N2 Aplicado · Lección 3 de 8 · 30 min

El ensayo de potencial bioquímico de metano (BMP)

Conversión bioquímica

Equipo docente de biomasa360 · Responsable: Dirección de oferta, calidad y Academia · Revisada el 25 de octubre de 2026 (revisión científica de cálculos y citas)

Al terminar podrás

Diseñar un ensayo BMP con blancos, control positivo y réplicas según VDI 4630 y Holliger et al. (2016) (aplicar).
Calcular el BMP neto de un sustrato y validar el ensayo (aplicar, evaluar).
Juzgar si un BMP publicado es comparable con otro (evaluar).

Conviene saber antes

Lección «Digestión anaerobia: de la materia orgánica al metano».
Curso 2: sólidos totales y volátiles.

El BMP (biochemical methane potential) es el volumen máximo de metano que da un sustrato en un ensayo por lotes, expresado en condiciones normales (0 °C, 101,325 kPa, gas seco) por kilo de sólidos volátiles (SV) añadidos. Es la cifra con la que se dimensiona un digestor y se compara un residuo con otro.

Los requisitos mínimos de un ensayo válido (Holliger et al., 2016; Koch et al., 2020a):

Tres tipos de frasco: blancos (solo inóculo), control positivo (inóculo + celulosa microcristalina) y sustrato; al menos tres réplicas de cada uno, es decir, nueve frascos como mínimo.
Relación inóculo/sustrato (ISR) de 2 en base de SV en el caso típico.
Terminar solo cuando la producción diaria sea menor que el 1 % del acumulado neto durante 3 días seguidos.
Aceptar el ensayo solo si la celulosa recupera más de 352 L CH₄/kg SV (85 % del teórico) en Holliger et al. (2016), o al menos 335 L/kg según VDI 4630 y VDLUFA (Koch et al., 2020a).

\mathrm{BMP}=\frac{V_{s}-V_{b}\,\dfrac{m_{I,s}}{m_{I,b}}}{m_{SV,s}}

BMP neto del sustrato: se descuenta el metano que produce el propio inóculo, escalado por la masa de inóculo de cada frasco.

Variables de la ecuación 1
Símbolo	Significado	Unidad
$V_s$	metano acumulado del frasco con sustrato (0 °C, 1 atm, seco)	NmL
$V_b$	metano acumulado medio de los blancos	NmL
$m_{I,s},\,m_{I,b}$	masa de inóculo en el frasco de sustrato y en el blanco	g
$m_{SV,s}$	sólidos volátiles del sustrato añadidos	g SV

V_0=V\,\frac{(p-p_w)\,T_0}{p_0\,T}

Normalización del volumen de gas medido a 0 °C, 101,325 kPa y gas seco.

Variables de la ecuación 2
Símbolo	Significado	Unidad
$V$	volumen medido	mL
$p$	presión absoluta del gas medido	kPa
$p_w$	presión de vapor del agua a T	kPa
$T,\,T_0$	temperatura de medición y de referencia (273,15 K)	K
$p_0$	presión de referencia, 101,325	kPa

Ejemplo resuelto 1

Normalizar un volumen de gas medido

Un gasómetro registra 250 mL de metano húmedo a 37 °C y 101,3 kPa. ¿Cuál es su volumen normal seco? Presión de vapor del agua a 37 °C: 6,28 kPa.

Datos del ejemplo 1
Dato	Valor	Unidad	Fuente
$V$	250	mL	—
$T$	310,15	K	—
$p$	101,3	kPa	—
$p_w$	6,28	kPa	tablas de vapor de agua

Presión parcial del gas seco:
$p-p_w=101{,}3-6{,}28=95{,}02\ \mathrm{kPa}$
Normalización:
$V_0=250\times\frac{95{,}02\times273{,}15}{101{,}325\times310{,}15}=206{,}5\ \mathrm{NmL}$

Resultado

V_0\approx206\ \mathrm{NmL}

Interpretación: Sin normalizar, el BMP saldría un 21 % más alto. Muchas diferencias entre laboratorios se explican solo por esto.

Ejemplo resuelto 2

Metano por tonelada fresca de cáscara de banano

Con los datos medidos por Khan et al. (2016) para la cáscara de banano, calcula el metano por tonelada fresca y su energía (PCI del metano ≈ 35,8 MJ/Nm³ = 50,0 MJ/kg × 0,717 kg/Nm³; la IEA, 2020, da ≈36 MJ/m³ para el biometano).

Datos del ejemplo 2
Dato	Valor	Unidad	Fuente
$ST$	9,7	% (masa fresca)	Khan et al. (2016), tabla 2
$SV$	86,29	% de ST	Khan et al. (2016), tabla 2
$BMP$	322	L CH₄ kg⁻¹ SV	Khan et al. (2016), 35 d a 37 °C

Sólidos volátiles por tonelada fresca:
$m_{SV}=1000\times0{,}097\times0{,}8629=83{,}7\ \mathrm{kg}$
Metano:
$V_{\mathrm{CH_4}}=83{,}7\times0{,}322=27{,}0\ \mathrm{Nm^3}$
Energía química del metano:
$E=27{,}0\times35{,}8=0{,}96\ \mathrm{GJ\,t^{-1}}$

Resultado

\approx27\ \mathrm{Nm^3\,CH_4}\ \text{y}\ 1{,}0\ \mathrm{GJ}\ \text{por tonelada fresca}

Interpretación: Por kilo de SV la cáscara rinde mucho, pero por tonelada fresca da alrededor de 1 GJ porque el 90 % es agua. Una tonelada de cascarilla de arroz seca lleva unas 13 veces más energía. El dato que decide es el BMP por tonelada fresca, no por SV.

Figura 1Control positivo con celulosa: criterios de aceptación y un ensayo real (L CH₄/kg SV)

En el mismo ensayo, 5 de 9 réplicas no alcanzaron el mínimo de Holliger (352) pero todas cumplían VDI 4630 (335): el criterio de validación elegido puede aprobar o rechazar un mismo laboratorio.

Ver los datos en una tabla

Datos de la figura 1: Control positivo con celulosa: criterios de aceptación y un ensayo real (L CH₄/kg SV)
Referencia	Valor
Máximo teórico (Buswell)	414
Mínimo de Holliger et al. (2016), 85 %	352
Mínimo de VDI 4630 y VDLUFA	335
Ensayo real: réplica más alta	377
Ensayo real: media de 9 réplicas	353
Ensayo real: réplica más baja	337

Fuente: Koch et al. (2020a), Water 12(5), 1223, sección 3 y tabla 2.

Hipótesis contrastadas

¿Cuánto metano dan, de verdad, los residuos agroindustriales latinoamericanos?

H1 los valores publicados permiten fijar un BMP típico por residuo, útil para dimensionar.
Evidencia a favor
- Para la cáscara de banano hay al menos seis estudios con valores dentro de 190–336 L CH₄/kg SV (tabla 1 de Khan et al., 2016).
- Khan et al. (2016) obtuvieron 94–100 % del máximo estimado por sus modelos en 35 días, señal de un ensayo completo.
Evidencia en contra
- La dispersión entre estudios del mismo residuo es de hasta 1,8 veces (190 frente a 336 L/kg en cáscara de banano).
- El control positivo no siempre se usa ni se reporta, así que a menudo no se puede saber si el inóculo estaba activo (Koch et al., 2020a).
Fuentes: Khan, M. T., Brulé, M., Maurer, C., Argyropoulos, D., Müller, J., & Oechsner, H. (2016). Batch anaerobic digestion of banana waste: Energy potential and modelling of methane production kinetics. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 18(1), 110–128.; Koch, K., Hafner, S. D., Astals, S., & Weinrich, S. (2020a). Evaluation of common supermarket products as positive controls in biochemical methane potential (BMP) tests. Water, 12(5), 1223.
H2 buena parte de la dispersión es metodológica (inóculo, ISR, duración, normalización), no del residuo.
Evidencia a favor
- Las recomendaciones de Holliger et al. (2016) nacieron de un taller con más de 40 participantes de unos 30 laboratorios, motivado por la mala reproducibilidad entre laboratorios.
- Al aplicar criterios de validación a un interlaboratorio se excluyen valores extremos y baja la desviación (Koch et al., 2020a).
- Hay valores publicados de codigestión de mazorca de cacao con lodos de 555,7 L/kg SV (Mora-Cortés et al., 2020), por encima del techo teórico de los carbohidratos (414); según Koch et al. (2020a), superar el máximo teórico indica un error del montaje o del cálculo, salvo que haya lípidos o proteína que lo expliquen.
Evidencia en contra
- La variedad, la madurez y el tamaño de partícula cambian el BMP real: en cáscara de banano, de 223 a 336 L/kg según el tamaño de partícula (Sharma et al., 1988, en Khan et al., 2016).
Fuentes: Holliger, C., Alves, M., Andrade, D., Angelidaki, I., Astals, S., Baier, U., Bougrier, C., Buffière, P., Carballa, M., de Wilde, V., Ebertseder, F., Fernández, B., Ficara, E., Fotidis, I., Frigon, J.-C., Fruteau de Laclos, H., Ghasimi, D. S. M., Hack, G., Hartel, M., … Wierinck, I. (2016). Towards a standardization of biomethane potential tests. Water Science and Technology, 74(11), 2515–2522.; Koch, K., Hafner, S. D., Astals, S., & Weinrich, S. (2020a). Evaluation of common supermarket products as positive controls in biochemical methane potential (BMP) tests. Water, 12(5), 1223.; Mora-Cortés, D., Garcés-Gómez, Y. A., & Pacheco, S. I. (2020). International Journal of Technology, 11(3), 482–491. https://doi.org/10.14716/ijtech.v11i3.4079
H3 la lignocelulosa tropical (raquis, mazorca de cacao) rinde sistemáticamente menos y necesita pretratamiento.
Evidencia a favor
- El raquis de banano dio 256 L/kg SV frente a 367 de la pulpa en el mismo ensayo (Khan et al., 2016).
- En mazorca de cacao, el biogás acumulado cambió de 314,86 a 369,49 L/kg SV según el pretratamiento (Hennessey-Ramos et al., 2024).
Evidencia en contra
- El efecto del pretratamiento depende del residuo y no siempre paga su costo energético.
Fuentes: Khan, M. T., Brulé, M., Maurer, C., Argyropoulos, D., Müller, J., & Oechsner, H. (2016). Batch anaerobic digestion of banana waste: Energy potential and modelling of methane production kinetics. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 18(1), 110–128.; Hennessey-Ramos, L., Murillo-Arango, W., & Vasco-Correa, J. (2024). Use of cacao pod husks under different pretreatments for bioenergy production. Acta Technologica Agriculturae, 27(1), 17–22.

Certeza alta

Conclusión: Un BMP de la literatura sirve para preseleccionar, nunca para dimensionar. Para un proyecto se mide el BMP del residuo propio con un protocolo validado (control positivo dentro del criterio), y se desconfía de cualquier valor por encima del máximo teórico de su composición.

Figura 2Montaje de un ensayo BMP con frascos de blanco, control positivo y sustrato en baño termostático.

Lo que no es evidente. El criterio de validación no es un trámite: en el ensayo de Koch et al. (2020a), la misma celulosa con el mismo inóculo «pasa» con VDI 4630 y «falla» con Holliger. Al comparar dos BMP publicados, la primera pregunta no es el residuo, sino el protocolo.

Ejercicios

Cálculo●○○
Un frasco con 400 g de inóculo y 2,0 g SV de sustrato acumula 1.020 NmL de CH₄; los blancos, con 400 g de inóculo, promedian 300 NmL. Calcula el BMP.
Ver la solución
$\mathrm{BMP} = (1.020 - 300 \times 400/400) \div 2{,}0 = 360\ \mathrm{NmL/g\ SV} = 360\ \mathrm{L\ CH_4/kg\ SV}$ .
Criterio●●○
La celulosa de tu ensayo dio 340 L CH₄/kg SV con una desviación relativa de 4 %. ¿Es válido el ensayo según Holliger et al. (2016) y según VDI 4630?
Ver la solución
Según VDI 4630 (mínimo 335) sí; según Holliger et al. (2016) (mínimo 352, 85 % de 414) no. Hay que declarar el criterio usado. Si el proyecto exige comparabilidad internacional, conviene repetir con un inóculo más activo.
Cálculo●●○
Con los datos de Khan et al. (2016), ¿qué fracción del banano da más metano por tonelada fresca: la pulpa o la cáscara?
Ver la solución
Pulpa: 1.000 × 0,2238 × 0,9298 × 0,367 = 76 m³ CH₄/t. Cáscara: 1.000 × 0,097 × 0,8629 × 0,322 = 27 m³/t. La pulpa da unas tres veces más, sobre todo por sus sólidos totales (22,4 % frente a 9,7 %).

Autoevaluación

¿Cuándo se puede terminar un ensayo BMP según Holliger et al. (2016)?
1. A los 21 días, siempre
2. Cuando la producción diaria es < 1 % del acumulado neto durante 3 días seguidos
3. Cuando el frasco deja de burbujear
4. Cuando el pH baja
Ver la respuesta
Respuesta: B. El criterio de duración se basa en la cinética real; un plazo fijo corta los sustratos lentos.
¿Para qué sirve el blanco?
1. Para medir el metano que produce el propio inóculo y restarlo
2. Para calibrar el gasómetro
3. Para medir la temperatura
4. No es obligatorio
Ver la respuesta
Respuesta: A. Sin blanco, el metano del inóculo se atribuiría al sustrato.
Un artículo reporta un BMP de 550 L CH₄/kg SV para un residuo fibroso sin grasa. ¿Qué haces?
1. Lo uso para dimensionar
2. Desconfío: supera el máximo teórico de los carbohidratos (≈414) y reviso el método
3. Lo promedio con otros
4. Lo multiplico por 0,85
Ver la respuesta
Respuesta: B. Un BMP por encima del máximo teórico de su composición indica un error del montaje o del cálculo (Koch et al., 2020a).

Referencias

Holliger, C., Alves, M., Andrade, D., Angelidaki, I., Astals, S., Baier, U., Bougrier, C., Buffière, P., Carballa, M., de Wilde, V., Ebertseder, F., Fernández, B., Ficara, E., Fotidis, I., Frigon, J.-C., Fruteau de Laclos, H., Ghasimi, D. S. M., Hack, G., Hartel, M., … Wierinck, I. (2016). Towards a standardization of biomethane potential tests. Water Science and Technology, 74(11), 2515–2522. https://doi.org/10.2166/wst.2016.336
Verein Deutscher Ingenieure. (2016). VDI 4630: Fermentation of organic materials — Characterization of the substrate, sampling, collection of material data, fermentation tests. Beuth Verlag. https://www.vdi.de/richtlinien/details/vdi-4630-vergaerung-organischer-stoffe-substratcharakterisierung-probenahme-stoffdatenerhebung-gaerversuche
Angelidaki, I., Alves, M., Bolzonella, D., Borzacconi, L., Campos, J. L., Guwy, A. J., Kalyuzhnyi, S., Jenicek, P., & van Lier, J. B. (2009). Defining the biomethane potential (BMP) of solid organic wastes and energy crops: A proposed protocol for batch assays. Water Science and Technology, 59(5), 927–934. https://doi.org/10.2166/wst.2009.040
Koch, K., Hafner, S. D., Astals, S., & Weinrich, S. (2020a). Evaluation of common supermarket products as positive controls in biochemical methane potential (BMP) tests. Water, 12(5), 1223. https://doi.org/10.3390/w12051223
Koch, K., Hafner, S. D., Weinrich, S., Astals, S., & Holliger, C. (2020b). Power and limitations of biochemical methane potential (BMP) tests. Frontiers in Energy Research, 8, 63. https://doi.org/10.3389/fenrg.2020.00063
Khan, M. T., Brulé, M., Maurer, C., Argyropoulos, D., Müller, J., & Oechsner, H. (2016). Batch anaerobic digestion of banana waste: Energy potential and modelling of methane production kinetics. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 18(1), 110–128. https://cigrjournal.org/index.php/Ejounral/article/view/3244
Hennessey-Ramos, L., Murillo-Arango, W., & Vasco-Correa, J. (2024). Use of cacao pod husks under different pretreatments for bioenergy production. Acta Technologica Agriculturae, 27(1), 17–22. https://doi.org/10.2478/ata-2024-0003

Para profundizar

Holliger, C., Alves, M., Andrade, D., Angelidaki, I., Astals, S., Baier, U., Bougrier, C., Buffière, P., Carballa, M., de Wilde, V., Ebertseder, F., Fernández, B., Ficara, E., Fotidis, I., Frigon, J.-C., Fruteau de Laclos, H., Ghasimi, D. S. M., Hack, G., Hartel, M., … Wierinck, I. (2016). Towards a standardization of biomethane potential tests. Water Science and Technology, 74(11), 2515–2522. — El protocolo de referencia internacional: réplicas, controles, duración y criterios de rechazo. Es de acceso abierto.
Koch, K., Hafner, S. D., Weinrich, S., Astals, S., & Holliger, C. (2020b). Power and limitations of biochemical methane potential (BMP) tests. Frontiers in Energy Research, 8, 63. — Qué puede y qué no puede decir un BMP; lectura obligada antes de usarlo para dimensionar.
Raposo, F., De la Rubia, M. A., Fernández-Cegrí, V., & Borja, R. (2012). Anaerobic digestion of solid organic substrates in batch mode: An overview relating to methane yields and experimental procedures. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(1), 861–877. — Recopilación de rendimientos y procedimientos experimentales de muchos sustratos sólidos.

Cómo citar esta lección

APA 7, para tu tesis o tu informe:

Equipo docente de biomasa360. (2026). El ensayo de potencial bioquímico de metano (BMP) (Versión 2026-10) [Lección del curso «Conversión bioquímica»]. Academia 360, biomasa360. Recuperado el 26 de octubre de 2026, de https://biomasa360.com/academia/conversion-bioquimica/ensayo-bmp/

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