrededor de 0,8–1,2 m³ de biogás por día si se recolecta bien su estiércol. En pastoreo el número baja porque gran parte del estiércol queda en el campo y no llega al reactor.
¿Qué sustrato produce más biogás?
Por kg de sólidos volátiles, los sustratos concentrados y muy biodegradables como el suero de quesería, los aceites, las grasas y los residuos de alimentos rinden más (0,4–0,6 m³/kg SV o más). El estiércol rinde menos por kilo, pero aporta la base biológica estable y el volumen que hace viable la codigestión.
¿Puedo mezclar varios sustratos en el mismo biodigestor?
Sí, es la codigestión y suele ser lo más rentable: se combina un sustrato base (estiércol) con cosustratos energéticos. Hay que respetar límites de carga y equilibrar la relación C/N, pero bien diseñada eleva la producción de gas sin cambiar el tamaño del reactor.
¿Estos rendimientos sirven para dimensionar la planta?
Sirven para el prediseño y para estimar el orden de magnitud. Para el diseño definitivo se caracteriza el sustrato real (ST, SV, ensayo BMP) porque el rendimiento varía con la dieta animal, la dilución y la calidad del cosustrato.