La digestión anaeróbica es un proceso biológico mediante el cual, en ausencia de oxígeno, la sustancia orgánica contenida en materiales de origen vegetal y animal se transforma en biogás, compuesto principalmente por metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2).
El porcentaje de metano varía, dependiendo del tipo de sustancia orgánica digerida y de las condiciones del proceso, desde un mínimo del 50 hasta aproximadamente el 80%. Los microorganismos anaerobios que realizan esta transformación tienen bajas tasas de crecimiento y bajas velocidades de reacción; de ahí la necesidad de mantener, en la medida de lo posible, condiciones óptimas del entorno de reacción para favorecer su metabolismo.
La digestión anaeróbica puede realizarse en condiciones mesófilas (a temperaturas en torno a los 35° C), termófilas (en torno a los 55° C) o, más raramente, en frío (digestión psicrófila).
La temperatura de reacción generalmente también determina la duración del proceso (tiempo de residencia o retención).
Los tiempos son en promedio entre 15 y 50 días si el proceso ocurre en mesofilia, entre 14 y 16 si ocurre en termofilia y 60-120 días en psicrofilia. La digestión anaeróbica es un proceso muy complejo llevado a cabo por diferentes grupos de bacterias que actúan en serie.
La transformación se produce con una secuencia de fases sucesivas que, en pequeña medida, tienden a superponerse.
Las dos primeras fases pueden considerarse preparatorias y sólo en la tercera fase se produce biogás. Más detalladamente, en la primera fase, las bacterias hidrolíticas “rompen” compuestos orgánicos complejos (es decir, carbohidratos, proteínas y grasas) en sustancias más simples (fase de hidrólisis).
En la segunda fase estas sustancias se transforman en una primera etapa, en ácidos orgánicos mediante reacciones de acidogénesis y, posteriormente, en acetato (COOH-CH3), dióxido de carbono (CO2) e hidrógeno (H2), mediante procesos de acetogénesis (fase de fermentación).
En la última fase, la más delicada, las bacterias metanogénicas transforman los productos formados en la fase anterior en metano (CH4) y dióxido de carbono, principales constituyentes del biogás (metanogénesis). A continuación, la sustancia orgánica se degrada liberando biogás, el biogás. portador energético del proceso, en proporción variable del 30 al 85%.
Los bajos niveles de producción de biogás pueden atribuirse a varios factores: bajas temperaturas; tiempos de retención demasiado cortos para una temperatura determinada; gestión hidrodinámica incorrecta del reactor (zonas muertas); presencia significativa de sustancias antibióticas.
El rendimiento de biogás también depende del tipo de biomasa utilizada. El siguiente capítulo informa una revisión amplia de las matrices orgánicas y sus características funcionales relacionadas para la digestión anaeróbica (DA).
En primera instancia se indica el rendimiento de biogás y el porcentaje de metano contenido en el mismo, correlacionados con la composición orgánica de los materiales de partida. La mayor capacidad metagénica es atribuible a las grasas (≈ 0,85 m3/kg), seguidas de las proteínas (≈ 0,5 m3/kg) y finalmente de los carbohidratos (≈ 0,4 m3/kg).
