Paper Ave.docx

DESDE EL ACEITE LUBRICANTE USADO DE MOTOR HASTA SU REUTILIZACIÓN COMO POSIBLE ALTERNATIVA ENERGÉTICA RESUMEN ANALITICO: Según el último censo del RUNT actualmente en Colombia circulan un promedio de 14.3 millones de automotores (REGISTRO ÚNICO NACIONAL DEL TRANSITO, 2018) que producen 39.6 millones de galones de aceites lubricantes usados anualmente de los cuales solo el 38% tiene una disposición final adecuada, lo que conlleva a efectos a largo plazo sobre el medio ambiente, problemas de orden público y la salud de la sociedad en general. Una de las consecuencias generadas por la no reutilización o vertimiento incontrolado de este tipo de desechos es la contaminación en las fuentes hídricas ya que un litro de aceite lubricante usado puede contaminar mil litros de agua impactando en la vida aerobia que habita estos ecosistemas (Muñoz Ciro , Montoya Escobar, & Muñoz Rivera, 2017). Sin embargo, si el lubricante residual tiene un manejo adecuado puede ser un recurso muy valioso, debido a su composición química (Parafinas) que pueden ser reutilizadas energéticamente. Visualizando esta problemática desde el centro de tecnologías del transporte (CTT) se plantea una investigación que tiene como finalidad recuperar esa base parafinita del aceite evaluando la utilización de ácido sulfúrico en diferentes concentraciones (5, 10, 15%), torres de adsorción utilizando medios filtrantes como ilmenita, gravilla y carbón activado y bacterias sulfato reductoras en contacto directo con el aceite a diferentes concentraciones (25,50 y 75%). En los resultados obtenidos se puede visualizar reducciones en los contenidos de metales pesados de hasta un 87% y el mejoramiento de características oxidativas del aceite de hasta un 97%. ANALYTICAL SUMMARY: According to the latest RUNT census, an average of 14.3 million vehicles are currently circulating in Colombia (SINGLE NATIONAL REGISTER OF TRANSIT, 2018), which produces 39.6 million gallons of used lubricating oils annually, of which only 38% have adequate final disposal. which leads to long-term effects on the environment, problems of *Lozano, Daniel1; Páez, Adriana2; Cuesta, Diana3, Valdiri, David4 . 1SENA-Centro de tecnologías del transporte, Tecnologías y Sistemas de Transporte: Semillero de Investigación (CTT)2Fundación Universidad América, Investigación en energías alternativas (FUA), 3

Fundación Universidad América, Investigación en energías alternativas (FUA), 4 Fundación Universidad América, Investigación en energías alternativas (FUA) Correo electrónico de contacto: [email protected]

public order and the health of society in general. One of the consequences generated by the nonreuse or uncontrolled dumping of this type of waste is contamination in water sources since one liter of used lubricating oil can contaminate a thousand liters of water impacting the aerobic life that inhabits these ecosystems (Muñoz Ciro , Montoya Escobar, & Muñoz Rivera, 2017). However, if the residual lubricant is properly handled it can be a very valuable resource, due to its chemical composition (paraffins) that can be reused energetically. Visualizing this problem from the transport technology center (CTT), a research is proposed that aims to recover this parafinite base of oil by evaluating the use of sulfuric acid in different concentrations (5, 10, 15%), adsorption towers using means Filters such as ilmenite, gravel and activated carbon and reducing sulphate bacteria in direct contact with the oil at different concentrations (25.50 and 75%). In the results obtained, reductions in the heavy metal content of up to 87% can be seen and the oxidation characteristics of the oil can be improved up to 97%. Palabras claves: Aceites lubricantes usados, Bacterias sulfato-reductoras, acidificación, adsorción, reutilización de residuos peligrosos, eficiencia energética. Introducción: Los aceites lubricantes son sustancias líquidas derivadas del petróleo, compuestas en su mayoría por hidrocarburos, que se utilizan para proteger contra la corrosión, evitar la fricción entre piezas, entre otras aplicaciones. Estos aceites lubricantes se componen de dos partes fundamentales: aceite base y aditivos. Los aceites base, están compuestos entre un 75% y 85% por hidrocarburos, estos dan al aceite su carácter lubricante y pueden ser de tipo mineral cuando se obtienen del petróleo, sintéticos si se producen a partir de procesos de síntesis química y semi-sintéticos cuando son una mezcla de mineral y sintético. Y los aditivos, que son sustancias químicas adicionadas al aceite en un porcentaje de entre 15% a 25% en volumen, permiten aumentar la eficiencia, el rendimiento y la vida útil del aceite lubricante (MINISTERIO DE AMBIENTE Y DESARROLLO SOSTENIBLE, 2014). Con el paso del tiempo y el constante uso del aceite, el aceite va acumulando contaminantes que se degradan haciendo que pierda sus características originales, por lo cual se hace necesaria la sustitución por aceites nuevos, lo que conlleva a la generación de residuos conocidos como aceite usado. Estos aceites usados provienen del uso de aceite sintético, líquido de transmisión, aceite de motor, aceite de refrigeración, líquidos hidráulicos industriales y en general aceites de procesos

industriales (MINISTERIO DE AMBIENTE Y DESARROLLO SOSTENIBLE, 2003). Las características comúnmente evaluadas que presentan los aceites usados se muestran en la Tabla 1 Propiedad Viscosidad a 40°C, SSU Gravedad a 15.6°C, API Peso específico a 15,6°C Agua, %vol. Insolubles en benceno, %peso Solubles en gasolina, %vol. Punto de ignición, °C Potencia calorífica, MJ/Kg

Automotor 97 – 120 19 – 22 0.9396 – 0.8692 0.2 – 33.8 0.1 – 4.2 0.56 – 33.3 78 - 220 31.560 – 44.880

Tabla 1. Propiedades típicas de un aceite lubricante usado del sector automotor. En Colombia se estima que se generan un total de 39.6 millones de galones de aceites lubricantes usados anualmente de los cuales el 62% no se conoce su disposición final lo cual crea una serie de impactos negativos en aspectos como el medio ambiente, la salud y el orden público. A continuación se explica cada uno de estos impactos (Muñoz Ciro , Montoya Escobar, & Muñoz Rivera, 2017). 

Impacto ambiental. Los aceites lubricantes usados son considerados peligrosos debido a su baja biodegradabilidad y toxicidad. Su inadecuada disposición genera contaminación hídrica, contaminación atmosférica por la combustión deficiente de los aceites y contaminación de los suelos por su afectación sobre la permeabilidad de la tierra. En el agua el proceso de biodegradación y disolución de los aceites puede tardar entre 10 y 15 años para su eliminación. Los aceites forman en el agua finas películas impermeables que separan las fases entre el aire y el agua, impidiendo que el oxígeno contenido en la atmosfera se disuelva en el cuerpo hídrico, afectando el desarrollo de la vida acuática, pues provoca la muerte de organismos aerobios. Igualmente, al diluirse el aceite en el agua se extienden los productos tóxicos que contienen generando así una intoxicación directa o indirecta de organismos que puedan ingerir el agua contaminada. Se ha demostrado que 1L de aceite contamina 1.000 litros de agua.

A la contaminación de fuentes hídricas se suma la contaminación de suelos, ya que la lenta degradación de los hidrocarburos saturados contenidos en aceites usados, al igual que en el

agua, genera una película impermeable que impide el normal desarrollo de la actividad biológica y química del suelo destruyendo la vegetación y por lo tanto la fertilidad del suelo. El impacto en el aire es generado por la incineración de aceites usados, en donde la combustión es el principal método de eliminación de estos aceites. Por otra parte, los aceites usados son mezclados con combustible u otros aceites en concentraciones mayores que las permitidas y son utilizadas como combustibles para hornos y calderas. La quema inadecuada es altamente nociva ya que la incineración de 5L de aceite usado puede provocar la contaminación del aire que respira una persona en 3 años. 

Impactos en la salud: En Colombia se generan el promedio 10.527 muertes relacionadas con la contaminación del aire. Su impacto radica en la concentración de material particulado con tamaño menor a 2,5 micras, en donde este microscópico material es nocivo para la salud, puesto que el organismo no tiene la capacidad de evitar que estas micropartículas llegue directamente a los pulmones y al torrente sanguíneo. Entre los efectos conocidos de los componentes de los aceites usados está el asma, la bronquitis, efectos tóxicos en los riñones y los pulmones, así como efectos cancerígenos.



Impacto legal: En Colombia, aproximadamente el 30% de los aceites lubricantes que se comercializan son fraudulentos y provienen del reúso, sin prácticamente ningún tratamiento, dado que son más económicos haciéndolos atractivos al consumidor. Sin embargo, el uso de esos aceites falsificados se traduce en emisiones nocivas para la salud y en pérdida de la vida útil de los motores. Adicionalmente, dadas las características de viscosidad y color oscuro los aceites usados facilitan el uso de este como medio de mezcla para ocultar, transportar y disponer ilegalmente residuos líquidos tóxicos o peligrosos. Otro uso ilegal de los aceites usados de motor es en actividades del narcotráfico para la producción de pasta de coca, lo que conlleva a consecuencias sociales y de seguridad pública.

Otra problemática muy relacionada es la dependencia energética de fuentes no renovables como los combustibles fósiles tales como el crudo, el petróleo y el gas, los cuales constituyen aproximadamente el 85% de la canasta energética utilizados para suplir la demanda energética a nivel mundial [1] y nacional genera una serie de implicaciones que corresponden a: primero la disminución de los recursos naturales no renovables, segundo generar una dependencia energética al no contar con los recursos naturales suficientes que satisfagan la demanda energética interna de

cada país y por último pero no menos importante contribuir a la disminución de los gases efecto invernadero (GEI) generados por los procesos de combustión de las fuentes fósiles antes mencionadas. Los impactos mencionados se reflejan en la obtención de energía, el desarrollo económico y tecnológico de Colombia; principalmente del sector transporte que se cataloga como el principal consumidor de energía con una participación del 40.32% (H. G, Orantes Calleja, Gonzales Herrera, & Ruiz, 2016) de la energía total consumida; utilizando como principal fuente energética el petróleo y sus derivados (gasolina extra y corriente 39.76%, ACPM 37.63%, Kerosene y jet fuel 9.65% y fuel oíl 1.37%) (ASOCIACIÓN COLOMBIANA DEL PETROLEO, 2016). Como consecuencia de la utilización de combustibles fósiles para la generación de energía, el sector transporte tiene una contribución respecto a la emisión de GEI de un valor de 72.5 Mt) . Una alternativa para mitigar los efectos negativos que se generan por el uso excesivo de las fuentes fósiles además de contribuir con la generación de conocimiento y tecnología para afrontar las nuevas tecnologías mundiales que se derivan de estas problemáticas es la reutilización de residuos con un alto potencial energético como lo es el caso de los aceites lubricantes usados que al ser tratados correctamente pueden aprovecharse como un combustible alternativo o una base para la formulación de nuevos lubricantes. El desarrollo del proyecto está dividido en tres etapas las cuales son; (1) Recolección y muestreo inicial del aceite lubricante usado; (2) Tratamiento físico y químico a partir del método acidoarcilla y adsorción por medio de torres de Ilmenita, gravilla y carbón activado (3) Tratamiento Biológico a partir de Bacterias sulfato reductoras. La recolección del aceite lubricante usado se realizó en el centro de tecnologías del transporte (CTT) en la ciudad de Bogotá, finalizada su recolección estos son llevados a los laboratorios de Biotecnología y Nanotecnología de Tecnoparque nodo Bogotá para la ejecución de los procesos de tratamiento debido a que cuentan con los equipos e instalaciones para su realización. Se envía una muestra de 500 ml del aceite recolectado al laboratorio de SGS Colombia para identificar parámetros de Oxidación, Agua, Nitratos, volátiles y Hollín por medio de la norma ASTM E 2412. La segunda etapa se realizó a partir de una filtración inicial en donde se busca remover contaminantes solidos gruesos por medio de un sistema compuesto por un embudo Buhner, matraz kitasato de 500 ml, papel filtro de celulosa y una bomba de vacío de 0,78 atm. El siguiente paso es el calentamiento de la muestra para la reducción de agua y volátiles a una temperatura de 170 °C

durante 15 minutos en una plancha de calentamiento, la muestra se deja enfriar hasta los 40-45°C y se adiciona el ácido al 10 % v/v y se mezcla durante 20 minutos. El aceite se deja sedimentar por 24 horas y se filtra luego se neutraliza para ajustar el pH adicionándole 4% en peso del aceite de cal hidratada y se agita durante 10 minutos para finalmente dejarlo sedimentar durante 24 horas (Stan, Andreescu, & Toma, 2018) y se filtran las impurezas residuales. Para la construcción de las torres de adsorción se utilizó carbón activado, ilmenita y gravilla, teniendo en cuenta que para el dimensionamiento se pueden usar lechos entre 60 a 70 cm de profundidad del primer medio filtrante (Romero, 1995). De esta forma para el dimensionamiento del filtro de adsorción se selecciona una profundidad de 60 cm para el lecho de carbón activado e ilmenita, y de 45 cm para el lecho de grava. El proceso para hacer pasar el aceite por los filtros se efectúa de la siguiente manera. (1) Filtración con papel de celulosa y en vacío, (2) Calentamiento a 170 °C para la remoción de agua y volátiles y (3) tratamiento con las dos torres una de ilmenitaGravilla y otra con Carbon Activado-Gravilla. Para el tratamiento Biológico se recolectaron diez muestras de agua y lodo termales provenientes de las "piscinas azufradas del Nilo", localizadas en Agua de Dios, Cundinamarca, Colombia; el muestreo se llevó a cabo según la norma técnica colombiana NTC-ISO 5667-3 [9], por lo que las muestras fueron mantenidas a 4°C hasta el momento de su uso. Con el propósito de aumentar la población de bacterias reductoras de sulfatos en las muestras, se prepararon 1000 mL de medio de cultivo Postgate C modificado [7], de tal manera que 50 mL de cada muestra fueron añadidos a 100 mL de medio de cultivo, las mezclas se incubaron bajo condiciones de anaerobiosis en shaker a 150 rpm y 37°C durante 15 días. El aislamiento de bacterias se realizó según la técnica de siembra por extensión en superficie de 0.4 mL de las mezclas incubadas anteriormente, sobre medio de cultivo solidificado con agar granulado; las cepas se mantuvieron bajo condiciones de anaerobiosis en incubadora a 37°C durante 20 días y su morfología se identificó mediante Coloración de Gram. El tratamiento biológico de los aceites usados se ejecutó en 3 matraces de erlenmeyer de 500 mL; los matraces se completaron con diferentes proporciones de medio de cultivo, inóculo de las cepas seleccionadas (B y D) y aceite lubricante usado de motor Diésel (25%, 50% ,75%) hasta el volumen de control (450 mL), los experimentos se mantuvieron durante 29 días bajo condiciones de anaerobiosis en shaker a 150 rpm y 37°C. Se caracterizaron tres muestras tratadas de ALU y un

blanco sin tratamiento en el laboratorio SGS, evaluando las mismas características del muestreo inicial. RESULTADOS Se recolectaron un total de 20 litros de aceite lubricante usado de motor diésel los cuales fueron caracterizados a partir del envío de una muestra de 500 ml a los laboratorios de SGS en donde se analizaron los contenidos de metales pesados. Lo anterior se puede visualizar en la tabla 2. Elemento Concentración (ppm) Calcio (Ca) 1154 Magnesio (Mg) 552 Molibdeno (Mo) 29 Fósforo (P) 785 Zinc (Zn) 821 Boro (B) 4 Silicio (S) 52 Sodio (Na) 95 Aluminio (Al) 19 Cromo (Cr) 3 Cobre (Cu) 18 Hierro (Fe) 62 Plomo (Pb) 2 Manganeso (Mn) 1 Níquel (Ni) 1 Plata (Ag) 0 Estaño (Sn) 0 Titanio (Ti) 1 Vanadio (V) 0 Bario (Ba) 0 Tabla 2. Características iniciales de metales pesados En términos de metales pesados se puede apreciar que los metales de mayor concentración son los generados debido a la degradación de los aditivos del aceite como lo son el Calcio, Magnesio, Fosforo, Zinc y Sodio. Desde el punto de vista de los metales generados por el desgate del motor en donde se ha utilizado el lubricante se puede apreciar que el hierro es el de mayor concentración, este proviene de los anillos, cilindros, cigüeñal y válvulas pero principalmente de la bomba del aceite (WIDMAN INTERNATIONAL SRL, 2018). Sin embargo algunos de estos metales están

dentro de los estipulado en la resolución 1446 del 2016 y la NTC 5695 las cuales definen los parámetros requeridos para utilizarlo como una alternativa combustible o lubricante respectivamente. Tal es el caso del Cromo, Plomo, Níquel, Estaño y Bario, sin embargo, algunos como el Calcio, Magnesio, Molibdeno, Fosforo, Zinc, Hierro están por encima del límite permitido por lo cual para el objeto de este proyecto serán los ejes centrales de la investigación. En la Tabla 3 se relaciona esta comparación. Elemento

Caracterización Inicial Resolución 1446 NTC 5695 (ppm) del 2016 (ppm) (ppm) Calcio (Ca) 1154 N.E 15 Magnesio (Mg) 552 N.E N.E Molibdeno (Mo) 29 N.E 15 Fósforo (P) 785 N.E 15 Zinc (Zn) 821 60 15 Boro (B) 4 N.E N.E Silicio (S) 52 N.E 50 Sodio (Na) 95 N.E N.E Aluminio (Al) 19 N.E 50 Cromo (Cr) 3 3 50 Cobre (Cu) 18 N.E 50 Hierro (Fe) 62 N.E 50 Plomo (Pb) 2 10 50 Manganeso (Mn) 1 N.E N.E Níquel (Ni) 1 1 15 Plata (Ag) 0 N.E 0 Estaño (Sn) 0 3 50 Titanio (Ti) 1 N.E N.E Vanadio (V) 0 N.E 50 Bario (Ba) 0 1 N.E Tabla 3. Metales pesados Caracterización inicial vs Resolución 1444 de 2016 vs NTC 5695 Luego del proceso de caracterización inicial se procede a realizar los tratamientos establecidos con anterioridad, iniciando con el proceso de acidificación empleando ácido sulfúrico a las concentraciones de 5, 10 y 15% con 3 réplicas de cada uno, esto se puede visualizar en la tabla 4.

Tabla 4. Resultados obtenidos para el tratamiento de Acidificación Según los resultados obtenidos la mejor opción es el tratamiento con 15% de ácido sulfúrico, obteniendo rendimientos del 58.3% para el Magnesio, 79% para el Molibdeno, 86% para el Fosforo, 87% para el Zinc y 77% para el Hierro, sin embargo hay un aumento considerable en las concentraciones del calcio debido a que para la neutralización de las muestras se utilizó hidróxido de Calcio y este tiende a subir entre mayor presencia de ácido exista en el aceite. Frente a la NTC 5995 y la Resolución 1444 de 2016 el aceite tratado no cumple con las concentraciones requeridas para elementos como calcio, magnesio, fósforo y zinc. Por otra parte, el aceite tratado cumple los parámetros de cromo, níquel, estaño, hierro, cobre, silicio, aluminio, plomo y vanadio exigidos por la norma como se puede visualizar en la Tabla 5. 15% Ácido

ELEMENTO

Resolución 1446 del 2016 (ppm)

NTC 5695 (ppm)

sulfúrico (ppm)

Calcio

N.E

15

9977

No cumple

Magnesio

N.E

15

232

No cumple

Fosforo

N.E

15

157

No cumple

Zinc

60

15

183

No cumple

Silicio

N.E

50

16

Cumple

Aluminio

N.E

50

16

Cumple

Criterio

Cromo

3

50

1

Cumple

Cobre

N.E

50

7

Cumple

Hierro

N.E

50

16

Cumple

Plomo

N.E

50

0

Cumple

Níquel

1

50

0

Cumple

Estaño

3

50

0

Cumple

Vanadio

N.E

50

1

Cumple

Bario

1

50

1

Cumple

Tabla 5. Comparación Resolución 1444 de 2016 y NTC 5995 frente al aceite tratado con 15% v/v de ácido sulfúrico Para el caso del procedimiento con las torres de adsorción se hicieron dos réplicas de cada una de las torres (Ilmenita-Gravilla y Carbon Activado-Gravilla), con cada uno de los modelos planteados se logró reducir la concentración de contaminantes en el aceite, estos resultados se comparan con los valores obtenidos en el aceite caracterizado inicialmente en la Tabla 6.

Tabla 6. Resultados obtenidos para el tratamiento de Adsorción

Según la Tabla 7 el mejor tipo de lecho es el de ilmenita puesto que remueve la mayor cantidad de contaminantes como es el caso del Magnesio (60%), Zinc (48%) y Molibdeno (35%) sin embargo se evidencia un aumento en las concentraciones de Potasio, Cromo y sodio, esto se puede deber a que dentro de la composición química de la ilmenita encontramos óxidos de cromo, calcio y potasio, los cuales en el intercambio iónico que se presenta dentro de la torre van a pasar a ser parte del aceite y por ende representan un aumento en la concentración. La remoción de elementos de desgaste se presenta a raíz del intercambio iónico entre el aceite y los poros/sitios activos del lecho filtrante, una vez el aceite entra en contacto con el sólido poroso se inicia el intercambio iónico, por lo cual la mayoría de elementos de desgaste, más exactamente los metales se traspasarán al sólido separándose del aceite y reduciendo su concentración. Frente a la NTC 5995 el aceite tratado no cumple con las concentraciones requeridas para elementos como calcio, magnesio, fósforo, zinc y hierro. Por otra parte, el aceite tratado cumple los parámetros de cromo, níquel, estaño, cobre, silicio, aluminio, plomo y vanadio exigidos por la norma. Ilmenita-

ELEMENTO

Resolución 1446 del 2016 (ppm)

NTC 5695 (ppm)

gravilla (ppm)

Calcio

N.E

15

781

No cumple

Magnesio

N.E

15

182

No cumple

Fosforo

N.E

15

388

No cumple

Zinc

60

15

407

No cumple

Silicio

N.E

50

35

Cumple

Aluminio

N.E

50

12

Cumple

Cromo

3

50

2

Cumple

Cobre

N.E

50

12

Cumple

Hierro

N.E

50

50

Cumple

Plomo

N.E

50

1

Cumple

Níquel

1

50

0

Cumple

Estaño

3

50

0

Cumple

Criterio

Tabla 7. Comparación Resolución 1444 de 2016 y NTC 5995 frente al aceite tratado con torre ilmenita-gravilla

Por último se evalúa el tratamiento biológico a partir de bacterias sulfato reductoras. Se inicia por la siembra de las Diez muestras inciales, de las cuales solo dos (B,D) se adaptaron perfectamente a las condiciones impuestas de temperatura (37°C), anaerobiosis y medio de cultivo (Postgate C); luego de hacer la tinción de Gram, se determino de que se trataban de bacilos Gram negativos y que además generaban sulfuro de hidrógeno, demostrado en el experimento de sulfuro de plomo al formar precipitado negro. Las bacterias mesofilas Gram negativas son uno de los tres grupos de bacterias sulfato reductoras y tienen características parecidas de crecimiento a las cepas salvajes aisladas, por lo cual estas cepas tienen una alta probabilidad de ser bacterias sulfato reductoras. De los 15 metales pesados caracterizados inicialmente, se seleccionaron 10 para llevar a cabo el análisis estadístico y de resultados. Los criterios de selección se enfocaron en las investigaciones realizadas por Chambe (Chambe, 2004) , además, el ALU del CTT contenía concentraciones de 0 o 1 ppm de plomo, manganeso, níquel, plata, estaño, titanio, vanadio, bario, por lo cual era innecesario realizar análisis sobre estos elementos. Los metales pesados analizados fueron hierro, cobre, molibdeno y zinc, sumado a estos, se analizaron metales no pesados como sodio, aluminio, calcio y magnesio, los cuales se incluyeron por su presencia en el medio de cultivo Postgate C y para finalizar se incluyeron el fósforo y el silicio, por su requerimiento en la normativa de lubricantes con la cual se va a comparar el aceite tratado y así determinar el posible uso en la industria automotriz. En la tabla 8, se presentan los resultados en términos de rendimiento obtenidos luego del tratamiento biológico.

Fósforo Hierro Zinc Cobre Silicio Sodio Aluminio Molibdeno Calcio Magnesio

Cepa B Réplica B Cepa D Réplica D 50% 75% 50% 75% 50% 75% 50% 75% 10,8 -26,4 -10,3 -24,2 23,6 -15,5 18,6 -15,4 64,5 87,1 53,2 85,5 53,2 75,8 41,9 79,0 0,5 -30,6 -7,6 -29,8 15,2 -18,3 12,4 -18,4 44,4 77,8 44,4 72,2 33,3 61,1 22,2 66,7 50,0 76,9 38,5 76,9 57,7 80,8 57,7 82,7 -2,1 27,4 12,6 -3,2 -32,6 -10,5 -36,8 8,4 52,6 84,2 57,9 84,2 52,6 73,7 42,1 73,7 10,3 -48,3 -20,7 -37,9 10,3 -24,1 -13,8 -24,1 0,35 -0,95 7,97 12,05 -4,85 -0,95 -5,63 -0,69 14,1 -49,6 -23,9 -41,1 2,7 -30,6 0,4 -24,6 Tabla 8. Resultados obtenidos por el tratamiento biológico sobre el ALU.

Ninguno de los experimentos logró disminuir todos los elementos evaluados. El experimento de la cepa B con un porcentaje de inóculo de 50%, fue el que logró reducir más elementos, con un total

de 9, y el experimento que menos elementos redujo, fue el de la cepa D con un porcentaje de 75% de inóculo, con un total de 4. Haciendo un balance general entre los experimentos de 50% y de 75%, se evidencia que, los experimentos de 50% reducen en promedio 7 elementos, mientras que los de 75% reducen la concentración de 4, haciendo el mismo balance, pero variando entre la cepa B y la cepa D, se determinó que las dos cepas reducen en promedio 6 elementos. El de mejor rendimiento fue el de la cepa D al 75% de inoculo con un rendimiento de hasta el 70% en la reducción de contaminantes, esto se puede visualizar en la Grafica 1. 100.00

Porcentaje de remoción

80.00 60.00 40.00 Experimento

20.00

Réplica

0.00 -20.00 -40.00

Metales

Grafica 1. Porcentaje de remoción metales pesados seleccionados Cepa D-75% El hierro, cobre, aluminio y silicio se reducen en todos los experimentos, este fenómeno concuerda con lo expuesto por Chambe (Chambe, 2004), donde el tratamiento de mina que realizó, redujo en su gran mayoría hierro, cobre y aluminio, por otro lado, los metales que más veces aumentaron su concentración fueron el molibdeno, fósforo, sodio y magnesio. Los incrementos de estos elementos provienen de diferentes fuentes, principalmente de aditivos, que se fueron desgastando paulatinamente durante el tratamiento biológico, debido a que el ALU estuvo en contacto directo con agua y eso pudo provocar la reducción de la vida útil de los antioxidantes, liberando zinc, fósforo y molibdeno, sumado al magnesio provenientes de los agentes dispersantes. Otra fuente

que pudo alimentar el aumento de concentración, fue el medio de cultivo Postgate C, el cual contiene algunos de estos, principalmente fósforo y sodio, como se presenta en la tabla 9. Elemento Concentración (ppm) Calcio (Ca) 2,16E-05 Magnesio (Mg) 1,21E-05 Fósforo (P) 0,0089 Sodio (Na) 0,0037 Hierro (Fe) 1,47E-06 Tabla 9. Elementos presentes en el medio de cultivo Postgate C Frente a la NTC 5995 y la resolución 1446 del 2016(ppm) el aceite tratado no cumple con las concentraciones requeridas para elementos como calcio, magnesio, fósforo y zinc . Por otra parte, el aceite tratado cumple los parámetros de silicio, aluminio, cromo, cobre y hierro exigidos por la norma. NTC 5695 (ppm) 15

Cepa D-75%

Criterio

Calcio

Resolución 1446 del 2016 (ppm) N.E

1163

No cumple

Magnesio

N.E

15

704

No cumple

Fosforo

N.E

15

906

No cumple

Zinc

60

15

971

No cumple

Silicio

N.E

50

9

Cumple

Aluminio

N.E

50

5

Cumple

Cromo

3

50

1

Cumple

Cobre

N.E

50

6

Cumple

Hierro

N.E

50

14

Cumple

ELEMENTO

Tabla 7. Comparación Resolución 1446 del 2016 y NTC 5995 frente al aceite tratado con torre ilmenita-gravilla

CONCLUSIONES La acidificación a partir de la adición de ácido sulfúrico al 5%, 10% y 15% logro remociones de hasta un 80% del elementos como el fósforo, zinc y sodio remociones para el 15%v/v de ácido sulfúrico, mientras que en el caso del calcio, aluminio y manganeso sus concentraciones aumentaron en más del 100%. Para el tratamiento de adsorción se escogieron como adsorbente el carbón activado y la ilmenita. En este tratamiento se obtuvieron porcentajes de remoción máximos del 60% para magnesio con ilmenita, mientras que para el carbón activado el mayor porcentaje de remoción fue de 49% también para magnesio. Elementos como el sodio y el cromo aumentaron para ambos adsorbentes. El porcentaje de inóculo, resultó ser la variable condicionante del proceso Biológico y de la cual dependía el comportamiento de la remoción de contaminantes. Los experimentos de 75% de las dos cepas, presentaron porcentajes de remoción promedio superiores a 70% en elementos como hierro, silicio, aluminio y cobre, a diferencia de los experimentos realizados al 50%, donde se logró porcentajes promedios de remoción de 45% en los elementos mencionados, estos resultados corresponden a lo observado en la evaluación cualitativa a pesar de ello, ningún experimento logró satisfacer la concentración de fósforo requerida por la NTC-5995. Se realizó una comparación de las concentraciones obtenidas en los tres tratamientos con la norma NTC 5995 que establece los requisitos de las bases lubricantes re-refinadas en Colombia y la resolución 1446 del 2016 del ministerio de ambiente. Para los tratamientos no se cumplen con los requisitos de concentraciones de calcio, magnesio, fósforo y zinc puesto que superan 15 ppm, pero si se cumplen para silicio, aluminio, cromo, cobre, hierro, plomo, níquel, estaño, vanadio y bario. Por lo cual se debe optimizar los tratamientos o combinarlos con el fin de remover los contaminantes que quedaron por fuera de la normatividad para así poder reutilizar el aceite lubricante usado como una base combustible o una base lubricante.

BIBLIOGRAFIA

A, D., M.A, B., & M, K. (2015). Diesel Fuel From Waste Lubricating Oil by Pyrolitic Distillation. Petroleum Science and Technology , 33(2), 129-138. Anza Cruz, H., Orantes Calleja, P., González Herrera, R., & Ruíz Marín, A. (2016). BIORREMEDIACIÓN DE SUELOS CONTAMINADOS CON ACEITE AUTOMOTRIZ USADOS MEDIANTE SISTEMA DE BIOPILAS. ESPACIO I+D, 5(12), 2. Asociación Colombiana del petroleo. (2016). Panorama general del aceite lubricante usado. Bogota. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DEL PETROLEO. (2016). Panorama general del aceite lubricante usado. Bogota D.C. Chambe, M. (2004). Evaluación de los métodos químicos y biogénico para el tratamiento de drenaje ácido de mina a escala de laboratorio. Lima: Universidad Nacional Mayor de San Marcos. D.F., T., P.G, T., & M.Hattingh, M. (1968). Enumeration, isolation and identification of sulphatereducing bacteria of anaerobic digestion. Water Research, II(7), 505-513. DA, B., & K, M. (2015). Diesel fuel from waste lubricating oil by pyrolitic distillation . Petroleum Science and Technology, 129-138. H. G, A., Orantes Calleja, R., Gonzales Herrera, A., & Ruiz, M. (2016). Biorremediación de suelos contaminados con aceite automotriz usados mediante sistema de biopilas. ESPACIO I+D, 2. International Organization for Standardization. (2018). Water quality -- Sampling -- Part 3: Preservation and handling of water samples. 5. MINISTERIO DE AMBIENTE Y DESARROLLO SOSTENIBLE. (2003). Gestión de aceites usados en Colombia. Bogota D.C. MINISTERIO DE AMBIENTE Y DESARROLLO SOSTENIBLE. (2014). Manual técnico para el manejo de aceites lubricantes usados de origen automotor industrial. Bogotá D.C. Mohammad, A.-G., & LinaAl, A. (2009). Virgin and recycled engine oil differentiation: A spectroscopic study. Journal of Environmental Management, 90(1), 187-195. Muñoz Ciro , E., Montoya Escobar, D., & Muñoz Rivera, A. (2017). Planteamiento y solución de la problemática de los aceites usados en Colombia. Medellín: Fundación con vida. REGISTRO ÚNICO NACIONAL DEL TRANSITO. (1 de Octubre de 2018). RUNT. Obtenido de https://www.runt.com.co/cifras

Romero, J. (1995). Capitulo 6: Filtración. En J. Romero, Acuipurificación: Diseño de sistemas de purificación de aguas (págs. 180-20). Bogotá D.C: Escuela Colombiana de Ingeniería. Stan, C., Andreescu, C., & Toma, M. (2018). Some aspects of the regeneration of used motor oil. Procedia Manunfacturing(22), 709-713. WIDMAN INTERNATIONAL SRL. (18 de 11 de 2018). DESGASTE. Obtenido de www.widman.biz: https://www.widman.biz/Analisis/desgaste.html