ACEITE USADO GENERADO POR MOTORES EN LA CIUDAD DE CALI. ALTERNATIVAS DE USO

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1 ACEITE USADO GENERADO POR MOTORES EN LA CIUDAD DE CALI. ALTERNATIVAS DE USO Por: María Eugenia Nuñez Licenciada en Biología y Química. Universidad Santiago de Cali Especialista en Biotecnología. Universidad de Costa Rica Maestría en Química. Universidad del Valle INTRODUCCIÓN En Colombia la protección del medio ambiente ha sido un tema de vital importancia a partir de la creación de la nueva constitución, en la cual se crearon entes para vigilar el buen manejo de los recursos naturales y la prevención de la contaminación por medio de desechos peligrosos. En la lista de los desechos peligrosos se encuentra el aceite usado de motores, el cual es un residuo altamente contaminante teniendo en cuenta que es un residuo mal desechado, afectando el medio ambiente en todas sus formas; contamina tanto las aguas subterráneas como las aguas de los ríos, afecta la permeabilidad de la tierra convirtiéndola en terrenos inservibles y las emisiones de la combustión incompleta genera dioxinas, las cuales son sustancias altamente cancerígenas. Los lubricantes son hechos por destilación bajo vacío de la fracción de fuel oil del petróleo crudo, componentes aromáticos inestables y componentes que son removidos por extracción del solvente para producir una variedad de bases de lubricantes. Los lubricantes producidos localmente tienen un 90% de bases Nafténicas y/o parafínicas producidas por Ecopetrol en un 40% o importados de Venezuela, Estados Unidos y Europa en un 60%; estos mezclados con aditivos (10%) da como resultado el lubricante. Las compañías multinacionales; junto con Terpel manejan aproximadamente el 90% del abastecimiento nacional de lubricantes para el sector industrial y automotor. Desde el marco legal existe el decreto 283 de 1960 donde se obliga a todos los sitios dedicados al cambio de aceite y filtros a destruir los envases y cambiar los filtros, de manera técnica y ambientalmente adecuada y la resolución 415 donde esta norma reglamenta la ley 430 de 1998 y define aceite usado como todo aceite industrial con base mineral sintética, que se haya vuelto inadecuada para el uso asignado inicialmente. La cantidad de aceite usado en la ciudad de Cali es estimada por medio del total de aceite lubricante nuevo vendido en la ciudad. De acuerdo con el estudio realizado por la Fundación Carvajal tomando como unidad de muestreo, las estaciones de servicio, cambiaderos de aceite, comercializadores de aceite y lavadero de carros, el 21.88% de estos regalan el aceite usado y el 78.12% lo venden para diferentes usos. 4 Revista de Subproductos Industriales de Colombia

2 Sin embargo el conocimiento sobre la disposición final que tienen las personas que venden el aceite usado en los establecimientos generadores muestra que el 38% es utilizada en plantas de producción, el 18% en la inmunización de maderas, el 2% en los Ingenios, el 2% lo utilizan para desparasitar y el 40% lo desecha al medio con los costos ambientales que ello representa. Los durante el servicio, pierden lentamente sus cualidades lubricantes, pues sufren cambios en sus propiedades físicas y químicas y la rapidez con que se degrada depende de varios factores como son: composición del aceite, del combustible, estado del motor y condiciones en las que esté operando. El contaminante más común es la presencia de agua en los lubricantes, se debe principalmente a bloques del motor rajado, en ellos el agua forma una emulsión con el aceite, aumentando excesivamente la viscosidad y contribuyendo a la precipitación de lodos; otra es cuando se produce la dilusión del aceite por combustible entonces se reduce la viscosidad, se aumenta la corrosión y el punto de inflamación aumenta, formando productos de oxidación y contaminantes insolubles, también se contamina este aceite con hollín y metales producto del desgaste del motor. La composición típica del aceite usado es una mezcla de lubricantes de diferentes tipos y sus contaminantes más usuales además del agua son los hidrocarburos livianos, productos derivados de la degradación térmica tales como, carbón, polímeros y metales como Pb, P, Ca y Zn. También se encuentran productos provenientes de los aditivos como sus polímeros sintéticos y fenoles. Durante la operación los lubricantes se hallan en presencia de aire a altas temperaturas, esto favorece la oxidación del aceite lo cuál conlleva a compuestos intermedios tales como hidroperóxidos, alcoholes, aldheidos, cetonas, ácidos, esteres, resinas y naftalenos. Tabla 1. Porcentaje de participación en el mercado de los lubricantes para motor de las petroleras de Cali. COMPAÑÍA PETROLERA PARTICIPACIÓN ESSO 31.7 TEXACO 13.7 MOBIL 22.9 SHELL 21.3 TERPEL 10.4 Fuente: Alvaro José Fajardo T. Cesar Augusto Vargas BORSI 5

3 Tabla 2. Estimación del aceite usado a partir del total de ventas de aceite lubricante nuevo en la ciudad de Cali. Aceite vendido motores a gasolina Aceite vendido incluidos motores diesel (en galones). (en galones). Mobil Mobil Esso Esso Texaco Texaco Terpel Terpel Shell Shell Otros Otros Total Total Porcentaje teórico Porcentaje teórico de recuperación 65% de recuperación 65% Cantidad recuperable Cantidad recuperable anualmente anualmente Total recuperable Total recuperable mensualmente mensualmente Fuente: Alvaro José Fajardo T. Cesar Augusto Vargas R. Del anterior cuadro se concluye que la cantidad de aceite usado que se puede recolectar mensualmente asciende a ,47 galones de motor a gasolina y ,73 galones de aceite usado incluyendo motores a gasolina y motores diesel. De la cantidad de aceite usado recuperable mensualmente la fracción del mercado a la cual se puede tener acceso con las facilidades actuales y la capacidad actual de recolección podría llegar a galones mensuales. Para establecer una propuesta y llevar a cabo la recolección del aceite usado en la ciudad de Cali, se establecen tres alternativas, estas se evalúan con base en la capacidad de recolección del sistema, las necesidades técnicas para poder tener esa capacidad de recolección, las necesidades técnicas para limpieza y control de calidad del aceite usado. Para establecer las necesidades logísticas para la propuesta se evalúan 2 parámetros: la cantidad total que se produce en la ciudad de Cali y la cantidad de aceite que necesita la alternativa escogida. Al tomar el primer parámetro, se debe establecer un sistema de recolección capaz de recoger galones al mes, esto da un promedio de galones diarios de recolección. Este valor se trae del calculo, a partir del total de aceite vendido en la ciudad de Cali en el año 1999 Los métodos de recolección del aceite usado podrían ser: Recolección por medio de las empresas públicas Creación de una empresa recolectora Utilización de un operador logístico Creación de centros de acopio Los diferentes métodos tienen un denominador común y requieren del mismo proceso logístico, la diferencia estaría en las inversiones a realizar. 6 Revista de Subproductos Industriales de Colombia

4 Para la limpieza y almacenamiento del aceite usado se tendrían 3 fases: Remoción de partículas ajenas al aceite, esta se llevará a cabo por medio de mallas de diferentes calibres. Decantación donde se remueve el agua y los lodos. Filtrado por dos etapas; la primera cuando el aceite es bombeado a los tanques de almacenamiento y la segunda cuando el aceite es bombeado al vehículo que lo va a transportar al sitio donde va a ser utilizado. Para esta fase se requiere de un estanque con 4 comportamientos, dos para limpieza inicial y 2 para la decantación. Como resultado de esta limpieza queda, agua, lodos, grasas y otros residuos. 2. ALTERNATIVAS DE DISPOSICIÓN DE LOS ACEITES USADOS En Europa y en Estados Unidos existe una alta conscientización de las personas que trabajan con de desperdicio pues este en un desecho peligroso altamente contaminante, es en estos países donde se han desarrollado diferentes procesos para la adecuada disposición de los usados.. Estos canales son la utilización de aceite usado como combustible, el refinamiento de los usados y la bioremediación. En todos los canales de disposición, los valores económicos y caloríficas de los usados son recuperados a diferentes grados. El reproceso o re-refinamiento es un tratamiento que se le hace al aceite usado para remover los contaminantes y residuos indeseables que pueda haber debido el proceso de recolección. En Europa se siguen reemplazando al 50% de los combustibles tradicionales por las mezclas de usados combinado con otros constituyentes orgánicos o combustible líquido secundario (SLF); siendo su mayor aplicación en la quema de los hornos de clinker para la producción de cemento. Estudios realizados en cementeras muestran que cuando son quemados combustibles alternativos en lugar de combustibles convencionales no hay incrementos significativos de las emisiones de partículas, componentes orgánicos, cloruros de hidrogeno u otros contaminantes. La naturaleza alcalina de la materia prima existente en la producción de cemento actúa como trampa para los óxidos de azufre, nitrógeno y cloruro de hidrógeno, reduciendo entonces las emisiones atmosféricas de estos gases. Las cenizas resultantes de los materiales incombustibles como los metales pesados contenidos en el aceite usado son atrapados por el clinker y las fugas de estos metales son muy bajos. Otra alternativa en la quema del aceite usado para calentamiento de espacios cerrados.en esta alternativa el aceite usado es utilizado principalmente en el sitio de recolección por lo cual no hay que transportarlo a lugares remotos, este aceite es utilizado en un quemador especialmente diseñado para trabajar con este aceite y generar calor para cuartos como garajes o talleres. El principal problema en que es generado en calentadores y las emisiones de ellas contienen metales volátiles. El metal que más preocupa es el plomo, por sus efectos en la salud, además el costo de un quemador es de aproximadamente US$8.000 en Estados Unidos, por lo que esta alternativa seria poco viable en nuestro medio. El aceite usado también puede ser utilizado como combustible en quemadores para secar piedra caliza para la manufactura de materiales agregados para carreteras. Se puede mezclar con fuel oil teniendo en cuenta que el contenido de cenizas no pase del 0.1% y estar sujeto a una especificación sobre el rango de viscosidad. BORSI 7

5 En el proceso Vaxon que consiste en una serie de evaporadores a vació seguido por un tratamiento químico de los destiladores obtenidos, es importante pues puede ser extendido para crear bases de aceite refinados. En el proceso trailblazer se realiza una destilación al vacío de los, este proceso permite convertir los usados en un valioso combustibles que pueden ser quemado sin emisiones atmosféricas dañinas. El rendimiento de aceite libre de cenizas con este proceso es del 80%. Figura 1. Proceso Trailblazer Hidrocarburos ligeros y agua Hidrocarburos ligeros Aceite usado Combustibles destilados Asfalto modificado El re- refinamiento de usados, fue introducido en 1930, con un incremento significativo durante la segunda guerra mundial y se incrementó a finales de los 70 s. Actualmente en el mundo hay 400 empresas de re-refinamiento, con una capacidad de 1800 KT/año. Muchas tecnologías han sido desarrolladas en el campo del re-refinamiento, estas alternativas son muy costosas y necesitan gran cantidad de aceite usado por lo que aplicaría para países grandes y muy industrializados. Las técnicas para re refinamiento mas usados son: Proceso ácido/arcilla, proceso de destilación /arcilla; proceso PDA (desasfaltamiento térmico), proceso interline, evaporador de película delgada (TFE) y proceso de hidrotratamiento proceso térmico (TDA) entre otros. 8 Revista de Subproductos Industriales de Colombia

6 Cuadro 1 Matriz de Evaluación de las Alternativas CRITERIOS/ VIABILIDAD NIVEL CANTIDAD INVERSIÓN TIPO DE PARA LA ECOLÓGICA TECNOLÓGICO DE ACEITE ACEITE DISPOSICIÓN Quema en BAJO US$ todos, horno de menos con cementera aditivos dieléctricos Calentamiento MEDIO US$8.000 todos, espacios menos con cerrados aditivos dieléctricos Agregados BAJO US$ todos, para menos con carreteras aditivos dieléctricos Mezclado BAJO BAJA todos, con fuel-oil (LIMPIEZA) menos con aditivos dieléctricos Proceso vaxón ALTO todo tipo de Proceso ALTO todo tipo de trailblazer Proceso ALTO todo tipo de ácido/arcilla Procesos ALTO US$ todo tipo de de refinación Bio- ALTO US$ todo tipo de remediación 3. ALTERNATIVAS POSIBLES EN NUESTRA REGIÓN Las alternativas seleccionadas son: Utilización del aceite usado como combustible en la producción de cemento y la biore- mediación del aceite usado. En este artículo mencionaremos la alternativa para la producción en cemento. La industria del cemento ha contribuido al bienestar de la sociedad por muchas generaciones, sin embargo altas inversiones y los largos períodos de retorno de la inversión para las modificaciones de los procesos hacen que la industria del cemento sea muy cuidadosa en seleccionar y desarrollar nuevas tecnologías. La industria del cemento es una de las que mayores esfuerzos ha realizado para afinar sus tecnologías y con ello acabar con el impacto medio ambiental de sus procesos. En el consumo de energía específica para la producción de clinker ha reducido aproximadamente el 30% desde Esta reducción en los requerimientos de energía primaria es equivalente aproximadamente a 11 millones de toneladas de carbón por año con sus correspondientes beneficios en la reducción de emisiones de CO uso de combustibles alternativos. 2, NO X, y SO 2. A esto ha contribuido el BORSI 9

7 El uso de aceite usado como un combustible en el proceso de producción de clinker, maximiza la recuperación de energía, la parte no combustible se combina dentro de todo el proceso y termina siendo parte de la materia prima entre ellas están los metales pesados, los cuales son los principales contaminantes. Los hornos de cemento tienen varias características que los convierten en instalaciones ideales donde los pueden ser valorados y generados sin riesgo. Estas características son: altas temperaturas, largo tiempo de residencia, atmósfera oxidante, alta inercia térmica, ambiente alcalino, retención de cenizas en el clinker, necesidad continua de combustible. La capacidad calorífica del aceite es aproximadamente de 8500 kcal/kg y el carbón utilizado en el Valle es de 6700 kcal/kg lo que implicaría que la utilización del aceite podría generar un ahorro en la operación del horno de clinker si la relación peso/kcal es menor en el aceite usado que en el carbón. Para la producción de 1kg de clinker se necesita 1500 kcal, por lo tanto si tenemos en cuenta que la capacidad calorífica del carbón es de 6799 kcal/kg, se necesitan 0,23 kg carbón /kg clinker. Si consideramos que la producción diaria es de 3950 toneladas de clinker la necesidad de carbón diario sería de toneladas lo cuál implicaría un uso de Mega calorías por día. Teniendo en cuenta la gravedad del aceite, su densidad, su capacidad calorífica; la cantidad de galones de aceite usado que se requerirían sería de galones diarios. Este valor es imposible de conseguir dado que esta cantidad es aproximadamente la misma cantidad de aceite que se vende nuevo en un mes en la ciudad de Cali. Esto nos lleva a pensar que se puede combinar el combustible actual con el aceite usado. Cuadro 2. Cantidad de aceite requerido Porcentaje de 100% de Utilización 60% de Utilización 40% de Utilización Remplazo 10% Gal/Día Gal/Día 8622 Gal/Día 5% Gal/Día 6466 Gal/Día 4310 Gal/Día 2% 4310 Gal/Día 2586 Gal/Día 1724 Gal/Día Fuente: Alvaro José Fajardo T. Cesar Augusto Vargas Como se puede ver en el cuadro anterior existen diferentes porcentajes de reemplazo del combustible actual (carbón) que puede ser reemplazado por aceite usado. Este porcentaje de aceite usado varia entre un 2 y un 10%, ya que con estos valores no se tienen que hacer cambios en la materia prima para la producción de clinker. En el análisis técnico, se tendrían en cuenta la capacidad, la logística de localización del proyecto, el proceso, los factores técnicos y el diseño de planta. En cuanto a capacidad se utilizaría todo el aceite que de acuerdo a investigaciones están dispuestos a dar los sitios estratégicos, la logística de recolección al aceite usado y su respectiva adecuación para poder ser quemado se llevará a cabo por medio del out sorcing en cabeza de un operador logístico; el proceso de recolección se realizaría por medio de velocidades adecuadas para el transporte de este residuo. Una vez recogido se traslada a un centro de acopio donde será limpiado y adecuado para ser quemado. Después de hacer los diferentes controles de calidad se certifican por medio de un laboratorio autorizado, donde se verifica cantidad del agua y capacidad calorífica. El aceite certificado se trasladaría a la planta de cemento, donde es almacenado en un nuevo tanque dispuesto desde donde va a ser transportado por medio de bombas y ductería a otro tanque, en este segundo tanque el aceite usado es dosificado y llevado al quemador de doble vía para empezar a ser generado con todos los beneficios actualmente mencionados. 10 Revista de Subproductos Industriales de Colombia

8 REFERENCIAS CEMBUREAU, Alternative fuels in cement manufacture, Bruselas, FAJARDO T, Alvaro José; Vargas R.Cesar Augusto. Diseño de dos alternativas para la disposición apropiada del aceite usado generado por motores en la ciudad de Cali, 2000, Trabajo de grado. Pontificia Universidad Javeriana. Facultad de Ingeniería Industrial. CONCAWE, Disposal of used engine oils. DEPARTMENT OF STATE OF PENSILVANIA, Used Oil Recovery Homepage, FINA M, Angela María; Reyes C. María Teresa. Estudio para el montaje de una empresa recicladora de aceite automotriz usado. Cali, 1991, Vol.1. Trabajo de grado (Ingeniero Industrial) Pontificia Universidad Javeriana. Facultad de Ingeniería Industrial. INTERLINE, Base oil refining lubricants, re-refining of used oil, BORSI 11

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