Esquema del proceso de aceites comestibles

Arcillas para blanqueo desgastadas: Revisión de prácticas de manejo y reciclaje

Por ROBERTO BERBESI*, DAVID D. BROOKS**
Oct 25, 2006, 11:59

A pesar de que la arcilla gastada no ha sido catalogada como tóxica, se considera que es un material peligroso, por su capacidad de autocombustión. En temas ambientales, la preocupación por los contaminantes y los “materiales peligrosos”, aunado a las leyes de desechos, están obligando a las industrias para que lleven a cabo una revisión constante con objeto de que eliminen o reciclen este material de una manera más eficiente.

En este artículo se discuten las ventajas y desventajas que tienen varios sistemas para eliminar o reciclar estos materiales.

Blanqueo: Operación unitaria dentro del proceso de refinación.

En primer lugar, señalaremos que el blanqueo es la operación unitaria que genera arcilla gastada, un sub-producto del proceso de refinación de aceites. El blanqueo se define como la interacción física y química de un medio que puede adsorber (tierra) y que entra en contacto con un aceite para mejorar su calidad. El blanqueo es el proceso encargado de reducir el contenido de algunos contaminantes en el aceite, como metales, jabones, fósforo, clorofila,  pigmentos (no contaminantes), y otros productos de oxidación y pro-oxidantes.

Se debe tener claro que el blanqueo es interdependiente del proceso total de refinación, en el que interviene el desgomado, neutralización, desodorización y, blanqueo, que cumple con el objeto de reducir el contenido de contaminantes que van en detrimento de la calidad final de los aceites en términos de estabilidad, sabor, color, olor y oxidación.

Durante los últimos 20 años, los productores de arcillas para blanqueo, han desarrollado productos más activos para obtener menores dosis de tierras y mejor calidad de los aceites en cuanto a disminuir el color, mejorar el sabor y proporcionar mayor estabilidad a los aceites. Ver gráfica 1.

Gráfica 1

Las principales preocupaciones respecto al uso de estas arcillas son: las mermas, el problema de la autocombustión, los costos de eliminación o reciclaje, ya sea que se considere como un material peligroso o no, de acuerdo con las regulaciones locales de instituciones ambientales. En forma tradicional, las mermas se miden de dos maneras: extracción con solvente (reportada como porcentaje de retención de aceite), y por cenizas (reportada como contenido total de orgánicos). Los rangos típicos están entre 25 y 35 para el primero y de 25 a 50 para el segundo.

Autocombustión: uno de los principales problemas

La autocombustión se define como el proceso de “polimerización al azar” de los enlaces insaturados de este material orgánico. La reacción se propaga por radicales libres generados por los materiales oxidantes (adsorbidos, destruidos) en la superficie de la tierra, acelerado por las trazas metálicas adsorbidas e intrínsecas en el interior de la tierra. La cantidad de calor generado por las reacciones de los volátiles contenidos en la arcilla es mayor a la cantidad de calor eliminado, incrementando así la temperatura interna y alcanzando el punto de ignición o “flasheo”, y en consecuencia, llega a la autocombustión.

La autocombustión depende de:

a)       Calidad y cantidad del aceite retenido. Aceites más insaturados se oxidan más rápido y generan mayor calor.

b)       Condiciones de proceso: cada tipo de arcilla tiene un tiempo óptimo de soplado para que el contenido de aceite sea mínimo, pero a su vez, la exposición de este aceite con el aire debe ser la menos posible para que se reduzca la oxidación y la generación de calor.

c)       Nivel de medidas preventivas: uso de sistemas, como boquillas aspersoras de agua, y evitar que el viento entre en contacto con la arcilla gastada.

d)       Propiedades de la arcilla utilizada: tales como actividad, área de superficie, granulometría y porosidad.

Se sabe que para que haya fuego se requiere la presencia simultánea de tres elementos: combustible – aire – calor. A medida que cualquiera de estos tres elementos se pueda controlar, evitará el fuego.

Algunas recomendaciones de manejo de la arcilla gastada son: soplar el menor tiempo posible que cumpla con la norma de retención de aceite, o en cuanto sea posible, soplar con nitrógeno; adicionar agua a la arcilla gastada en proporción de 10 a 15% para retardar o evitar la autocombustión; transportar la arcilla gastada en recipientes llenos y utilizar cubiertas antifuego.

Posibles aplicaciones para la disposición de la arcilla gastada

Además del uso que tienen estas arcillas para relleno de terrenos, existen otras aplicaciones; entre los más importantes mencionamos los siguientes: preparación de alimento para animales, fuente de calor por incineración, uso en convertidores de Biogas, enriquecimiento de suelos áridos, tratamiento de aguas residuales, recuperación de aceite y regeneración de la tierra, fabricación de materiales de construcción, asfaltado de caminos, como materia prima para fabricar biodiesel, y otros. A continuación, se describen las ventajas y las desventajas de las principales opciones.

Alimentación animal:

Ventajas:                      -    Dosificación límite de 2% en el alimento.

-   Adiciona energía al alimento (4,000 Kcal/kg).

-   Ayuda al proceso de elaboración del “pellet”.

Desventajas:     -    Se debe proteger de la autocombustión.

-    Se debe dosificar sólo por determinado tiempo.

-           Restringido para algunos tipos de alimentos para

    animales.

Incineración

Ventajas:                      -   La torta proporciona de 12-20 Gj/kg de arcilla

                                    gastada.

-   Valor calórico equivalente al carbón “lignite”.

Desventajas:     -   De 0-60 de cenizas versus carbón 5 a 20%.

-   Alta liberación de humo.

-   Dificultad para el transporte a lugares de incineración.

Uso en convertidores de Biogas

Ventajas:                      -  100% de conversión a materiales útiles: Biogas

                                   y tierra para enriquecimiento de suelos.

Desventajas:     -  Limitada existencia de plantas de conversión.

-  Dificultad para el transporte.

Enriquecimiento de suelos

Ventajas:                      -   El material orgánico en la arcilla gastada 

                                   es un excelente nutriente para la microflora de

                                   la tierra, y que al aumentar, genera, más

                                   CO₂ (bióxido de carbono), necesario para el

                                    proceso de fotosíntesis de las plantas.       

 -   Incrementa el tiempo de retención de agua

      en suelos pobres. 

Desventajas:     -    Limitaciones debido a restricciones

                                    gubernamentales.

-    La dosis de aplicación es limitada, debido a

                su naturaleza, hasta cierto punto impermeable, y al

                auto-calentamiento.

Tratamiento de aguas residuales por bio-regeneración

Significa, adición de materiales para ambientes contaminados a fin de generar la biodegradación natural de contaminantes.

Ventajas:                      -   El material orgánico en la arcilla gastada promueve la

                                   acción de –nitrogenación y clorinación- de las aguas

                                   residuales contaminadas.  

-           La materia orgánica en la tierra sirve de alimento para la                        flora microbiana en la primera etapa del tratamiento de

aguas negras.

Desventajas:     -   Limitada aplicación del conocimiento de esta tecnología  

Recuperación de aceite y regeneración de la tierra

Ventajas:

 -   Bajo condiciones ideales, la actividad de la arcilla gastada, se puede recuperar hasta en un 90-95% de la actividad original.

-   La extracción con agua caliente está siendo actualmente utilizada para generar aceite para jabones,  alimentos para animales y tierra inerte.

-   Las arcillas regeneradas tienen uso potencial para

     el tratamiento de aguas residuales.

Desventajas:     -   La recuperación de aceite y la regeneración de

                                   la arcilla es un proceso muy costoso.

-           La calidad del aceite extraído es muy baja y

     contiene alto nivel de materiales polares.

Materiales de construcción

Ventajas:                      -    Conversión del 100%

            |                       -    Proporciona poder calorífico equivalente al que

                                    genera el carbón.

-    Las cenizas son materia prima.

Desventajas.     -    La industria del cemento requiere materiales

                                    incinerados.

-           Limitada aplicación del conocimiento de esta

tecnología.

Asfalto de caminos

Ventajas:                      -   Fácil de emplear.

-   Mejora la resistencia al medio ambiente.

-           Mantiene o mejora la flexibilidad y aplicación del

     asfalto.

-   Reduce el contenido de volátiles orgánicos.

Desventajas:     -   Pocas plantas de producción.

-   Retos para el transporte. 

El desempeño del asfalto con un contenido de 10 a 25% de arcilla gastada, fue evaluado por un laboratorio independiente, y la mezcla resultante mostró mejor desempeño que las formulaciones hasta la fecha existentes en el mercado. (Ver tabla I)

Comparación de diferentes mezclas para asfaltado

Tabla 1

Biodiesel

El biodiesel es un combustible elaborado con aceites vegetales. Con los actuales precios de los combustibles y con las gigantescas alzas del precio internacional, en diferentes países, cada vez se hace interesante y más cercano a la realidad la producción de este tipo de combustibles a partir de aceites ya utilizados como una materia prima de bajo costo. 

Ventajas:                                  -  El material orgánico contenido en la arcilla

                                           gastada se puede extraer y convertir en metil éster,

   mediante interesterificación con metanol para hacer

   biodiesel.

-  El número de plantas productivas está creciendo.

Desventajas:                 -  La extracción con solventes es muy costosa; por

   esta razón, se estudian otras alternativas como el

    metil soyato, con el cual los rendimientos de

    interesterificación son comparables con los del

    hexano.

Investigación adicional en biodiesel

Estudios de extracción en el laboratorio de Oil Dri han descubierto el poder del metil soyato como solvente en la extracción e interesterificación de aceites. Estos estudios están de acuerdo con otros, previamente realizados con aceite de palma por el equipo de Lee, publicado por AOCS 77:11 (2000). Este trabajo reporta que, solventes con base de alcohol extraen más ácidos grasos que los solventes no polares. En la tabla II se observa la comparación de los rendimientos de trans-esterificación con diversos solventes.

Rendimientos de trans-esterificación con diversos solventes

Tabla 2

Grandes empresas de la industria aceitera como ADM están incursionando en este campo de los biocombustibles, tal como se observa en el siguiente anuncio de prensa: “ADM studies biodiesel feasibility around current refining facilites”. Date Posted: 4/3/2002. DECATUR, IL., April 2/PRNewswire-FirstCall/ --Archer Daniels Midland announced today that it initiating a U.S. biodiesel feasibility study in conjunction with recent legislation passed in Minnesota to encourage biodiesel production.

Conclusiones

El primer paso para optimizar la dosis de arcilla es optimizar los procesos anteriores para que, al blanqueo lleguen los contaminantes que verdaderamente no puedan ser removidos en procesos anteriores. Acto seguido es utilizar la arcilla más activa y que económicamente permita reducir la dosificación y por ende la generación de arcillas gastadas. A partir de este punto es donde se empieza a mirar qué alternativas se ajustan mejor para la disposición de las arcillas gastadas.

La aplicación de arcilla gastada es un asunto que está siendo objeto de estudio, no sólo por parte de la industria que lo genera, sino también de parte de los fabricantes de tierras, como lo demuestra este estudio, realizado en los laboratorios Oil Dri Corporation of America, especializado en la elaboración de productos absorbentes para limpieza de aceites, grasas y otros derrames líquidos, con sede en Illinois, USA, en un esfuerzo más por cumplir su cometido por desarrollar soluciones innovadoras que ayuden a nuestros clientes para tener un mundo más limpio, seguro y saludable.

Nota: Este artículo se ha realizado en base a la presentación del Dr. D. D. Brooks durante el encuentro de AOCS en Montreal en mayo de 2002.

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Reconocimiento:

Especial a las siguientes personas por su contribución técnica para la elaboración de este artículo. Dennis Taylor, Oil Dri, USA; Frank Oerthofer, AC Humco, USA; Carlos Buenos, Palmas de Tumaco Ltda., Columbia; Pat Reisner, Ag Processing, USA; Anthony Slater, Plasmor Ltd., UK; John Mann,

Recyclers, Inc., USA; James Hunter, USDA-ARS, USA.

*ROBERTO BERBESI

Oil Dri Corporation of America 

**DAVID D. BROOKS