El biogás en EDAR (estaciones depuradoras de aguas residuales) es la oportunidad operativa más infrautilizada del tratamiento de aguas residuales en España. La mayoría de plantas con digestor anaerobio de lodos digieren solo lodos primarios y secundarios, cuando podrían producir bastante más biogás codigiriendo con fracciones orgánicas de los residuos sólidos urbanos (FORSU).
La codigestión bien gestionada eleva la producción de biogás con un aumento pequeño del fango deshidratado a gestionar, porque la FORSU se degrada mucho más que el lodo, y mejora la trazabilidad del digestato como subproducto valorizable.
La pregunta operativa no es si la codigestión funciona, sino cómo se diseña sin comprometer la calidad del efluente ni la línea de fangos.
La producción de biogás en EDAR es uno de los casos de uso más maduros de la digestión anaerobia industrial: lleva décadas operándose y forma parte estándar del diseño de plantas medianas y grandes.
Pero la curva de aprendizaje del sector se ha quedado en el primer escalón: digerir solo el fango interno y aceptar el biogás generado como subproducto del tratamiento de lodos.
El segundo escalón, donde está el valor real, es operar la digestión anaerobia como una unidad de negocio: maximizar la producción de biogás por codigestión, controlar el coste de gestión final del fango deshidratado y monetizar el digestato según normativa.
Este artículo describe qué cambia entre los lodos primarios y secundarios, por qué la codigestión con FORSU es el escalón con mayor retorno, qué hay que vigilar en la calidad del digestato y cuándo el pretratamiento térmico empieza a compensar económicamente.
Qué cambia el biogás en EDAR respecto al biogás agroindustrial
La digestión anaerobia en una EDAR comparte la bioquímica con la agroindustrial, pero opera bajo restricciones contractuales y normativas muy distintas. Tres diferencias estructurales lo explican:
- El objetivo primario no es el biogás: es el cumplimiento del vertido del efluente al cauce receptor. El biogás es un subproducto del tratamiento de fangos. Cualquier decisión sobre el digestor debe garantizar que la línea de fangos no se desestabiliza, porque los retornos del digestor (sobrenadante, deshidratado del lodo digerido) vuelven a cabecera de la EDAR y afectan al vertido.
- El sustrato es endógeno y muy estable: el lodo primario y el secundario tienen composición predecible y caudal constante, ligado al caudal de agua tratada. Eso facilita el control operativo, pero limita el techo de producción: el potencial de producción de metano (BMP) de los lodos es relativamente bajo (150-350 NmL CH₄/g SV) comparado con sustratos energéticos como los ensilados (290-340) o las grasas y aceites (FOG), que llegan a 800-1.000.
- La codigestión es opcional y altamente rentable: una EDAR con capacidad de digestión sobredimensionada (caso muy frecuente en plantas diseñadas antes de la optimización del primario) puede aceptar sustratos externos a coste de gestión, generando dos ingresos simultáneos: la tarifa de tratamiento del residuo entrante y el biogás adicional producido.
Codigestión EDAR + FORSU: el caso de mayor retorno
La codigestión de lodos de EDAR con FORSU (fracción orgánica de residuos sólidos urbanos) es, en términos económicos, el caso de uso del biogás con mejor TCO del sector.
Tres efectos se acumulan:
- El BMP medio de la dieta sube: la FORSU tiene 350-500 NmL CH₄/g SV frente a los 150-350 de los lodos.
- La planta absorbe más volumen, aprovechando capacidad ociosa del digestor.
- La FORSU es más biodegradable que los lodos: aporta mucho biogás y relativamente poco fango deshidratado a gestionar.
La condición crítica para que funcione es la estabilidad de la entrada. La FORSU recibida debe estar previamente pretratada (separación de impropios, trituración, homogeneización) y caracterizada por lote.
Si la EDAR recibe FORSU con plásticos, vidrios o metales no separados, los problemas mecánicos en bombas, intercambiadores y agitadores anulan el retorno económico.
La regla operativa: la EDAR no debe convertirse en planta de pretratamiento de residuos, sino recibir un sustrato ya acondicionado.
Y antes de fijar la fracción de FORSU conviene validarla en laboratorio. El BMP de la FORSU dice cuánto potencial tiene, pero es un ensayo en discontinuo (batch), en condiciones ideales y con una sola carga. El ensayo en semicontinuo alimenta un reactor de laboratorio en continuo durante semanas, con la carga y el tiempo de retención del digestor real, y revela la cinética, la tolerancia a la carga, las inhibiciones y el tiempo de aclimatación. En una EDAR eso es especialmente valioso, porque permite anticipar el efecto sobre los retornos a cabecera antes de tocar la planta.
Ratio típica de codigestión EDAR + FORSU
La fracción de FORSU en la mezcla suele situarse entre el 10 y el 25 % sobre SV totales alimentados al digestor.
Por debajo del 10 % el efecto económico es marginal. Por encima del 25 % aumenta el riesgo de desestabilización (acumulación de propiónico, picos de amonio si la FORSU contiene mucha fracción proteica) y se complica la gestión de los retornos a cabecera.
Como orientación, el punto óptimo operativo y económico suele situarse en un 15-20 % de FORSU sobre SV en la mayoría de plantas medianas y grandes.
Reducción de SV y disposición final del fango
El coste de gestión final del fango deshidratado es uno de los OPEX más altos de una EDAR mediana, con valores típicos entre 40 y 90 €/t de fango húmedo según destino: valorización agrícola, compostaje externo o vertedero.
Cada punto porcentual de eliminación de SV adicional en el digestor se traduce en menos fango deshidratado producido.
Ese ahorro llega por mejorar la degradación del propio lodo (temperatura, tiempo de retención, pretratamientos), no por la codigestión: la FORSU añade biogás, pero también aporta sólidos propios, así que el fango deshidratado total sube ligeramente.
En cifras: para una planta que gestiona 8.000 t/año de fango deshidratado a 65 €/t, cada 1 % menos de fango supone unos 5.200 € al año solo en disposición final.
Calidad del digestato y limitaciones agronómicas
El digestato (el lodo digerido; tras la deshidratación, su fracción sólida es el fango que se valoriza en suelo) puede valorizarse agronómicamente como enmienda orgánica, pero su uso agrario se rige por el Real Decreto 1310/1990, sobre utilización de los lodos de depuración en el sector agrario, cuyos límites de metales pesados remiten desde 2024 al anexo IV del Real Decreto 1051/2022, de nutrición sostenible en los suelos agrarios. El Reglamento (UE) 2019/1009 de productos fertilizantes excluye los lodos de depuradora, así que este digestato no puede comercializarse como fertilizante UE.
La calidad agronómica del digestato de una EDAR codigestora depende críticamente de la calidad de los sustratos externos aceptados.
| Parámetro | Límite legal o referencia | Riesgo principal |
|---|---|---|
| Cd (cadmio) | ≤ 10 mg/kg MS (límite legal) | Sustratos industriales no caracterizados |
| Pb (plomo) | ≤ 750 mg/kg MS (límite legal) | FORSU con impropios metálicos |
| Hg (mercurio) | ≤ 10 mg/kg MS (límite legal) | Cribado deficiente |
| Patógenos (E. coli) | Sin límite legal para lodo digerido (referencia de producto fertilizante: < 1.000 por g de producto) | Digestión incompleta o pretratamiento térmico ausente |
| Salmonella | Sin límite legal para lodo digerido (referencia de producto fertilizante: ausente en 25 g) | Digestión mesofílica sin higienización |
| Impropios (plásticos) | Sin límite legal para el lodo (referencia de digestato fertilizante UE: ≤ 3 g/kg MS de vidrio, metal o plástico > 2 mm) | FORSU mal cribada en origen |
Pretratamientos térmicos: cuándo compensan
Los pretratamientos térmicos (THP, Thermal Hydrolysis Process, con tecnologías comerciales tipo CAMBI, Exelys o BIOTHELYS) someten el lodo a hidrólisis térmica a unos 140-165 °C y 6-8 bar antes de entrar al digestor.
El efecto bioquímico es doble:
- Solubilización de la materia orgánica difícilmente biodegradable, sobre todo del lodo secundario, rico en biomasa con paredes celulares resistentes.
- Higienización del lodo, que sale prácticamente libre de patógenos.
El resultado operativo es un aumento de la producción de biogás (los fabricantes hablan de hasta un 50 %) y un digestato higienizado, aunque su uso agrario sigue sujeto a los límites de metales y a los plazos de aplicación del RD 1310/1990.
El THP suele reservarse para plantas grandes, por dos razones: el CAPEX es alto (varios millones de euros) y el OPEX térmico requiere economía de escala para que el biogás extra compense la energía consumida.
Para plantas medianas el ROI suele ser marginal, salvo que existan condicionantes adicionales (destino agronómico exigente, costes elevados de disposición final). En plantas pequeñas, el THP raramente compensa.
Caso ilustrativo: EDAR de 150.000 hab-eq con codigestión FORSU
Cifras calculadas a partir de valores típicos de la literatura técnica; no corresponden a una planta concreta.
EDAR de 150.000 hab-eq con dos digestores mesófilos (38 °C) y 22 días de tiempo de retención hidráulico. Digestión exclusiva de fango mixto (60 % primario, 40 % secundario espesado): unos 10.500 kg de materia seca al día, con un 75 % de sólidos volátiles. Con una eliminación de SV del 41 %, la planta produce unos 2.900 m³ de biogás al día (19 L por hab-eq y día) y unas 12.100 t/año de fango deshidratado al 22 % de sequedad.
Intervención: incorporación de FORSU pretratada
Acuerdo con una planta de tratamiento mecánico-biológico (TMB) cercana para recibir FORSU pretratada, con separación de impropios y trituración previa.
Aumento gradual del 5 % al 18 % de los sólidos volátiles totales alimentados durante 16 semanas, con seguimiento reforzado de FOS/TAC, AGV individuales (especialmente propiónico), amonio total y calidad del sobrenadante. Al 18 %, la FORSU aporta unos 1.700 kg de SV al día y el tiempo de retención baja de 22 a unos 21 días.
Resultado en régimen estable
Producción de biogás: 2.900 → 3.900 m³/día (+35 %).
Eliminación de SV del conjunto: 41 % → 47 % (+6 puntos).
Fango deshidratado anual: 12.100 → 13.200 t (+9 %). La FORSU se degrada mejor que el fango, pero añade sólidos al digestor: la masa final que hay que gestionar sube ligeramente.
Preguntas frecuentes sobre biogás en EDAR
¿Cuánto biogás produce un lodo de EDAR?
El BMP típico del lodo primario se sitúa entre 250 y 350 NmL CH₄/g SV; el del lodo secundario espesado, entre 150 y 250 NmL CH₄/g SV, más bajo por la mayor resistencia de las paredes celulares de la biomasa.
En operación industrial, la productividad específica real queda por debajo del BMP teórico, condicionada por el TRH del digestor y la composición de la mezcla; ese porcentaje real es justo lo que mide un ensayo en semicontinuo, y no un BMP. La codigestión con FORSU puede elevar de forma notable la productividad media de la dieta.
¿Qué tipo de FORSU es codigestible con lodos de EDAR?
La FORSU adecuada debe estar previamente pretratada en una planta TMB o de selección: separación de impropios (plásticos, vidrios, metales), trituración a tamaño < 12 mm y homogeneización.
Recibir FORSU sin pretratar en la EDAR no compensa: los problemas mecánicos en bombas, intercambiadores y agitadores anulan el retorno económico. La caracterización mínima debe incluir SV, ratio C/N, contenido de impropios y ausencia de patógenos críticos.
¿Cómo afecta la codigestión al digestato y a su uso agronómico?
La codigestión con FORSU puede mejorar el contenido en nutrientes (N, P, K) del digestato, pero también empeorar su calidad si la FORSU aporta metales pesados o impropios no separables.
El uso agrario del lodo digerido se rige por el RD 1310/1990, con límites de metales pesados (Cd, Pb, Hg, entre otros) que remiten al anexo IV del RD 1051/2022; el Reglamento UE 2019/1009 excluye los lodos de depuradora. La trazabilidad analítica del digestato es crítica: caracterización por lote, no solo trimestral.
¿Cuándo compensa un pretratamiento térmico tipo CAMBI o Exelys?
Generalmente en plantas grandes, por el alto CAPEX requerido y la necesidad de economía de escala para amortizar el OPEX térmico.
En plantas medianas el ROI suele ser marginal, salvo que existan condicionantes adicionales, como un destino agronómico que exija lodo higienizado o costes elevados de disposición final del fango. En plantas pequeñas raramente compensa.
¿Cómo se valida la entrada de FORSU sin arriesgar la línea de fangos?
Con un ensayo en semicontinuo previo. En una EDAR el riesgo no es solo el digestor: los retornos del digestor vuelven a cabecera y pueden comprometer el vertido, así que la prueba de ensayo y error en planta sale cara.
Un reactor de laboratorio alimentado en continuo durante semanas, con la fracción de FORSU prevista y el TRH real, muestra de antemano hasta qué porcentaje aguanta el sistema, cuánto amonio se acumula y cuántas semanas necesita el consorcio para aclimatarse. El BMP no da esa información: es un ensayo en discontinuo que mide el potencial máximo en condiciones ideales.
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Referencias y normativa
Mehariya, S. et al. (2018). Co-digestion of food waste and sewage sludge for methane production: Current status and perspective. Bioresource Technology, 265, 519-531.
Nghiem, L.D., Koch, K., Bolzonella, D. y Drewes, J.E. (2017). Full scale co-digestion of wastewater sludge and food waste: Bottlenecks and possibilities. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 72, 354-362.
Real Decreto 1051/2022, de 27 de diciembre, por el que se establecen normas para la nutrición sostenible en los suelos agrarios.
Real Decreto 1310/1990, de 29 de octubre, por el que se regula la utilización de los lodos de depuración en el sector agrario.
Reglamento (UE) 2019/1009 sobre productos fertilizantes de la UE.