¿Qué es el biogás?
El biogás es una mezcla de gases combustibles que aparece cuando microorganismos descomponen materia orgánica sin oxígeno. El proceso se llama digestión anaerobia y ocurre naturalmente en pantanos, rellenos sanitarios y el tracto digestivo de los rumiantes.
En la industria, ese mismo proceso se replica de forma controlada dentro de biodigestores. La materia prima son residuos orgánicos: estiércol animal, efluentes de procesos agroindustriales, residuos de cosecha. El producto es energía renovable.
Sobre el carbono
El CO₂ que sale de quemar biogás es de origen biogénico: el carbono ya estaba en el ciclo corto, no se saca de un yacimiento. Eso no convierte a ningún proyecto en carbono neutral por sí solo — la huella neta depende de las fugas de metano, del consumo energético auxiliar y del manejo del digestato.
Composición del biogás
Los dos componentes principales son metano (CH₄) y dióxido de carbono (CO₂). Las proporciones varían según el sustrato y las condiciones del proceso.
| Componente | Fórmula | Concentración típica |
|---|---|---|
| Metano | CH₄ | 50 - 70% |
| Dióxido de carbono | CO₂ | 30 - 50% |
| Vapor de agua | H₂O | 1 - 5% |
| Sulfuro de hidrógeno | H₂S | 0.1 - 1% |
| Nitrógeno, oxígeno, otros | N₂, O₂ | < 1% |
Los rangos de la tabla son valores de referencia para digestión anaerobia de residuos agroindustriales. La composición real de cada planta depende del sustrato, de la tecnología del reactor y de las condiciones de operación, y se establece midiendo el gas.
El metano es el componente que aporta la energía. A más metano, más poder calorífico. El biogás de POME, por ejemplo, llega al 55-65% de metano. Residuos con alto contenido de fibra suelen producir biogás con menor concentración.
El H₂S merece atención aparte pese a su baja proporción: es corrosivo para motores y tuberías, y tóxico para quien opera la planta. Cuánto hay que removerlo depende de la concentración medida en el gas y del límite que fije el fabricante del equipo consumidor; esa comparación es la que define el nivel de desulfuración necesario.
Poder calorífico del biogás
Toda la energía del biogás está en el metano: el CO₂ no aporta nada. El poder calorífico inferior del metano es de 9,97 kWh/Nm³ —redondeado a 10 kWh/Nm³ en nuestros cálculos—, así que un biogás con 50-70% de CH₄ entrega entre 5,0 y 7,0 kWh/Nm³. Frente al gas natural (~10 kWh/m³), eso es entre la mitad y el 70% de su contenido energético por unidad de volumen.
¿Cómo se produce el biogás?
La digestión anaerobia involucra diferentes grupos de microorganismos que trabajan en secuencia. Son cuatro etapas, cada una con su propia comunidad microbiana:
1. Hidrólisis
Enzimas extracelulares rompen proteínas, carbohidratos y grasas en aminoácidos, azúcares y ácidos grasos. Con sustratos fibrosos esta etapa es la más lenta y termina gobernando la velocidad de todo el proceso.
2. Acidogénesis
Bacterias acidogénicas transforman los productos de la hidrólisis en ácidos grasos volátiles (como ácido acético, propiónico y butírico), alcoholes, hidrógeno y dióxido de carbono.
3. Acetogénesis
Los ácidos grasos y alcoholes producidos anteriormente se convierten en acetato, hidrógeno y CO₂. Estos son los sustratos directos para la producción de metano.
4. Metanogénesis
Las arqueas metanogénicas convierten acetato e hidrógeno en metano (CH₄). Es la etapa más sensible: cualquier cambio brusco de temperatura o pH puede frenar la producción de gas. Este mecanismo clásico se conoce como Transferencia Interespecie de Hidrógeno (IHT). Existe una ruta alternativa llamada DIET donde los electrones se transfieren directamente entre microorganismos sin usar hidrógeno como intermediario.
Condiciones óptimas
El proceso opera en dos ventanas térmicas distintas —mesofílica, alrededor de 35 °C, y termofílica, alrededor de 55 °C—, con pH cercano a la neutralidad y sin oxígeno. Son valores de referencia: el rango aceptable depende del sustrato y de la comunidad microbiana adaptada en cada reactor. Lo que importa más que el valor absoluto es la estabilidad — un cambio brusco desestabiliza más que un valor subóptimo sostenido. En clima tropical la temperatura ambiente reduce la energía necesaria para sostener el régimen mesofílico.
Materias primas para producir biogás
Casi cualquier material orgánico biodegradable sirve, pero el rendimiento en biogás varía mucho según el tipo de residuo. En la agroindustria colombiana, las principales fuentes son:
Efluentes de palma de aceite (POME)
El POME (Palm Oil Mill Effluent) es el efluente líquido de las plantas extractoras. Cada tonelada de fruto procesado deja entre 0,5 y 0,9 m³ de efluente en el rango de referencia usado aquí; el caudal debe medirse en cada planta.
Cuánto biogás sale de ese m³ depende de la carga orgánica del efluente y del reactor que lo trate. Con POME de E. guineensis (50-80 kg DQO/m³) en laguna cubierta el rendimiento ronda los 13 Nm³ de biogás por m³ en el extremo bajo; con fruto de híbrido OxG y un Reactor Anaerobio de Contacto (RAC) puede llegar a 38. Publicar un solo número para «el POME» no significa nada sin decir cuál de los dos casos es. Puede correr los suyos en la calculadora de potencial, y el detalle del sustrato está en tratamiento de POME y en biogás para el sector palmero.
Escenarios de cálculo. El máximo estequiométrico es 0,35 Nm³ CH₄ por kg de DQO removida. El sitio usa 0,24 en lagunas cubiertas que tratan POME y 0,27 en reactores de alta tasa. Son valores centrales de diseño; los rangos de sensibilidad son 0,22-0,28 y 0,24-0,31, respectivamente.
De ahí salen los dos extremos: biogás por m³ = DQO × remoción × rendimiento de metano ÷ %CH₄. En laguna cubierta, 50 × 0,65 × 0,24 ÷ 0,60 = 13 Nm³/m³. En RAC, 100 × 0,875 × 0,27 ÷ 0,62 = 38. La relación efluente/fruto de 0,5-0,9 m³ por tonelada de RFF es un valor de referencia de la literatura del sector, no una medición propia; es también la variable que más dispersa el resultado y la única que se mide con un caudalímetro en cada planta.
Efluentes de porcicultura
La porcinaza —estiércol de cerdo mezclado con el agua de lavado— tiene disponibilidad diaria. Una granja de 1.000 cerdos que recoja 19,2 m³/día de porcinaza al 2,5% de sólidos totales aporta unos 346 kg de sólidos volátiles diarios. Con 0,24 Nm³ CH₄/kg SV, 85% de realización del BMP y 38% de eficiencia eléctrica, el balance entrega aproximadamente 268 kWh eléctricos brutos al día.
La variable que más mueve ese número no es el número de cerdos sino cuánta agua de lavado se le agrega y qué fracción del estiércol llega al colector. Un sistema que diluye de más, o que pierde estiércol en el manejo, puede quedar por debajo de la mitad. Ver biogás para porcicultores.
Estimación Enerloop, calculada con las constantes de la calculadora de potencial (72% SV sobre ST, 85% de realización del BMP en operación continua, 38% de eficiencia eléctrica). No es un dato medido en una granja específica.
Gallinaza y pollinaza
Los residuos avícolas tienen mucho nitrógeno, lo que puede inhibir la digestión si no se maneja bien: el amoníaco libre frena a las arqueas metanogénicas antes que a las bacterias que producen ácidos, y el reactor se acidifica. La salida es la codigestión —mezclarlos con un sustrato pobre en nitrógeno para bajar la relación C/N—, que además estabiliza la alimentación. Ver biogás para avicultores.
Residuos agroindustriales y cultivos energéticos
Otros residuos biodegradables incluyen vinazas (subproducto de la destilación de alcohol), cachazas (residuo de la clarificación del jugo de caña), residuos de procesamiento de banano, y efluentes de plantas de extracción de jugos de frutas. Los dos primeros se concentran en el valle del Cauca: ver biogás para el sector azucarero.
Adicionalmente, se pueden implementar cultivos energéticos como el king grass (Pennisetum purpureum), que en trópico con buen manejo agronómico rinde entre 120 y 300 toneladas de forraje verde por hectárea al año. La cifra que importa para el biodigestor es otra: ese forraje son apenas 20-28 toneladas de materia seca, porque el resto es agua. Los cultivos energéticos complementan la alimentación cuando los residuos propios no alcanzan, pero introducen un costo de cultivo que el residuo no tenía.
Los rangos de Pennisetum purpureum corresponden a valores agronómicos de referencia para trópico, no a una medición propia ni a un estudio único: varían con el corte, la fertilización y el riego, y el extremo alto solo se alcanza con fertilización nitrogenada y riego en época seca.
Usos del biogás
Lo que se haga con el biogás depende de la escala del proyecto y de las necesidades energéticas de la operación. Las opciones principales son:
Generación Eléctrica
El uso más común. El biogás alimenta un motogenerador de combustión interna cuya eficiencia eléctrica está típicamente entre 35 y 42% según el modelo y el régimen de carga. El resto de la energía sale como calor: si hay un consumo térmico al lado que lo aproveche (cogeneración), la eficiencia combinada llega al orden del 80-85%. Sin ese consumo, ese calor se disipa.
Generación de calor
Plantas extractoras de palma, procesadoras de alimentos — cualquier operación que necesite vapor o agua caliente puede quemar biogás en caldera. Es la ruta de mayor eficiencia de conversión, porque no hay pérdida de transformación a electricidad, y la de menor complejidad de equipo. El límite es que exige un consumo térmico en sitio.
Producción de biometano
Mediante un proceso de purificación llamado upgrading, el biogás puede transformarse en biometano. La inyección a red y el uso vehicular exigen verificar composición, presión, medición, conexión y compatibilidad con el destino. Más sobre biometano →
Combustible vehicular
El biometano comprimido (bio-GNV) puede utilizarse en vehículos compatibles con gas natural. La reducción de emisiones frente a diésel o gasolina depende de las fugas de metano, la energía de compresión, el combustible desplazado y el límite del análisis de ciclo de vida.
Productos y condiciones del sistema
Un proyecto debe cerrar estos balances:
Energía renovable
Con alimentación estable y el equipo disponible, genera electricidad y calor de forma despachable. No depende del recurso climático, como sí ocurre con solar y eólica, pero sí de que el sustrato siga llegando.
Reducción de emisiones
Captura metano que de otro modo se liberaría desde lagunas abiertas o pilas de estiércol. La reducción se mide contra ese manejo de referencia y nunca es del 100%: siempre queda una fracción fugitiva. Según el IPCC AR6, tabla 7.15, el metano no fósil tiene GWP de 27,0 a 100 años y 79,7 a 20 años.
Tratamiento de residuos
Reduce la carga orgánica de los efluentes, lo que facilita cumplir los límites de DBO y DQO en vertimientos.
Fertilizante orgánico
El digestato conserva el nitrógeno, el fósforo y el potasio del sustrato, buena parte en forma soluble. Su uso agronómico depende de caracterizarlo y de la norma aplicable.
Balance económico
Compare energía útil y excedentes con inversión, operación, acondicionamiento de gas, conexión y disposición del digestato.
Balance de masa
Registre sustrato, DQO removida, metano capturado, efluente y nutrientes para identificar pérdidas y destinos.
Cuándo un residuo justifica un proyecto
Casi todo residuo orgánico produce biogás. Eso no significa que casi todo residuo sostenga un proyecto. Para un tamizaje preliminar conviene revisar cuatro variables, y ninguna es el tamaño de la empresa.
1. Carga másica, no volumen
El número que manda es la carga orgánica diaria: caudal × concentración, en kg de DQO o de sólidos volátiles por día. Un caudal grande de efluente diluido rinde menos que uno pequeño y concentrado, y no solo por aritmética.
La razón es física: la solubilidad del metano en agua es baja y no depende de cuánto metano se produzca. A mayor volumen de líquido tratado, mayor la masa de metano que sale disuelta en el efluente en vez de subir al gasómetro. Por eso las aguas residuales diluidas rinden poco aunque muevan mucho m³.
2. Continuidad a lo largo del año
Un biodigestor es un cultivo microbiano, no un tanque. Un sustrato que aparece ocho semanas al año en campaña de cosecha obliga a arrancar y parar el reactor, y la población metanogénica tarda semanas en recuperarse cada vez. Frente a un residuo estacional, uno de menor volumen pero disponible a diario permite dimensionar el reactor sobre una carga estable en lugar de sobre un pico.
3. El residuo que ya existe
La decisión se toma sobre lo que la operación ya genera y hoy le cuesta manejar o disponer. Cuando hay que salir a conseguir el sustrato —comprarlo, transportarlo, cultivarlo— entra un costo recurrente que el residuo propio no tenía, y el proyecto empieza a depender de un mercado en vez de depender de la operación.
4. Un destino para la energía
El biogás vale distinto según a dónde vaya. Si hay consumo propio de electricidad o de vapor en el mismo sitio, el gas desplaza energía comprada. Si no lo hay, el proyecto depende de entregar excedentes a la red, de un contrato PPA o de subir la pureza a biometano para inyectarlo, y cada una de esas rutas tiene su propio marco regulatorio.
Con el caudal y la carga orgánica de su efluente, la calculadora de potencial estima metano, energía y potencia instalable. Es un orden de magnitud para saber si vale la pena medir en serio, no una ingeniería.
El biogás en Colombia
Tres factores convergen en Colombia para el biogás: una agroindustria que genera grandes volúmenes de residuos orgánicos, un clima tropical que mantiene temperaturas favorables para la digestión anaerobia todo el año, y un marco regulatorio con incentivos concretos para energías renovables.
Principales sectores
Los sectores con mayor potencial de biogás en Colombia son:
- Palma de aceite: Fedepalma reportó 640.967 hectáreas sembradas en 2024, de las cuales 526.388 estaban en producción, y más de 8 millones de toneladas de fruto procesado. Aplicar 0,7 m³ de POME por tonelada da un orden de magnitud calculado de 5 a 6 millones de m³; no es una medición sectorial.
- Porcicultura: el censo porcino nacional registró 10,67 millones de animales en 2024, pero la cifra que cuenta para biogás es otra: 6,7 millones están en producción tecnificada, y son los únicos cuyo estiércol se recoge de forma sistemática.
- Avicultura: la producción de pollo llegó a 2,0 millones de toneladas en 2025. La relación C/N de la gallinaza suele exigir codigestión con un sustrato pobre en nitrógeno.
- Ganadería: los sistemas de estabulación generan efluentes aprovechables, sobre todo en lecherías. El limitante rara vez es el potencial del estiércol: es que en pastoreo no hay dónde recogerlo.
Fuentes: Fedepalma (área sembrada, área en producción y fruto procesado); Porkcolombia e ICA, Censo Porcino Nacional 2024 (inventario y participación tecnificada); Fenavi (producción de pollo 2025). El volumen de POME es estimación Enerloop: se deriva del fruto procesado aplicando 0,7 m³ por tonelada, el valor típico del rango de referencia 0,5-0,9; no es una cifra publicada. El orden de los sectores refleja el volumen de la corriente residual, no su atractivo para un proyecto.
Marco regulatorio e incentivos
La Ley 1715 de 2014 y sus decretos reglamentarios establecen incentivos para proyectos de energía renovable en Colombia, incluyendo:
- Deducción del 50% de la inversión en el impuesto de renta (en 15 años)
- Exclusión de IVA en equipos y servicios
- Exención de aranceles para importación de equipos
- Depreciación acelerada de activos
Potencial sin aprovechar
El estudio que la UPME contrató con la Universidad Nacional estimó el potencial de generación de biogás de las biomasas residuales priorizadas en 10.447 TJ/año, equivalentes al 8% de la energía que aportó el gas natural en el año de referencia del estudio. Es un potencial técnico, no una proyección de lo que se va a construir: lo que separa una cifra de la otra son la logística de recolección, la escala mínima de cada planta y quién pone el capital.
Preguntas frecuentes sobre biogás
¿El biogás es peligroso?
Es inflamable, como cualquier combustible gaseoso, y el metano forma mezcla explosiva con el aire dentro de un rango acotado de concentración. El manejo del riesgo no es opcional ni genérico: el diseño debe definir ventilación, detección de gas, alivio de presión y clasificación de áreas según la composición medida del gas y la norma aplicable.
¿Qué mantenimiento requiere una planta de biogás?
Monitoreo diario de pH, temperatura y producción de gas. Mantenimiento preventivo de motores y bombas. Ajustes ocasionales en la alimentación del digestor. La vida útil depende de los materiales, del mantenimiento y de la reposición de equipos: la obra civil y la membrana tienen horizontes muy distintos a los del motogenerador.
¿El biogás genera malos olores?
Al contrario. Los olores fuertes vienen de la descomposición descontrolada de efluentes a cielo abierto. Un biodigestor confina esa descomposición y captura el gas, así que el control de olores depende de mantener cerrado el circuito y de cómo se maneje el digestato a la salida.
¿Puedo vender la electricidad generada?
Sí. En Colombia, los generadores de energía renovable pueden vender excedentes a la red mediante esquemas de autogeneración a pequeña escala (AGPE) o a gran escala (AGGE), contratos bilaterales con usuarios no regulados, o participación en subastas de energía renovable. Las opciones dependen de la escala y el marco regulatorio aplicable.
¿Tiene residuos orgánicos y quiere saber cuánto biogás podrían producir?
Con datos básicos de su operación --tipo de residuo, volumen, carga orgánica-- podemos estimar la producción de biogás y evaluar si un proyecto tiene sentido económico.
