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CONVENIENCIA AMBIENTAL DE LA UTILIZACIÓN DE LOS ACEITES USADOS
COMO COMBUSTIBLES
MÓNICA URIBE MARIÑO
Proyecto de grado para optar al tí tulo de
Ingeniería Ambiental
Asesor
Eduardo Behrentz
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL BOGOTÁ
2006
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TABLA DE CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN .........................................................................................................1 2. JUSTIFICACIÓN..........................................................................................................5 3. OBJETIVOS..................................................................................................................6 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................................6 4. GENERALIDADES DE LOS ACEITES LUBRICANTES.........................................6 5. DEFINICIÓN DE ACEITES USADOS........................................................................8
5.1. COMPOSICIÓN DE LOS ACEITES USADOS ..................................................9 5.2. CADENA DE GESTIÓN DE ACEITES USADOS ........................................... 11
5.2.1. Fabricante o importador ............................................................................... 12 5.2.2. Acopiador .................................................................................................... 13 5.2.3. Transportador............................................................................................... 14 5.2.4. Almacenador ................................................................................................ 15 5.2.5. Tratador........................................................................................................ 15 5.2.6. Disponedor final .......................................................................................... 16 5.2.7. Receptor ....................................................................................................... 17
5.3. MERCADO NACIONAL ................................................................................... 18 5.4. TRATAMIENTO DE ACEITES USADOS........................................................ 20 5.5. UTILIZACIÓN DE ACEITES USADOS ........................................................... 24 5.6. USO DE ACEITES USADOS COMO COM BUSTIBLE .................................. 26
5.6.1. Problemas en la salud .................................................................................. 27 5.6.2. Impacto en Bogotá....................................................................................... 28
6. COMBUSTIÓN ........................................................................................................... 29 6.1. COMBUSTIBLES............................................................................................... 29 6.2. EQUIPOS DE COMBUSTIÓN........................................................................... 32
7. NORMATIVIDAD DE ACEITES USADOS ............................................................. 34 7.1. COLOMBIA........................................................................................................ 34 7.2. BRASIL............................................................................................................... 36 7.3. ECUADOR.......................................................................................................... 36 7.4. UNIÓN EUROPEA............................................................................................. 36
7.4.1. España.......................................................................................................... 38 7.5. CANADÁ ............................................................................................................ 39
8. ESTIMACIÓN DE LAS EMISIONES GENERADAS P OR LA COMBUSTIÓN DE ACEITES USADOS EN BOGOTÁ. ................................................................................... 41
8.1. METODOLOGÍA................................................................................................ 42 8.2. FACTORES DE EMISIÓN Y CARACTERÍSTICAS DEL COMBUSTIBLE DISPONIBLES EN LA LITERATURA CIENTÍFICA.................................................. 43
8.2.1. Material Particulado ..................................................................................... 46 8.2.2. Dióxido de azufre (SO2) .............................................................................. 48 8.2.3. Dióxido de Nitrógeno (NO2) ....................................................................... 49 8.2.4. Plomo........................................................................................................... 50 8.2.5. Cromo.......................................................................................................... 52
8.3. FACTORES DE EMISIÓN P ARA BOGOTÁ.................................................... 53 9. CONCLUSIONES....................................................................................................... 58 10. RECOMENDACIONES.......................................................................................... 59 11. BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 60
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ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Usos del aceite lubricante en Colombia………………………………………….4 Figura 2: Cadena de gestión de aceites usados……………………………………………9 Figura 3. Volumen de aceite movilizado en Bogotá en los últimos años ………………16 Figura 4. Consumo de diésel y aceites usados en la industria de Bogotá……………...17 Figura 5. Procedimiento más común utilizado en procesadoras de aceite usado……..18 Figura 6. Prácticas de di sposi ción final de los Aceites Usados…………………………21 Figura 7. Factores de Emisión para material particulado………………………… ……..43 Figura 8. Relación entre el contenido de cenizas el factor de emisión de MP ……….44 Figura 9. Factores de Emisión para dióxido de azufre…………………………………...45 Figura 10. Relación entre contenido de azufre y factor de emisión de SO2……………46 Figura 11. Factor de emisión de dióxido de nitrógeno……………………………………47 Figura 12. Factores de Emisión del Plomo ………………………………………………..48 Figura 13. Relación entre concentración de plomo el factor de emisión de plomo …...49 Figura 14. Factores de Emisión para cromo ………………………………………………49 Figura 15. Metodología utilizada para el cálculo de los factores de emisión…………..50
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Descripción de bases lubricantes .......................................................................8 Tabla 2. Características físi cas de los aceites usados y diésel ......................................9 Tabla 3. Contaminantes contenidos en Aceites usados y origen respectivo. ................10 Tabla 4. Pequeños y medianos acopiadores de Bogotá ................................................14 Tabla 5. Recolectores que entregan aceite usado a movilizadores no autorizados......15 Tabla 6. Precio de combustibles más utilizados en Colombia .......................................17 Tabla 7. Distribución del mercado de aceite lubricante usado por zonas geográficas..18 Tabla 8. Comparación de procesos de tratamiento de aceites usados .........................22 Tabla 9. Niveles de Contaminación Permisibles en Aceites Lubricantes Usados.........23 Tabla 10. Destino de Aceites Lubricantes Usados en países latinoamericanos. ..........25 Tabla 11. Descripción de los combustibles tipo fuel oil. .................................................29 Tabla 12. Posibles mezclas de aceite usado con combustóleo o diésel. ......................30 Tabla 13. Comparación de la calidad de diferentes combustibles. ................................31 Tabla 14. Lím ites máximos de contaminantes en aceites usados t ratados...................35 Tabla 15. Lím ites de concentraciones en los aceites usados en la Unión Europea. .....38 Tabla 16. Niveles máximos permitidos de concentraciones en Canadá. .......................39 Tabla 17. Resumen de las legi slaciones relacionadas con los aceites usados.............40 Tabla 18. Combustibles y equipos de combustión usados durante investigación .........45 Tabla 19. Concentraciones de contaminantes del aceite usado tratado en Bogotá. .....54 Tabla 20. Factor de Emisión e inventario de emisiones en Bogotá. ..............................56 Tabla 21. Inventario de emisiones actual de la ciudad. ..................................................56 Tabla 22. Inventario de emisiones de California.............................................................57
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1. INTRODUCCIÓN
De acuerdo con los postulados de la Convención de Basilea, a la cual se adscribió
Colombia en 1996, los aceites usados son consi derados residuos peligrosos. Esto se
debe a los compuestos que les son agregados para mejorar sus propiedades lubricantes
y a los metales pesados liberados durante su uso. Tales condiciones sumadas a una
disposición incorrecta tienen el potencial de generar un alto impacto de carácter negativo
en la salud humana y en el medio ambiente (MAVDT, 2005).
Sin embargo, los aceites usados son de gran interés en diversos procesos industriales.
Por ejemplo, el alto poder calorífico de los aceites usados que corresponde a 43.61
MJ/Kg -valor muy similar al del diésel 45.04 MJ/Kg (Hall & Cooke, 1983) - los convierte
en una fuente importante de energía para procesos de combustión.
Adicionalmente, el empleo de mezclas de aceite usado tratado como complemento a
combustibles constituye una solución al problema de la disposición final de aceites
usados y a la generación de un mercado fo rmal. Woodward-Clyde (2000) encontró que la
combustión de aceite usado procesado no genera impactos significativos a la calidad del
aire al presentar em isiones de contaminantes por dentro de los límites establecidos por la
normatividad. De igual manera, en Bogotá se realizaron estudios isocinéticos en los que
se obtuvo como resultado que las emisiones generadas por el uso de aceite usado
tratado y mezclado cumplen con los lím ites establecidos por la normatividad local.
La quema sin restricción de los aceites usados puede generar p roblemas de
contaminación atmosférica al generar emisiones de material particulado y compuestos
peligrosos como zinc, plomo, Bifenilos Policlorados (PCB´s), y ácido clorhídrico, entre
otros (EPA, 1980). La combustión del aceite usado sin t ratar es promovida por el
mercado negro que exi ste en la mayoría de ciudades. El mercado negro se genera
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debido a la alta informalidad del sector automotor y a la carencia de la aplicación de la
normatividad por parte de las autoridades ambientales de éste residuo (Herrera, 2006).
La utilización de aceites usados como combustible es una práctica común que se lleva a
cabo en varios países del mundo. En Estados Unidos el 75% del aceite usado es utilizado
como combustible (Boughton & Horvath ,2003). Para el caso de Latinoamérica, la
mayoría de países realizan esta actividad con excepción de Brasil. Argentina utiliza como
combustible el 38% del aceite usado generado, Ecuador el 42%, México el 33% (Escorel
de Azevedo, 2002) y Colombia el 46% (UPME, 2001).
Dados estos antecedentes, resulta necesario evaluar los impactos que pueden estar
asociados al aprovechamiento de los aceites usados como combustible con el fin de
llevar a cabo un análisi s que aclare la relación costo/beneficio que perm ita determinar la
viabilidad de su uso considerando variables medio ambientales y de salud pública.
El resultado del p resente estudio puede ser utilizado para entender de mejor manera si
las políticas relacionadas con los aceites usados en Colombia son adecuadas
2. JUSTIFICACIÓN
El estudio sobre la conveniencia de la utilización de aceites usados como combustible en
el contexto colombiano constituye un tema de alta relevancia pues en la actualidad es
difícil encontrar investigaciones relevantes que indiquen cuál es el impacto de dicha
práctica en la calidad del aire de los centros urbanos del país.
La evaluación de los impactos que tiene la utilización de aceites usados como
combustible, es también un tema pertinente al considerar que en Colombia existen
diversas normas que controlan ésta práctica.
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3. OBJETIVOS
Analizar el impacto en los niveles de emisiones del sector industrial que utiliza aceites
usados como combustibles.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Recopilar información acerca del uso de aceites usados en Colombia y en otros
países.
• Recopilar y analizar estudios acerca de factores de emisión generados al utilizar
aceite usado como combustible.
• Encontrar relación entre concentraciones de contaminantes en el aceite usado y
emisiones generadas.
• Aplicar factores de emisión encontrados en bibliografía y aplicarlos a la ciudad de
Bogotá
4. GENERALIDADES DE LOS ACEITES LUBRICANTES
Los aceites lubricantes son producidos y/o importados por compañías nacionales y
multinacionales que operan en el país. Según Rosenberg (1999) las compañías
multinacionales manejan el 90% del abastecim iento nacional de lubricantes. Estas
compañías son Esso, Mobil, Texas, Shell, Castrol. Entre las compañías petroleras
nacionales están Terpel, BEG, Penport, MAK, Bracol, Lubrigras y Cudecom (Terpel del
Norte).
En Colombia se consume alrededor de 49 millones de galones de aceite lubricante al año
(Rosenberg, 1999). Este aceite es utilizado en el sector industrial y automotriz con el
propósito de evitar la formación de residuos gomosos y de lodos, mantener limpias las
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piezas del motor, fo rmar una película continua y resi stente y permitir la evacuación de
calor (Builes, Santiago).
La Figura 1 ilust ra que la gran mayoría del aceite lubricante consumido pertenece al
segmento automotor el cual comprende principalmente el grupo de los productos finales
del sector automotriz, motores fuera de borda y productos utilizados en lubricación de
motores estacionarios. Por otra parte, el segmento industrial (productos utilizados como
lubricantes para productos industriales) participa con un 15%. El porcentaje restante
equivale a un segmento de proceso que son aquellos que se utilizan como materias
primas de productos industriales y agrícolas
Automotor 73%
Proceso 12%
Industrial 15%
Figura 1. Usos del aceite lubricante en Colombia Fuente: Lupien Rosenberg Et Associés, Colombia LTDA, 1999. Estudio sobre el Manejo de los Aceit es Usados en Colombia: Santa Fe de Bogotá, Medellín, Santiago de Cali y Barranquil la.
Los aceites lubricantes suelen estar compuestos por una base orgánica (mineral, sintética
ó vegetal) y una serie de aditivos que le confieren sus propiedades lubricantes. En la
siguiente tabla se describen las bases lubricantes exi stentes con sus características
principales.
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Tabla 1. Descripción de bases lubricantes
Base lubricante
Origen Características Ventajas
M ineral
Refinación del crudo de petróleo.
Dependen de la fuente de crudo y del proceso de refinación usado.
El crudo paraf ínico es el mas usado para la fabricación de aceites lubricantes ya que le confiere un índice de viscosidad elevado.
Sintético
Procesos especiales distintos a la refinación.
Se usan para trabajos que requieran temperaturas extremas
Permiten un amplio rango de temperaturas de operación, mayor resistencia a la oxidación, ahorro de energía y menor uso de aditivos.
Vegetal Natural
Son bases utilizadas para producir aceites biodegradables.
Al combinarlos con los correctos aditivos, pueden ser biodegradables y no tóxicos.
Fuente: Builes, Santiago. Biodegradación de los aceites usados. Consultado en octubre del 2006 en htt p://www. monograf ias.com/trabajos17/biodegradac ion-aceit es/biodegradacion-aceit es.shtml
Los aditivos conforman alrededor del 14% en volumen del aceite lubricante (Rosenberg,
2001). Estos compuestos, son utilizados para aumentar la eficiencia, el rendimiento y la
vida útil de los motores en los que se usan los aceites.
Adicionalmente los aditivos mejoran las condiciones y características lubricantes,
detergentes, de limpieza, enfriamiento y antifricción de los aceites. La mayoría de aditivos
están compuestos por azufre, nitrógeno, compuestos halogenados y metales pesados.
Este tipo de sustancias junto con el desgaste del motor son las que le confieren
propiedades peligrosas al aceite una vez éste ha sido utilizado.
5. DEFINICIÓN DE ACEITES USADOS
Los aceites usados son aquellos aceites lubricantes de desecho (de motor, hid ráulico o
transmi sión) que dejan de cumplir la función para la cual fueron creados (MAVDT, 2005).
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A partir de éste momento, debido a los aditivos y al desgaste del motor, los aceites
usados se convierten en residuos catalogados como peligrosos de acuerdo al anexo I del
Convenio de Basilea que fue ra tificado por Colombia mediante la ley 253 de 1996.
El aceite usado es una mezcla de aditivos, agua, ceniza no combustible, metales
pesados, azufre y sólidos. La concentración de estos compuestos varía dependiendo del
servicio prestado (industrial o de motor), el equipo en el que haya sido utilizado y/o
mezclas con ot ras sustancias como líquido para f renos y solventes durante las etapas de
recolección y transporte (Rosenberg, 2001).
5.1. COMPOSICIÓN DE LOS ACEITES USADOS
La Tabla 2 resume las características físicas más importantes de los aceites usados las
cuales son función de las bases lubricantes y los aditivos utilizados. Dentro de éstas
características se pueden destacar el poder calorífico y la vi scosidad.
El poder calorífico de los aceites es sim ilar al de combustibles comúnmente utilizados en
la industria, tales como el diésel. Lo anterio r le confiere al aceite usado una característica
importante para ser aprovechado como fuente de energía en diversos procesos
industriales. Por el contrario, la vi scosidad del aceite usado es bastante alta comparada
con la del diésel (Ver Tabla 2) lo que podría dificultar el flujo del combustible en el motor.
Tabla 2. Características físicas de los aceites usados y diésel Características Aceite Usado Diésel
Poder Calorífico (MJ/Kg) 43.61 45.04 Gravedad a 15ºC (ºAPI) 26 33.6 Viscosidad a 40ºC (mm2/s) 67.7 2.75 Densidad a 40ºC (g/ml) 0.882 0.844 % Agua 1.15 - % Carbón 81.3 87 %Azufre 0.46 0.22
Fuente: HALL, Robert E. Cooke , W. Marcus. 1983. Comparison of air pollut ant emissions f rom vaporizing and air-atomizing waste oil heat ers. Journal of the Air Pollution Control Association, 33(7).
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Tal y como se ha mencionado anteriormente, los aceites usados son ricos en metales
pesados (Ver Tabla 3). Metales como cromo, cadmio y arsénico son considerados
agentes cancerígenos. Al m ismo tiempo, el plomo es una toxina que afecta el si stema
nervioso (MAVDT, 2005)
Tabla 3. Contaminantes contenidos en Aceites usados y su origen respectivo.
Contaminante Origen Bario Aditivos detergentes Calcio Aditivos detergentes Magnesio Aditivos detergentes Zinc Aditivos antidesgaste y antioxidantes Fósforo Aditivos antidesgaste y antioxidantes Silicio Aditivos Cloro Aditivos - gasolinas plomadas Plomo Gasolina plomada - desgaste de piezas Hierro Desgaste del motor Cromo Desgaste del motor Níquel Desgaste del motor Aluminio Desgaste de rodamientos Cobre Desgaste de rodamientos Estaño Desgaste de rodamientos Azufre Base lubricante - productos de combustión Agua Combustión Hidroc. Livianos Dilución del combustible PAH Combustión incompleta Fuente: Fundación Codesarrollo, 2005. Consol idación primer y segundo informe de avance, convenio de cooperación científica, tecnológica y financiera para el diseño de las estrategias y lineamientos técnicos requeridos para la gestión a mbientalment e adecuada de los aceit es usados de origen automotor e industrial en el territorio nac ional.
Los aceites usados provenientes del sector eléct rico tienden a ser ricos con PCB´s, los
cuales son considerados compuestos cancerígenos. Sin embargo, de acuerdo a estudios
realizados en Colombia los aceites usados generados en el país no presentan niveles
significativos de PCB´s (Rosenberg, 2001).
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5.2. CADENA DE GESTIÓN DE ACEITES USADOS
El aceite usado es un residuo que requiere de manipulación por parte de varios actores,
empezando desde su producción como aceite lubricante hasta su di sposición final como
residuo peligroso. Todas las etapas intermedias entre estos dos procesos tienen contacto
con el aceite usado ya sea en su generación, almacenamiento, transporte o
procesamiento. Debido a esto se deben cumplir ciertas normas y procedimientos para
evitar contaminación del agua, el aire y el suelo.
La cadena de los aceites usados inicia con la producción de aceites lubricantes nuevos,
los cuales, pese a no ser consi derados residuos peligrosos, hacen parte de la cadena de
responsabilidades de la gestión de aceites usados. Por esta razón los productores de
aceite lubricante están obligados a cumplir un compromiso con la utilización, transporte,
almacenamiento y disposición final de los residuos de sus aceites producidos.
El Ministerio del Medio Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial publicó en el 2005 el
Manual Técnico para el Manejo de Aceites Lubricantes Usados. En éste se define la
cadena de gestión de aceites usados de la siguiente manera: fabricante, acopiador,
transportador, almacenador, tratador, di spositor final y receptor (Ver Figura 2).
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Figura 2: Cadena de gestión de aceites usados
5.2.1. Fabricante o importador: es toda persona natural o jurídica que produce o
importa con fines comerciales bases de aceites o aceites nuevos lubricantes de motor,
transmi sión, hidráulicos, reductores o de circulación.
Los fabricantes juegan un papel importante en la cadena debido a que son ellos los que
producen el aceite que se convierte en un residuo peligroso. En algunos países, g ran
parte de la responsabilidad cae en manos de los productores. Por ejemplo, en España los
fabricantes están obligados a hacerse cargo de la di sposi ción final de los aceites usados
cuando los generadores se los entregan di rectamente.
En Colombia, los fabricantes de aceite lubricante han creado estrategias para brindar
soluciones al cliente en cuanto a la disposición adecuada de los aceites usados como la
creación del Fondo de Aceites Usados (FAU). También se firmó un convenio entre la
Asociación Colombiana de Petróleos (ACP) y una empresa privada procesadora de
Bogotá: Esapetrol. Mediante el convenio se pretende of recer la más alta calidad y
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confiabilidad en todos los aspectos del manejo del aceite lubricante usado, tanto de
servicio como de gestión ambiental (Fundación Codesarrollo, 2005).
5.2.2. Acopiador: es toda persona natural o jurídica que en desarrollo de su actividad,
reúne aceites lubricantes usados para su posterior transporte, almacenamiento,
aprovechamiento o disposición final. Los representantes de esta etapa de la cadena son
talleres, servitecas, estaciones de servicio e industrias que dentro de sus actividades
como empresa utilizan aceite lubricante, generan aceite usado y lo almacenan.
El sector automotor consume una gran cantidad de aceites lubricantes (73% del mercado
total) y por ende presenta una alta generación de aceite usado. Adicional al alto consumo
de aceite que requiere la actividad, se presenta un alto número de empresas
pertenecientes a este sector, siendo la mayoría pequeñas empresas dedicadas al cambio
de aceite.
En Bogotá, en el año de 1999 había alrededor de 6,000 pequeños y medianos
acopiadores de aceite usado inscritos ante la cámara de comercio di st ribuidos como se
muestra en la Tabla 4 (Rosenberg, 1999). Es importante tener en cuenta que muchas de
estas actividades son de carácter info rmal (no regi st radas en la cámara de comercio) y
estacionales (cambian de lugar físi co constantemente) lo que hace difícil cuantificar la
generación real de aceite usado por parte de este sector (Garivelo, 2006).
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Tabla 4. Pequeños y medianos acopiadores inscritos ante la Cámara de Comercio de Bogotá
Acopiadores de aceite usado Inscritos
Lubricentros 3,098 Talleres y servitecas 2,107 Concesionarios 621 Cambiadores de aceite
338
Estaciones de Servicio 224
Total: 6,388 Fuente: Lupien Rosenberg Et Associés, Colombia LTDA, 1999. Estudio sobre el Manejo de los Aceit es Usados en Colombia: Santa Fe de Bogotá, Medellín, Santiago de Cali y Barranquil la.
Una problemática que se puede asociar a los pequeños y medianos acopiadores es que
suelen realizar mezclas del aceite usado con otras sustancias que se manipulan dentro
de las mi smas instalaciones , tales como líquidos para f renos, combustibles, solventes y
agua.
Una encuesta realizada por Rosenberg (1999) arrojó que el 37% de los acopiadores
mezcla el aceite usado con otros líquidos. Este tipo de mezclas le proporciona
características peligrosas al aceite usado y por lo tanto su tratamiento sería más estricto,
complicado y costoso por contener sustancias que no se eliminan fácilmente con
tratamientos físicos como los que se llevan a cabo en el país.
5.2.3. Transportador: es toda persona natural o jurídica que se encarga de la
movilización de los aceites lubricantes usados. Los t ransportadores deben estar
regi st rados ante la autoridad ambiental competente para realizar dicha actividad.
Este actor de la cadena esta compuesto por un sector informal que es conformado por
todos aquellos t ransportadores que no están autorizados. Lo anterior hace que se genere
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lo que se conoce como mercado negro de aceites usados. Dicho mercado es promovido
por los precios que manejan los zorreros (t ransportadores no autorizados), quienes
pagan alrededor de 60,000 pesos por un tambor de aceite usado.
Transportadores autorizados pagan un tambor por 30,000 y 40,000 pesos (Garivelo,
2006). Es por esto que los acopiadores prefie ren vender el aceite usado a
transportadores que no están regi strados ante la autoridad ambiental (Ver Tabla 5).
Tabla 5. Recolectores por localidad que entregan aceite usado a transportadores no autorizados
Localidad
Número de establecim ientos
evaluados
Entrega de aceites a t ransportadores no autorizados (particulares y zorreros)
Mártires 100 55% (un 15% no informa) Barrios Unidos 735 71% Tunjuelito 107 86% Bosa 68 75%
Fuente: DAMA, Grupo Hidrocarburos. Gestión de aceites usados en Bogotá, Resolución 1188. Tomado en octubre del 2006 en http:// www.secret ariadeambiente. gov .co/sda/l ibreria. Los movilizadores no autorizados t ransportan el aceite de forma insegura y
adicionalmente lo venden a pequeñas empresas para ser utilizado como combustible a
un precio mucho más económico que el de ot ros combustibles. Por lo general, estos
movilizadores t ransportan el aceite a empresas de fundición y a pequeños chircales
cercanos a Bogotá (Garivelo, 2006).
5.2.4. Almacenador: es toda persona natural o jurídica que en desarrollo de su
actividad almacena temporalmente aceite lubricante usado.
5.2.5. Tratador: es toda persona natural o jurídica que recibe y t rata aceites lubricantes
usados con el fin de t ransformar estos residuos en subproductos para un adecuado
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aprovechamiento de los mismos a t ravés de los procesos té rmicos, rerefinación,
producción de bases plastificantes o cualquier ot ro proceso.
En Bogotá existen t res empresas procesadoras certificadas por la autoridad ambiental:
Ecolcin, Proptelma y Esapetrol.
Cada procesadora tiene su propio método para remover la mayoría de impurezas
contenidas en el aceite usado. Por lo general, se utilizan tratamientos físicos como
remoción de agua, sólidos, metales pesados, decantación y filtración (Ver Anexo 1).
Aunque estos procedim ientos elim inan gran parte de impurezas del aceite usado, es
posible que no elimine la mayoría de metales pesados contenidos en él. Para una
remoción completa de contaminantes es necesario aplicar un tratamiento quím ico
(Gulyurtlu et al., 1996).
5.2.6. Disponedor final: es toda persona natural o jurídica que recibe aceites usados
sin t ratamiento de un t ransportador para su di sposi ción final, de acuerdo con las normas
establecidas o que se establezcan.
Según el MAVDT (2005), los di sponedores finales tienen dos alternativas para realizar la
disposición adecuada:
1- Aprovechamiento energético como combustible en procesos de fabricación de
cemento garantizando destrucción de componentes orgánicos y la integración de
componentes inorgánicos al clinker.
2- Otros procesos con temperaturas de operación superiores a 600ºC.
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5.2.7. Receptor: es toda persona natural o jurídica autorizada para realizar las
actividades de almacenamiento y/o valoración (Incluida la recuperación, el reciclado o la
regeneración), el tratamiento y/o disposición final de residuos o desechos peligrosos.
Las pequeñas y medianas empresas utilizan aproximadamente un 50% de los barriles de
aceite usado que tiene potencial de recuperación aprovechándolos como combustible
(Rosenberg, 2001). Empresas como talleres de fundición, talleres de metalmecánica,
pequeños chircales, textileras, siderúrgicas pequeñas, fábricas de confecciones, etc.
utilizan este tipo de combustible al ser atractivo en cuanto a un alto poder calórico y un
bajo precio comparado a los combustibles líquidos convencionales (UPME,2001) (ver
Tabla 6).
Tabla 6. Precio de combustibles más utilizados en Colombia
Combustible Poder
Calórico (Btu/gal )
Costo ($/gal) $/MBTU 7
Queroseno 134,000 7,200 53,731 Diésel (ACPM) 138,000 4,200 30,435 Gas propano 92,000 2,300 25 Crudo de castilla 152,000 3,300 21,711
Fuel oil cib 150,000 2,900 19,333 Gas natural 35,315 1 6504 18,406 Crudo de rubiales
152,492 2,300 15,083
Carbón mineral 24,200 2 1205 4,959 Aceite Usado 131,000 3 1,2006 9,160
1. Btu/m3 2. Btu/kg 3. Fuente: HALL, Robert E. Cooke , W. Marcus. 1983. Comparison of air pollutant emissions f rom vaporizing and air-atomizing waste oil heat ers. Journal of the Air Pollution Control Association, 33(7). 4. $/m3 5. $/kg 6. Fuente: RAMÍREZ ,José Luís. Gerente del Fondo de Aceites Usados. Entrev ista personal realizada en agosto del 2006. 7. Millón de Btu Fuente: SAUCEDO, Juan V. Junio 2006. Canasta Energética Colombiana $/ Mbtu. Unidad de Planeación Minero Energética –UPME
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Las empresas tienden a utilizar calderas a carbón dados los bajos precios de los
combustibles sólidos. La utilización del aceite usado, especialmente sin tratar, se esta
llevando a cabo en ladrilleras y hornos de fundición que utilizan equipos que no son tan
sensibles al tipo de combustibles que consumen (Garivelo, 2006).
5.3. MERCADO NACIONAL
En Colombia la producción de aceites lubricantes se estima en aproximadamente 49
m illones de galones al año. Según un modelo de la Organización Europea de Compañías
Petroleras para el Medio Ambiente, la Salud y la Seguridad (Concawe), de esta cantidad
el 25-35% se convierte en aceite usado. Lo anterior indica que la generación de aceite
lubricante usado en Colombia está alrededor de 12 a 16 millones de galones al año
(Rosenberg, 1999)(Ver Tabla 7). En Estados Unidos esta cantidad es de 1000 millones
de galones al año (Boughton & Horvath , 2004).
Tabla 7. Di st ribución del mercado de aceite lubricante usado por zonas geográficas
Zona Geográfica Volumen (MGls)1
Bogotá 3.63 – 5.08 Cundinamarca 0.65 – 0.91 Cali 1.21 – 1.69 Resto Valle del Cauca y Nariño 0.69 – 0.96
Medellín 1.4 – 1.96 Resto Antioquia y Viejo Caldas
0.69 – 0.97
Barranquilla 1.02 – 1.42 Resto Costa Caribe 1.25 – 1.76 Bucaramanga 0.49 – 0.68 Resto Santanderes y Cesar 0.47 – 0.65 Resto del país 1.2 – 1.4
1. Mi llones de Galones Fuente: Lupien Rosenberg Et Associés, Colombia LTDA, 1999. Estudio sobre el Manejo de los Aceit es Usados en Colombia: Santa Fe de Bogotá, Medellín, Santiago de Cali y Barranquil la.
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De la Tabla 7 se puede observar que la producción para Bogotá es de 3.63 millones de
galones anuales para el año 1999. Cálculos actuales (Fondo de Aceites usados FAU,
2006) estiman que en Bogotá se generan alrededor de 4.5 m illones de galones anuales
de aceite usado.
Según el DAMA (2006), para el año 2004 y 2005 se tuvo control de 1,5 y 1,8 m illones de
galones, representando un 32% y 42% del total, respectivamente (Ver
Figura 3). Este control consi ste en la movilización y di sposición del aceite en
instalaciones certificadas por la autoridad ambiental. La meta para el 2006 es tener
control de 2 millones de galones de aceite usado.
0
50000
100000
150000
200000
250000
Enero Febrero Marzo Abril Mayo
Meses
Acei
te U
sado
(Gal
ones
)
200420052006
Figura 3. Volumen de aceite movilizado en Bogotá en los últimos años Fuente: DAMA, 2006. Generación de indicadores de gestión y seguimiento del tema de aceit es usados en el Distrit o Capital.
Teniendo en cuenta la producción total de aceite usado en el año 2005, se tiene que
aproximadamente 2,6 millones de galones al año (58%) están siendo di spuestos de
manera irresponsable por medio del mercado negro o simplemente esta siendo di spuesto
en alcantarillas o aguas superficiales.
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El aceite usado controlado es consumido en su totalidad por las industrias (Ramírez,
2006). Este valor de consumo es relativamente pequeño en comparación del consumo de
diésel por parte del sector industrial (Ver Figura 4).
0
2
4
6
8
10
12
2004 2005
Año
Con
sum
o de
com
bust
ible
(m
illon
es d
e ga
lone
s)
DiéselAceite Usado
Figura 4. Consumo de diésel y aceites usados en la industria de Bogotá Fuente: Barras negras: ECOPETROL S.A, 2005 Barras gri ses: DAMA, 2006 El consumo de diésel es aproximadamente 10 veces mayor que el consumo de aceite
usado en la industria. Sin embargo, las emisiones de algunos contaminantes criterio y
metales pesados producidas al quemar aceite usado pueden ser más altas que al quemar
diésel (Woodward Clyde, 2000).
5.4. TRATAMIENTO DE ACEITES USADOS
Como se explicó anterio rmente, el aceite usado posee características f ísicas que lo
hacen at ractivo como fuente de energía. Sin embargo, en muchos procesos se utilizan
solos o en mezclas con combustible sin ningún tipo de tratamiento. Una situación como
esta puede generar emisiones de material particulado y metales pesados, corrosión de la
chimenea o mal funcionamiento del tubo de vapor. Por estas razones, es recomendable
tratar el aceite usado antes de ser u tilizado como combustible (EPA, 1980).
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Las tecnologías utilizadas en las procesadoras que tratan los aceites usados varían en
complejidad y efectividad en cuanto a los resultados de dicho t ratamiento. En la Figura 5
se encuentra el procedimiento más común utilizado en las procesadoras. A nivel mundial
se encuentran procesos tan simples como un tanque donde se realiza la sedimentación
hasta procesos que incluyen tratamiento quím ico. Lo anterior causa una variación
considerable de concentraciones de contaminantes contenidas en el combustible
(Woodward Clyde, 2000).
Figura 5. Procedimiento más común utilizado en procesadoras de aceite usado Fuente: UPME. 2001. Transf ormación de los Aceites Usados para su Utilización como Energéticos en Procesos de Combustión. Consult ado en diciembre del 2006 en http://www. upme. gov .co/Siel_Bk/ document acion/ure/EstudiosEf iciencia_Aceit esUsados. pdf
Por lo general las procesadoras no monitorean la calidad del combustible que producen y
simplemente se limitan a reprocesar el aceite usado y producir combustible. Según la
resolución 1446 del 2003 del M inisterio de Ambiente, vivienda y desarrollo territorial,
estas empresas deben realizar caracterizaciones cada 4 meses para controlar el
producto. Sin embargo, las autoridades ambientales no ejercen el control suficiente para
que esta actividad se realice (Garivelo, 2006).
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Los procedim ientos mas utilizados a nivel mundial en reprocesamiento incluyen:
sedimentación o centrifugación para la remoción de agua y sedimentos, filtración para
remover partículas finas, destilación para remoción de agua y contaminantes de la
gasolina y otros compuestos, y t ratamiento químico para remoción de metales pesados
(EPA, 1980).
El tratamiento con máquina centrí fuga es el procedim iento de separación por medios
físicos mas completo para el tratamiento de aceites usados. En la Tabla 8 se hace una
comparación entre la separadora centrífuga, los tanques de separación y los filtros
prensa.
Tabla 8. Comparación de procesos de tratamiento de aceites usados
Centrífuga Tanque Filtro Remoción de agua Sí Moderada No Separación de emulsiones (1) Sí Sí No Partículas pesadas Sí Moderada Sí Partículas livianas Si No Si Capacidad Alta Baja Baja Operación de 2 fases Si Sí Sí Operación de 3 fases Sí Moderada No Costo operacional Bajo Bajo Alto Sistemas autolimpiantes Sí No Sí Requerimiento de espacio Bajo Alto Alto
Fuente: ROSENBERG , Lupien et Associés. 2001. Utilizac ión en Colombia de Aceites Usados como Energéticos en Procesos de Combustión.
Sin embargo, Gulyurtlu et al. demostraron en un estudio que las emisiones generadas al
quemar aceite usado t ratado mediante separación física aparentemente son insuficientes
para la remoción efectiva de las partículas metálicas .
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Para poder utilizar el aceite usado como combustible es necesario que éste cumpla con
ciertas características establecidas en la normatividad de cada país (Ver Tabla 9 ). Estos
niveles perm isibles por lo general se alcanzan una vez el aceite usado ha sido t ratado.
Sin embargo, si el aceite usado sin tra tar presenta concentraciones inferiores a las
establecidas, puede ser utilizado como combustible.
Es importante resalta r que en la normatividad de algunos países se puede usar la mezcla
con ot ros combustibles como otra alternativa de tratamiento para alcanzar los niveles
perm isibles. Otros países, por el contrario, establecen que si el aceite usado excede los
límites expuestos, éste no puede ser mezclado ni utilizado como combustible.
Tabla 9. Niveles de Contaminación Permisibles en Aceites Lubricantes Usados
Contaminantes (ppm) Países
Arsénico Cadmio Cloro Plomo Halógenos PCBs Australia 10 3 10 - Estados Unidos 5 2 10 100 4000 50 Suiza 20 0,8 - 50 1%w 50 Europa N
ivel
es p
erm
isib
les
de c
onta
min
ante
s
- 0,5 100 5 - 50 Fuente: EPA, “St andards f or the management of used oils”. 40 cfr Ch. 1 (7-1-99 edition), Part. 279.
Colombia solo establece niveles máximos de concentraciones de contaminantes para el
aceite usado t ratado y mezclado con ciertas proporciones. Si un aceite usado sin
tratamiento presenta niveles incluso más bajos de contaminantes que los presentados en
la normatividad, éste no se puede utilizar como combustible porque no ha sido ni tratado
ni mezclado.
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5.5. UTILIZACIÓN DE ACEITES USADOS
El Manual Técnico para el Manejo Integral de Aceites Lubricantes Usados menciona
como parámetro común la utilización de aceite usado lubricante en forma pura o en
mezcla de la siguiente manera:
Si el aceite es tratado se puede utilizar como combustible para uso industrial, para
regeneración de bases lubricantes, para recuperación y aprovechamiento en la
fabricación de plastificantes y para fluidos para temple.
La única alternativa de aprovechamiento del aceite usado sin tratar es para uso
energético en procesos productivos de cemento o en ot ros procesos con temperaturas de
operación superiores a los 600 ºC.
La dist ribución del uso del aceite usado en Colombia se describe en la Figura 6. Como se
puede observar, el principal uso del aceite usado en Colombia tiene que ver con procesos
con fines energéticos. Un porcentaje importante representa el comercio ilegal del aceite
usado lo que conlleva a una seria contaminación ambiental.
Control Polvo 8%
Otros 8%
Combustible 46%
Inmunización 10%
Desmoldante 5%
Comercio Ilegal 20%
Temple metales 3%
Figura 6. Prácticas de disposición final de los Aceites Usados Fuente: UPME. 2001. Transf ormación de los Aceites Usados para su Utilización como Energéticos en Procesos de Combustión. Consult ado en diciembre del 2006 en http://www. upme. gov .co/Siel_Bk/ document acion/ure/EstudiosEf iciencia_Aceit esUsados. pdf
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En el territorio nacional se tiene conocimiento de la utilización de los aceites sin tratar en
procesos de fundición, ladrilleras y el temple de metales (Fundación Codesarrollo, 2005).
Estas prácticas se realizan sin ninguno tipo de control ni conocim iento acerca de los
potenciales perjuicios que trae a la salud y al medio ambiente.
Otra alternativa para aprovechar el aceite usado es la rerefinación, proceso mediante el
cual el aceite usado se convierte en aceite base para fabricar nuevos lubricantes. Esta
práctica es común en países con economías más desarrolladas, tales como Estados
Unidos y varios miembros de la comunidad económica Europea. En Colombia esta no es
una práctica común debido a razones económicas (Fundación Codesarrollo, 2005).
A nivel Latinoamericano el mayor aprovechamiento dado a los aceites usados es como
combustible. La excepción es Brasil, en donde la regeneración es bastante importante
(Ver Tabla 10). En Colombia y en Ecuador es en donde más se aprovecha el aceite
usado, sin embargo, esto no implica que se le esté dando un uso correcto y responsable
(Escorel de Azevedo, 2002).
Tabla 10. Destino de Aceites Lubricantes Usados en países latinoamericanos.
País Re-ref ino
Recuperado para usos
como combustibles (cementeros
y otros)
Tratamiento de maderas
Malezas y
curados
Carreteras, bloques, agente
desmoldante
Temple de
metales
Talleres y usos
en motores
Otros Sin dat os,
desconocido, alcantarillado
Argentina1 38% 62%
Brasil 69.2% 31%
Colombia 46% 10.3% 12.9% 2.6% 2.2% 26%
Ecuador 42% 2% 3.3% 7.8% 37.7%
México1 33% 67% 1. Puede incluirse en los aceites recuperados el re -refino Fuente: Escorel De Azevedo, Pedro Ubirat an. 2002. Revisión y anális is de las experiencias de Argentina, Brasil, Colombia, Ecuador y Méx ico respecto a los cinco elementos claves para el manejo ambiental de lubricantes usados.
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Países como Suecia, Bélgica, Inglaterra, I rlanda, Austria y Portugal aprovechan más del
50% del aceite usado en procesos de combustión. Sin embargo, países como
Luxemburgo, Italia y Alemania prefieren la refinación como forma de aprovechamiento.
En todos los países mencionados anteriormente exi ste un porcentaje de di sposición ilegal
que oscila entre 14 y 60% de la totalidad del aceite usado generado (Taylor Nel son
Sofres Consulting, 2001).
Existen alternativas para la disposi ción del aceite usado sin darle un aprovechamiento
específico. Las incineraciones en hornos especiales para la disposición de residuos
peligrosos es un ejemplo de disposi ción final sin aprovechamiento. Estos hornos deben
contar con características especiales para evitar emisiones de gases tóxicos al ambiente.
Esta práctica no es la más utilizada dado sus altos costos de infraestructura y
mantenim iento y dado el alto potencial del aceite usado a ser aprovechado en otros
procesos.
5.6. USO DE ACEITES USADOS COMO COMBUSTIBLE
Las pequeñas y medianas empresas (Pymes) utilizan combustibles líquidos para hornos
y calderas que cuentan con diferentes sistemas de quemado (pulverizado, parrilla fija,
parrilla viajera). Dados los altos volúmenes que se manejan, las Pymes encuentran en el
aceite usado una alternativa de combustible que es más económica al mismo tiempo que
no se afecta el valor energético de la mezcla de combustible utilizado.
El problema fundamental con esta práctica tiene que ver con su uso indebido e
incontrolado en calderas y hornos. Lo anterior se explica por un limitado conocimiento de
procedim ientos técnicos relacionados con la adaptación del aceite, la escasa dotación de
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personal capacitado, el desconocim iento de la normatividad, la falta de educación
ambiental y el mercado negro que exi ste con los aceites lubricantes usados.
El principal incentivo para el uso de aceites usados por parte de pequeñas y medianas
empresas tiene que ver con su costo. El aceite usado sin t ratamiento se obtiene a un
precio de $1,000 a $1,200 el galón (Ramírez, 2006). El galón de aceite usado tratado
tiene un valor de $1,500 a $1,650 (Trujillo, 2005).
5.6.1. Problemas en la salud
El uso irresponsable de aceites usados como combustible puede traer problemas al
medio ambiente y a la salud de las personas. Como se explicó en capítulos anteriores, la
mayoría de aceites usados contienen altas concentraciones de metales pesados que
incluyen cadmio, cromo, plomo y zinc. Estos metales son emitidos a la atmósfera durante
los procesos de combustión. Gulyurtlu et al.(1996) reportaron que en condiciones
extremas hasta un 80% del plomo contenido en el aceite usado puede ser emitido a la
atmósfera.
El plomo es un contaminante que trae e fectos negativos para el sistema circulatorio ya
que se adhiere a los glóbulos rojos obstaculizando el transporte de oxígeno. Además del
si stema circulatorio, afecta el renal y el nervioso causando daños al cerebro que se
refleja en olvido, torpeza e incapacidad para aprender. El zinc, al ser absorbido en altas
cantidades por humanos, puede causar problemas de salud eminentes, como es úlcera
de estómago, irritación de la piel, vómitos, náuseas y anemia. También puede afectar el
páncreas y di sturbar el metabolismo de las proteínas, y causar arterioesclerosi s.
(Lenntech, 2006).
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El cromo genera erupciones cutáneas, malestar de estómago y úlceras, problemas
respi ratorios, debilitamiento del si stema inmune, daño en los riñones e hígado, alteración
del material genético, cáncer de pulmón y hasta la muerte. El cadmio genera problemas
en los riñones donde causa un daño en el mecanismo de filtración. Lleva bastante tiempo
antes de que el Cadmio que ha sido acumulado en los riñones sea excretado del cuerpo
humano. Adicionalmente, el cadmio puede producir f racturas de huesos, daños al
si stema nervioso e inmune y desarrollo de cáncer (Lenntech, 2006)
5.6.2. Impacto en Bogotá
En Bogotá existen zonas con severos problemas de contaminación del aire. El Decreto
174 del 2006 clasifica las localidades de Puente Aranda, Fontibón, y Kennedy como
áreas de alta contaminación por PM 10. Dadas las condiciones de contaminación que se
presentan en estas localidades, el artículo Sexto del decreto en mención prohíbe el uso
de aceites usados o sus mezclas en cualquier proporción como combustibles en calderas
y hornos. Este requerim iento se fundamenta en el conocimiento de que las emisiones
producidas por la quema de aceite usado solo o en mezclas con ot ros combustibles son
mas elevadas que la quema de diésel convencional (Woodward Clyde, 2000).
Sin embargo, en Bogotá en el año 2006, las procesadoras de aceite usado autorizadas
realizaron estudios i socinéticos en calderas que utilizaban aceite usado tratado por ellas
m ismas. Los conceptos técnicos emitidos por el DAMA establecen que las emisiones
encontradas en tales ensayos, cumplen con los niveles perm isibles establecidos en la
resolución 1208 del 2003. Es importante tener en cuenta que estos estudios se llevaron a
cabo en tan solo tres calderas y que durante los m ismos solo se analizaron los
contaminantes criterio cuando es conocido que la quema de aceites usados esta
relacionada con altas emisiones de metales.
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6. COMBUSTIÓN
6.1. COMBUSTIBLES
La industria Colombiana consume numerosos tipos de combustibles. Los de mayor uso
son el combustóleo, gas natural y carbón. Los de menor utilización son el ACPM,
queroseno, crudos livianos y el gas propano (Rosenberg, 2001).
Los combustibles líquidos y gaseosos en sus precios presentan una desventaja frente a
combustibles como el carbón debido a la volatilidad que los caracteriza. Debido a esto la
tendencia a nivel nacional e internacional es utilizar calderas a carbón. Algunas de las
desventajas del uso de este combustible sólido tienen que ver con sus altos contenidos
de azufre los cuales a su vez se reflejan en mayores emisiones de material particulado.
El fuel oil es un tipo de combustible que se refiere a los líquidos hechos del petróleo
crudo. Éste se clasifica en sei s tipos de acuerdo a su punto de ebullición (175-600ºC),
composición (cadena de carbón de 20 a 70 átomos), y vi scosi dad. En la Tabla 11 se
describen diferentes tipos fuel oil.
Tabla 11. Descripción de los combustibles tipo fuel oil.
Fuel Oil No. Alias Tipo Usos
1 Diésel fuel (kerosene)
Destilado Pequeños calentadores de espacio. (Quemadores Vaporizadores)
2 Diésel fuel (Diésel corriente) Destilado Calentadores residenciales
(Quemadores Atomizadores) 4 Residual fuel oil Destilado Quemadores industriales
5 Light fuel oil Destilado /Residual Precalentamiento
5 Heavy fuel oil Residual Calentadores
6 Heavy fuel oil( Combustoleo) Residual Bunker C
Fuente: Fuel Oil and Combustion Values. Consultado en septiembre del 2006 en http://www. engineeringtoolbox.com/fuel-oil-combustion-values-d_509.html.
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Adicionalmente es posible obtener diversos tipos de combustible fuel oil al realizar
mezclas de combustibles con aceites usados (Tabla 12).
Tabla 12. Posibles mezclas de aceite usado con combustóleo o diésel.
Proporciones (%vol) Viscosidad resultante
Mezcla posible Aceite Usado ACPM Fuel oil No.6
Combustóleo SSU a 38ºC 1
SSF a 50ºC 2
Fuel Oil No.2 31 69 32,6 Fuel Oil No.2 52 48 37,9 Fuel Oil No.4 69 31 45 Fuel Oil No.4 88 12 125 Fuel Oil No.5 Light
66 33 23
Fuel Oil No.5 Heavy 37 63 40
1. SSU= Segundos Saybolt Universales 2. SSF= Segundos Saybolt Furol Fuente: Rosenberg , Lupien et Associés. 2001. Utilizac ión en Colombia de Aceites Usados como Energéticos en Procesos de Combustión.
Se sabe que la calidad de los combustibles depende de las concentraciones de ciertos
elementos contenidos en los m i smos. En la Tabla 13 se realiza una comparación de las
concentraciones de diferentes contaminantes en tres tipos de combustible: aceite usado,
fuel oil destilado y fuel oil residual.
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Tabla 13. Comparación de la calidad de diferentes combustibles.
Aceit e usado Destilado Residual
Cont aminante
Concent ración Promedio
(ppm)
Rango de concentra- ción (ppm)
Concentración Promedio
Rango de concentración
Concent ra ción
Promedio
Rango de
concen tra ción
Ceniza 6,500 1,000-12,000 25 - 2,500 -
Cloro 2,200 1,000-8,700 100 - 12 3-380
Nitrógeno 1,000 100-2,800 300 100-600 3,500 1,500-5,000
Azuf re 5,000 2,700-7,500 2,400 500-6,000 10,000 2,000-28,000
Aluminio 45 2-640 8 0.3-33 3.8 0.3-19
Arsénico 12 1-100 0.8 0.1-0.2 0.8 0.02-2
Bario 65 9-160 0.5 0.4-14 1.3 0.3-3.4
Cadmio 1 0.6-2.8 0.3 0.1-0.9 2.3 0.01-0.9
Cromo 6 1-37 1.3 0.5-2.8 1.3 0.1-1.7
Hierro 240 58-1,300 12 4-79 18 2-2, 200
Plomo 1,100 170-2,100 1.8 0.5-4.4 3.5 0.1-8
Magnesio 260 5-590 6.3 0,8-6.5 13 0,8-750
Vanadio 30 0.1-13 1.6 0.05-17 160 1-110
Zinc 800 90-1,550 3.6 0.6-6.4 1.3 0,6-35 Fuente: AUL, Edward & Associates, Inc. E. H. Pechan & Associates, Inc.1993. Emission factor documentation for Ap-42 section 1. 11 Waste oil combustion.
En la tabla anterior se puede observar que para diversos contaminantes el aceite usado
presenta mayores concentraciones al compararlo con fuel oil destilado y residual. La
mayor diferencia se observa en las concentraciones de metales. El aceite usado cuenta
con concentraciones muy altas mientras que los ot ros combustibles tan solo contienen
trazas.
Es importante tener en cuenta que la calidad del aceite usado depende de múltiples
factores que incluyen: o rigen (motor o industrial), manipulación (posibles mezclas) y país
de origen (normatividad en combustibles). Por ejemplo, el plomo se encuentra en bajas
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concentraciones dado que en Colombia se prohibió el uso de este aditivo en las
gasolinas.
6.2. EQUIPOS DE COMBUSTIÓN
Las calderas son equipos que producen calor y vapor mediante la quema de
combustibles. Las calderas de tipo “Utilidad” son aquellas con capacidades menores a
100 MMBtu/hr y son típicamente usadas para la generación de energía. Las calderas
industriales (10-250 MM Btu/hr) son utilizadas para el mismo propósito y también en
procesos de generación de vapor. Los calentadores de espacio (< 10 MM Btu/hr)) son
usados para calentar residencias y locales comerciales (Eastern Research group, 2001).
Las calderas se clasifican dependiendo de la presión y temperatura de t rabajo, tipo de
combustible, forma de quemar y tipo de paso de humos (calderas acuotubulares y
pirotubulares) (Torres, 2003). Las calderas pirotubulares son equipos pequeños en los
que los gases de combustión circulan por tubos inmersos en el agua, m ientras que en las
calderas acuotubulares el agua ci rcula por tubos que forman las paredes del hogar.
Aquellas calderas que pueden utilizar aceite usado como combustible dependen del tipo
de paso de humos y del tipo de combustible que consuman (destilado o residual).
A continuación se presentan algunas características de aquellas calderas que son aptas
para la quema de aceites usados (EPA, 1980).
(1) Calderas acuotubulares utilizando:
o Carbón: este tipo de calderas es apropiada para la quema de aceite usado debido a
que la mayoría de ellas cuentan con equipos de control de emisiones. Sin embargo, el
carbón sigue siendo el principal combustible dado sus bajos precios.
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o Fuel oil destilado y residual: estas calderas cuentan con equipos como filtros,
quemadores especiales para ai re y vapor, tanques que soportan impurezas y en
ocasiones control de emisiones que soporten al aceite usado como combustible. Se
cree que el aceite usado mezclado con petróleo residual se queman en calderas
grandes y medianas acuotubulares.
(2) Calderas pirotubulares utilizando
o Carbón: la mayoría de estas calderas son pequeñas y algunas están equipadas con
quemadores de combustible de petróleo.
o Fuel oil residual: estas calderas están más preparadas para quemar aceite “sucio”
que las acuotubulares. Por esta razón, el aceite usado es quemado en varias de estas
calderas de tipo pequeño o muy pequeño (120.000-296.000 MM Btu/hr).
o Fuel oil destilado: algunas calderas pequeñas di señadas para quemar fuel oil No. 4
utilizan mezclas de combustible destilado con aceite usado.
En resumen, la práctica mas común relacionada con el uso de aceite usado como
combustible tiene que ver con calderas acuotubulares de combustible residual con
capacidad de 19,000 a 281,000 MMBtu/hr.
Los equipos que utiliza la industria Colombiana (Pymes) se di stribuyen de la siguiente
manera: 87% calderas piro tubulares, 5% calderas acuatubulares y 8% hornos
industriales. Las calderas por lo general son de los fabricantes Distral, Powermaster y
Colmáquinas que han sido adaptadas para atomizar combustóleo, gas natural, crudos
livianos y ACPM (Rosenberg, 2001).
También existen los quemadores de espacios pequeños. En térm inos generales, el aceite
usado en este tipo de quemadores, proviene de las m ismas empresas. Este aceite no
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suele tener un alto contenido de plomo ni de cenizas, pero si puede estar contaminado
con ot ros químicos tales como solventes.
7. NORMATIVIDAD DE ACEITES USADOS
7.1. COLOMBIA
Colombia cuenta con decretos, guías, manuales y resoluciones que están directamente
relacionadas con el manejo del aceite usado. Estas legislaciones y reglamentos
establecen de forma clara cual debe ser la gestión adecuada de los aceites usados.
A nivel nacional, en el año 2006 se emitió la resolución 1446 del Ministerio de Ambiente,
Vivienda y Desarrollo Territorial, que modificó parcialmente la 045 de 1998. Dicha
resolución representa un cambio importante en la gestión que se venía desarrollando en
el país dado que establece los usos que se le puede dar al aceite usado en los casos en
los que éste haya sido tratado o no. La nueva resolución especifica qué proporciones de
mezcla de aceite usado se debe usar con combustibles y cuáles son los niveles
perm isibles en concentraciones de contaminantes de dichas mezclas (Ver Tabla 14)
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Tabla 14. Porcentajes para mezcla y límites máximos de contaminantes en aceites usados tratados.
Máxima concentración de contaminante (ppm)
Contaminante Para mezcla
hasta del 40%
Para mezcla hasta del
80% Bifenilos policlorados (PCB´s)
15 5
Halógenos orgánicos totales 650 400
Halógenos totales (como HCL) 800 500
Cadmio 2 1 Cromo 8 3 Plomo 50 10 Arsénico 2 1 Níquel 1.5 1 Zinc 120 60 Estaño 5 3 Bario 3 1 Punto de chi spa (ºF, valor mínimo) <170 <170 Fuente: Ministerio de Ambiente, Viv ienda y Desarrollo Territor ial. Resolución 1446 de 2006.
En septiembre del 2006 el M inisterio del Medio Ambiente, Vivienda y Desarrollo
Territorial, socializó el Manual Técnico para el Manejo de Aceites Lubricantes Usados de
uso a nivel nacional. En éste se describen todos los procedim ientos de los actores de la
cadena de aceites usados.
En términos generales se puede afirmar que Colombia cuenta con normatividad que
establece claros lineamientos para una adecuada gestión de aceite usados. Si la
autoridad ambiental tuviese un control apropiado de las actividades relacionadas con la
manipulación y disposición del aceite usado, éste residuo no tendría que ser una fuente
de problemas ambientales.
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7.2. BRASIL
La norma que regula la gestión de aceites usados en Brasil es la Resolución CONAMA
(Consejo Nacional del Medio Ambiente) 9 de 1993. En esta que establece que todo el
aceite lubricante usado debe ser reciclado y que solamente en caso en que pueda
demostrarse la imposibilidad de refinamiento en cuanto medida excepcional, será
perm itida su incineración bajo condiciones severas. La Portaria Interministerial del 29 de
Julio de 1,999, de los M inistros de Minas y Energía y Medio Ambiente, estableció la
responsabilidad del productor, importador, revendedor y consumidor de aceite por su
recogida y el productor o importador por su acopio y destino final. En octubre del 2001, el
volumen mínimo de aceite usado colectado debe ser de 30% del volumen comercializado
(Escorel De Azevedo, 2002).
7.3. ECUADOR
El reglamento de emisión y medición de fuentes fijas de combustión del Ecuador
(Acuerdo Ministerial No. 883 RO/Sup 303, 1993) prohíbe el uso de aceites usados como
combustibles en procesos industriales con excepción de aquellos casos en los que se
que cuente con equipos de control de emisiones. En estos casos, la entidad ambiental de
control es responsable de generar un perm iso de operación para dichos equipos.
7.4. UNIÓN EUROPEA
La directiva 87/101/CEE de 1986 de la Unión Europea es la norma principal relacionada
con la gestión de aceites usados. En esta directiva se establece la prioridad al tratamiento
de aceite usado por medio de la regeneración. Si lo anterior no es posible, la prioridad
sigue para la combustión de los residuos, siempre y cuando ésta se realice en
condiciones aceptables desde el punto de vista ambiental. Para cualquiera de las
alternativas descritas, se requiere de una autorización que solo se concede después de
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que se compruebe que se han tomado todas las medidas necesarias para la protección
de la salud y del medio ambiente, incluida la utilización de la mejor tecnología di sponible
que no implique costos excesivos.
En el caso específico de la utilización de aceites usados como combustible se debe
garantizar que éstos no sean considerados como residuos tóxicos ni peligrosos y que no
contengan concentraciones de PCB´s mayores a 50 ppm. En caso de mezcla de aceites
usados con residuos peligrosos, éstos se regularan bajo la norma de residuos peligrosos.
Si no se dan las condiciones apropiadas para la realización de las dos alternativas de
aprovechamiento, los Estados miembros adoptarán las medidas necesarias para
garantizar su destrucción sin riesgo. En caso de que lo anterior no se pueda llevar a
cabo, los estados m iembros tomaran las medidas necesarias para que una o varias
empresas realicen la recolección y/o la gestión de los aceites usados.
A continuación se muestran los lím ites de emisiones para las instalaciones que quemen
aceite usado con una potencia térm ica igual o superio r a 3MW. Estos lím ites pueden
garantizarse mediante un apropiado si stema de control de emisiones de sustancias
contaminantes contenidas en los aceites usados o en las mezclas de los aceites usados y
otros combustibles.
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Tabla 15. Lím ites de concentraciones en los aceites usados para su utilización como combustible en la Unión Europea.
Contaminante Valor
Límite (mg/Nm3)
Cadmio 0.5 Cromo 1.5 Níquel 1 Plomo 5 Cloro 100
Fuente: Directiva 87/ 101/CEE del Consejo de 22 de diciembre de 1986 relativa a la gestión de aceit es usados
7.4.1. España
En España existe el Decreto Real 679/2006 el cual establece medidas adicionales y más
restrictivas que las expuestas por la Directiva 87/101. En este decreto se adoptan, entre
otras, las siguientes medidas:
• Se deben realizar análisi s y tratamientos previos o secundarios a los aceites usados
que vayan a ser valorados energéticamente para dar cumplimiento con los requi sitos de
emisiones a la atmósfera.
• Los generadores de aceites usados pueden entregarlos a los fabricantes de aceites
quienes están obligados a hacerse cargo de estos residuos. En el caso en el que el
fabricante no realice las operaciones de gestión final de aceites usados, los deben
entregar a gestores autorizados o pueden participar en un sistema integrado de gestión
teniendo en cuenta el orden de preferencias establecido.
• Los si stemas integrados de gestión se financian mediante la aportación por los
fabricantes de una cantidad acordada por la entidad a la que se asigne la gestión del
sistema. Las operaciones que podrán gozar de esta compensación son exclusivamente
las de recolección, transporte, almacenamiento, análisis, t ratamientos previo y
secundario y gestión final mediante regeneración u otras formas de reciclado.
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7.5. CANADÁ
Canadá regula la gestión de aceites usados mediante el denominado “Used Oil And
Waste Fuel Management Regulations”. En esta legislación se li stan las concentraciones
máximas de algunos contaminantes contenidos en los aceites usados (Ver Tabla 16).
Tabla 16. Niveles máximos permitidos de concentraciones de contaminantes en el aceite usado en Canadá.
Contaminante Niveles máximos permitidos
Aceite usado
sin tratar(ppm)
Combustible derivado de
residuos(ppm) Cadmio 2 2 Cromo 10 10 Plomo 100 100 Halógenos orgánicos
totales como cloro 1,000 1,500
Bifinelos Policlorados 2 2 Contenido de ceniza 0.6 (% peso) Fuente: Environmental Protection Act. Used oil and waste f uel management regulations. Tomado en Nov iembre del 2006 en http://www.enr.gov .nt.ca/eps/pdf /plg_oi lwast efuel_nov03.pdf . Si un aceite usado o un combustible derivado de residuos (aceite tratado) presenta
concentraciones mayores a las establecidas (Ver Tabla 16), éste no puede ser mezclado,
incinerado, vendido ni reprocesado a excepción de que vaya a ser di spuesto en una
instalación regi st rada o localizada en otro territorio donde se acepten los niveles de
contaminantes que tenga dicho aceite.
El aceite usado solo se puede quemar en incineradores autorizados. El aceite usado
tratado se debe quemar en una caldera industrial que sea un incinerador aprobado o en
una instalación regi st rada. Si el aceite usado sin tratar representa más del 5% de una
mezcla con combustible virgen, éste no puede ser usado como combustible.
No se puede diluir el aceite usado con otra sustancia si éste presenta impurezas que
excedan el máximo nivel establecido en la tabla anteriormente mencionada o si presenta
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un punto de ignición menor a 37.7ºC. Únicamente se puede diluir el aceite cuando ha
sido analizada una muestra representativa de éste y un inspector apruebe la mezcla.
Una persona debe regi st ra r un lugar o una instalación que pretenda: mezclar aceite
usado que no contenga impurezas que excedan los límites, quemar aceite usado que no
sobrepase los límites establecidos, reprocesar aceite usado, quemar en una caldera
industrial aceite usado tratado que no sobrepase los límites establecidos.
Tabla 17. Resumen de las legislaciones relacionadas con el aprovechamiento de los aceites usados.
País Normatividad Resumen
Colombia Resolución 1446 del 2006
Establece los usos del aceite usado si éste ha sido t ratado o no. Especifica proporciones de mezcla de aceite usado con combustibles(40 y 80%) y los niveles permisibles en concentraciones de contaminantes de dichas mezclas
Brasil Resolución CONAMA 9 de 1993
Establece el refino como medida excepcional para el aceite usado
Ecuador
Acuerdo Ministerial No. 883 RO/Sup 303, 1993
Prohíbe el uso de aceites usados como combustibles en procesos industriales con excepción de que tengan equipos de control de emisiones
Unión Europea
La directiva 87/101/CEE de 1986
Establece como prioridad la regeneración de aceites usados. Si no es posible, se permite la combustión de los aceites si no sobrepasan límites establecidos.
Canadá
Used Oil And Waste Fuel Management Regulations
Se establecen los niveles máximos permitidos de concentraciones de contaminantes en el aceite usado sin tratar y tratado. Si los aceites sobrepasan estos valores, no pueden ser ni mezclados ni utilizados como combustible.
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8. ESTIMACIÓN DE LAS EMISIONES GENERADAS POR LA COMBUSTIÓN DE
ACEITES USADOS EN BOGOTÁ.
En este último capítulo se presentan los resultados de una recopilación de información
acerca de emisiones de contaminantes producidas al quemar aceite usado en procesos
industriales. Cada estudio consultado presenta equipos de combustión diferentes, lo que
genera dificultades a la hora de comparar emisiones de aceite usado entre un estudio y
otro. Sin embargo, se pudo establecer un rango de emisiones de ciertos contaminantes
para crear una idea del impacto de la utilización de aceites usados como combustible.
El propósito de esta parte del estudio es relacionar las características químicas del aceite
usado con las emisiones generadas al quemarlo. Teniendo en cuenta esto y las
características del aceite usado que se consume en Bogotá, se pueden establecer de
manera teórica y aproximada las emisiones que se producen cuando se consume aceite
usado tratado como combustible en la ciudad.
El combustible derivado de aceites usados contiene concentraciones elevadas de
metales pesados y aditivos a base a azufre que contribuyen a las emisiones que se
presentan al quemar estas sustancias, las cuales son mayores que las producidas por
combustibles derivados del petróleo como el diésel (Boughton & Horvath, 2004).
Se encontró que la mayor preocupación por la quema de aceites usados radica en las
emisiones de metales pesados como plomo, cromo, cadmio y zinc por su alta
concentración en el aceite usado (Boughton & Horvath, 2004). En el caso especifico del
plomo, en algunos estudios las emisiones generadas de éste contaminante al quemar
aceite usado sobrepasaron los límites establecidos por la normatividad (Gulyurtlu et al.,
1996).
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Hoy en día, las concentraciones de plomo en el aceite usado dejan de ser una
preocupación debido a que se prohíbe como aditivo en la gasolina. Metales como zinc
siguen si endo uno de los mayores problemas de los aceites usados debido a su alta
concentración en los aditivos y por consecuencia, altas emisiones del contaminante
(Fennelly et al., 1984). Cromo y cadmio presentan importantes concentraciones en los
aceites, sin embargo, su concentración siempre esta dentro de los límites establecidos
(ECOLCIN, 2006).
Las emisiones generadas por la quema de aceite usado, a pesar de ser más altas que las
de diésel y con excepción de plomo, cumplen con los lím ites establecidos por la
normatividad aplicable. Tal es el caso de un estudio realizado en Nueva Zelanda en el
cual se concluye que la combustión de aceites usados no genera impactos significativos
a la calidad del aire siempre y cuando se cumplan ciertas especificaciones como una
correcta altura de chimenea (3 m), el cumplimiento de estándares mínimos de cada
legislación y buenas prácticas de operación y mantenimiento de cada equipo (Woodward
Clyde, 2000).
8.1. METODOLOGÍA
Durante esta parte de la investigación se obtuvieron datos de emisiones de diferentes
estudios para analizar el impacto hacia la calidad del aire que tiene la quema de aceites
usados como combustible. En primer lugar, se consultó información acerca de los
factores de emisión de algunos contaminantes generados al quemar aceite usado
tratado, sin tratar o en diferentes mezclas con ot ros combustibles. Con esta información
se estableció un rango de emisión para cada contaminante analizado.
En segundo lugar, se establecieron las concentraciones de algunos contaminantes de los
aceites usados antes de ser quemados. Estos datos se relacionaron con las emisiones
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generadas al usar los aceites usados como combustible. Dicha relación establece una
tendencia a incrementar las emisiones a medida que las concentraciones de los
contaminantes en el aceite usado incrementan.
El tercer paso fue obtener información acerca de las concentraciones de los aceites
usados en Bogotá. El objetivo de esta parte de la investigación es aplicar los factores de
emisión encontrados y relacionados a las características de los aceites usados en la
bibliografía, a las concentraciones de los contaminantes del aceite usado en Bogotá. Es
importante tener en cuenta que solo se logró obtener las caracterizaciones del aceite
usado tratado en la ciudad.
Por último, teniendo un factor de emisión teórico para algunos contaminantes cuando se
utiliza aceite usado como energético en Bogotá, se encuentra una proporción entre las
emisiones generadas por esta actividad y las emisiones de fuentes fijas de la ciudad de
Bogotá obtenidas en el inventario de emisiones de la ciudad.
8.2. FACTORES DE EMISIÓN Y CARACTERÍSTICAS DEL COMBUSTIBLE
DISPONIBLES EN LA LITERATURA CIENTÍFICA
El factor de emisión de un contaminante puede definirse como la cantidad generada por
volumen de combustible quemado. Este factor es función de diversos parámetros
incluyendo la calidad del combustible utilizado y el proceso de combustión en el que éste
es utilizado.
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Para los análisi s aquí presentados se utilizó información proveniente de estudios en los
que se determinaron los factores de emisión de algunos contaminantes generados al
quemar combustibles como diésel, combustóleo y aceite usado sin t ratar, tratado o en
mezclas.
Es importante tener en cuenta que los estudios que constituyen nuestra fuente de
información son antiguos y realizados en periodos de tiempo diferentes. Adicionalmente
las emisiones encontradas en cada uno de estos estudios provienen de combustibles y
equipos de combustión con características diferentes. La Tabla 18 resume las
características principales de los experimentos de los estudios que fueron usados como
fuente de información para los resultados aquí reportados.
En la tabla se nombra la re ferencia del estudio del cual se obtuvo la información
requerida. También se describe el equipo de combustión utilizado en cada estudio para
evitar comparaciones de emisiones entre un equipo y otro . Cada equipo tiene una
convención que esta representada en la tabla con un cuadro y una t rama diferente para
cada equipo. Esta convención de utilizará en las gráficas de mas adelante.
Cada estudio utilizó diferentes tipos de combustibles, los cuales están descritos en la
tercera columna de la tabla. Se estableció una convención para cada combustible (cuarta
columna) para facilitar la interpretación de éstos en las gráficas que se presentan mas
adelante.
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Tabla 18. Combustibles y equipos de combustión usados durante los estudios que fueron utilizados como fuente de información de esta investigación
Referencia Equipo de combustión utilizado
Combustible Convención
Diésel
D Caldera pirotubular con capacidad de 200 hp (1975) 25% aceite usado
industrial mezclado con diésel
AU25D
Caldera pirotubular con capacidad de 100 hp (1976)
8% aceite usado de motor mezclado con diésel
AU8D
100% combustóleo C
10% aceite usado de motor mezclado con combustóleo
AU10C
20% aceite usado industrial mezclado con combustóleo
AU20C
60% aceite usado de motor mezclado con combustóleo
AU60C
100% aceite usado reprocesado AUR
EPA (1980)
Caldera de tipo acuotubular diseñada para la quema de combustóleo
21% aceite usado reprocesado mezclado con combustóleo
AUR21C
Vermont Agency o f Natural Resources (1996)
Caldera de aceite usado con capacidad de entrada de 185,000 BTU/hr .
Aceite usado sin tratar AU
Gulyurtlu et al. (1996)
Caldera horizontal de 240 Kw (800.000 Btuh/hr) de capacidad
Aceite usado reprocesado por tratamiento físico con centrífuga
AUF
US EPA (1993) Caldera pequeña de aceite usado cuyo uso es industrial o comercial
Aceite usado mezclado con ot ro combustible
AUM
* Los cuadros en la columna de “Equipos de combustión” son las convenciones que se utilizan en las graficas que se muestran mas adelant e.
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8.2.1. Material Particulado
La Figura 7 muestra los factores de emisión de material particulado correspondientes a
cada tipo de combustible. Las diferentes t ramas que hay en la gráfica hacen mención a
los diferentes equipos de combustión utilizados en los estudios, como se establece en la
Tabla 18. Por ejemplo, las cuatro primeras barras cuya t rama son las ondas, pertenecen
a la caldera de tipo acuotubular di señada para la quema de combustóleo.
3 3 4
1012
16
19
2425
29
96
0
5
10
15
20
25
30
35
C
Au20
C
Au10
C
AuR21
C D
Au60
C
Au25
D AuR Au
Au8D
AuF
AuM
Tipo de Combustible
Fact
or d
e E
mis
ión
Mat
eria
l P
artic
ulad
o (g
/gal
)
Figura 7. Factores de Emisión para material particulado para cada tipo de combustible.
Esta figura ilust ra el rango de factores de emisión por material particulado que puede
presentarse durante la quema de aceite usado, solo o en mezcla con ot ros combustibles.
Dicho rango oscila entre 2.5 y 30 gramos de material particulado por galón de
combustible. De estos resultados es claro que el factor de emisión incrementa cuando se
utilizan mezclas con proporciones altas de aceite usado.
La relación entre el contenido de cenizas en el combustible y el factor de emisión de
material particulado que se presenta al quemarlos se ilust ra en la Figura 8. Según estos
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valores, a medida que el contenido de cenizas en el combustible aumenta, también se
incrementa el factor de emisión de material particulado.
y = 16.1x + 7.3R
2 = 0.5
0
5
10
15
20
25
30
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
Contenido de Cenizas en el combustible (%)
Fact
or E
mis
ión
Mat
eria
Part
icul
ado
(g/g
al)
Figura 8. Relación entre el contenido de cenizas del aceite usado y sus mezclas y el factor de emisión de material particulado generado al quemar dicho combustible.
Las emisiones de material particulado generadas al quemar diferentes tipos de aceite
usado y sus mezclas pueden llegar a ser significativas dependiendo del contenido de
cenizas y del proceso de combustión.
Es importante tener en cuenta el tamaño y la peligrosidad de las partículas que están
siendo emitidas a la atmósfera. Gulyurtlu et al. (1996) demostraron que más del 70% de
las partículas emitidas fueron menores a 7 micrómetros y un 50% de éstas estaban en el
rango del submicrómetro. Dentro de las partículas emitidas con un tamaño inferior a 1,4
m icrómetros, el 30% eran partículas de plomo. Cuando las partículas son menores a 1
m icrómetro los equipos convencionales, tales como ciclones, no son suficientes para
retener este tamaño de partículas. Adicionalmente, este tamaño de material particulado
respi rable es mucho más agresivo y peligroso para la salud.
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8.2.2. Dióxido de azufre (SO2 )
La Figura 9. muestra el rango de factores de emisión de SO2 al quemar aceites usados y
sus mezclas. En este caso el factor de emisión varía entre 10 y 50 g/gal. El aceite usado
reprocesado por medios físicos (centrífuga) presenta un alto factor de emisión como
consecuencia de la baja calidad de este combustible antes de ser quemado.
20
30
47 49
24
14
23211815
10
0
10
20
30
40
50
60
Au25
D D A
u8D
Au10C
Au2
0C
Au60
C C
AuR21C
AuR
AuM
AuF
Tipo de Combustible
Fact
or d
e Em
isió
n D
ióxi
do d
e A
zufre
(g/g
al)
Figura 9. Factores de Emisión para dióxido de azufre para cada tipo de combustible.
Una vez mas es cla ro que las emi siones asociadas a la quema de aceites usados se
incrementan al utilizar mezclas más altas de este combustible. El aceite usado
reprocesado y utilizado al 100% se encuentra asociado con emisiones altas comparando
con el aceite usado en mezclas con combustóleo en el m ismo equipo de combustión. De
esta manera, estos resultados sugieren que es mejor utilizar el aceite usado mezclado
con ot ros combustibles en lugar de usarlo al 100% así éste haya sido t ratado.
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La Figura 10 muestra como el factor de emisión de dióxido de azufre se encuentra
directamente relacionado con el contenido de azufre en las mezclas el aceite usado que
van a ser utilizadas. La gran mayoría de los combustibles analizados presentó un
contenido de azufre entre 0.2 y 0.4%.
y = 51.6x + 5.2R2 = 0.9
0
10
20
30
40
50
60
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Contenido de azufre en el combustible (%)
Fact
or d
e E
mis
ión
Dió
xido
de
Azu
fre
(g/g
al)
Figura 10. Relación entre el contenido de azufre del aceite usado y sus mezclas y el factor de emisión de dióxido de azufre generado al quemar dicho combustible.
8.2.3. Dióxido de Nitrógeno (NO2 )
Las emisiones de dióxido de nitrógeno no se ven significativamente alteradas al utilizar
distintas mezclas de aceites usados. La Figura 11 muestra el rango de factores de
emisión de NO2 para los diferentes tipos de combustibles y procesos de combustión. En
este caso el rango es de 5 a 10 g/gal y no parece verse afectado por el tipo de
combustible.
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67
99
10
5
12
9987
0
2
4
6
8
10
12
14
D
Au25D
AuF
AuR21
C
Au60C
AuR
AuM Au
8D
Au20
C C
Au10
C
Tipo de Combustible
Fact
or d
e E
mis
ión
dióx
ido
de
nitr
ógen
o (g
/gal
)
Figura 11. Factor de emisión de dióxido de nitrógeno para cada tipo de combustible.
8.2.4. Plom o
Dentro del g rupo de metales pesados, el plomo es el más comúnmente asociado con
emisiones producidas al quemar aceite usado. Una de las fuentes de plomo en los
aceites usados tiene que ver con la presencia de esta sustancia en la gasolina en
aquellos países que aun no cuentan con políticas de calidad de combustible.
Metales como zinc, cromo y cadmio no son analizados en la mayoría de estudios por lo
que no se tiene información suficiente para presentar en esta investigación. Sin embargo,
dentro de la información encontrada acerca de estos metales, las emisiones generadas
por éstos no excedieron el límite establecido.
Lo contrario ocurrió con plomo, cuyas emisiones sobrepasaron el nivel máximo
establecido en la normatividad (Fennelly et al, 1984). La literatura científica incluye
reportes de emisiones de plomo que pueden llegar a ser hasta 70 veces más altas en la
combustión de aceites usados que en combustión de diésel (Vermont Agency of Natural
Resources, 1996).
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La Figura 12 muestra que los factores de emisión de plomo asociados con combustibles
tales como diésel y combustóleo son extremadamente bajos. Cuando se presentan
mezclas de aceite usado con estos combustibles, el factor de emisión incrementa.
El aceite usado reprocesado por medios físicos tales como la separación centrífuga,
presenta emisiones importantes de plomo, ya que la remoción efectiva de partículas
metálicas requiere de métodos químicos de t ratamiento. De esta manera, el 80% del
plomo contenido en el aceite usado puede ser emitido a la atmósfera al quemarse este
combustible (Gulyurtlu et al, 1996).
0.0 0.0 0.0 0.1 0.2 0.30.7
1.41.7
2.1
3.9
1.0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
D C
Au25
D Au
Au20
C
Au10
C
AuR21
C Au
8D AuM Au
60C
AuR AuF
Tipo de Combustible
Fact
or d
e Em
isió
n Pl
omo
(g/g
al)
Figura 12. Factores de Emi sión del Plomo para cada tipo de combustible.
Los resultados de la Figura 12 y 13 demuestran como el factor de emisión de plomo es
claramente dependiente del tipo y calidad del combustible utilizado en el proceso de
combustión.
La Figura 13 muestra una relación directa entre las concentraciones de plomo en el
aceite usado y el factor de emisión asociado con la quema de este combustible. Es
importante resaltar el amplio rango de las concentraciones de plomo en el aceite usado
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según lo reportado en la bibliografía consultada (3-1,500 ppm). Este rango también fue
reflejado en los factores de emisión encontrados, los cuales varían entre 0.1 y 4 g/gal.
y = 0.002x + 0.181R2 = 0.8
0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5
0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600
Concentraciones de Plomo en el combustible (ppm)
Fact
or d
e E
mis
ión
Plom
o (g
/gal
)
Figura 13. Relación entre el contenido de plomo del aceite usado y sus mezclas y el factor de emisión de plomo generado al quemar dicho combustible.
8.2.5. Cromo
Es un reto importante encontrar estudios en los que se reporten datos de emisiones de
cromo asociados con la quema de aceites usados. La Figura 14 resume los valores que
fueron hallados después de una extensa revi sión bibliográfica. Según estos resultados el
rango típico de emisiones de cromo es de 3,000 a 18,000 µg/gal.
02,0004,0006,0008,000
10,00012,00014,00016,00018,00020,000
D Au25D Au8D Au AuM AuF
Tipo de Combustible
Fact
or d
e Em
isió
n Cr
omo
(ug/
gal)
Figura 14. Factores de Emi sión de cromo para cada tipo de combustible.
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8.3. FACTORES DE EMISIÓN PARA BOGOTÁ
La revisión bibliográfica discutida en la sección anterior, perm itió encontrar los rangos
típicos de los factores de emisión asociados a la quema aceites usados. Adicionalmente,
de acuerdo a los análisi s realizados, existen relaciones claras entre calidad de
combustible y emisiones. De esta manera, a parti r de las correlaciones encontradas y a
partir de las características del aceite usado tratado comúnmente utilizado en Bogotá, fue
posible encontrar factores de emisión aplicables para la ciudad.
La metodología utilizada para encontrar factores de emi sión para la ciudad se describe en
la Figura 15.
Figura 15. Metodología utilizada para el cálculo de los factores de emisión de algunos contaminantes en Bogotá
Siguiendo con la metodología descrita en la Figura 15, la Tabla 19 muestra una
caracterización del aceite usado en Bogotá después de haber sido tratado en una de las
procesadoras autorizadas para estos fines. Para propósitos de este trabajo, suponemos
Características del aceit e usado en Bogot á
Correlación entre caract erísticas del aceit e usado y factor de emisión.
Factor de emisión para Bogotá
Consumo Aceite Usado trat ado en
Bogot á
Inventario para Bogotá
Comparación Inventario Global
Factores de emisión típicos
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que estas características son típicas del aceite usado consumido de forma legal en la
ciudad. La m isma tabla compara las concentraciones de los contaminantes del aceite
usado en Bogotá con el rango de las concentraciones que se encontró en la literatura.
Tabla 19. Concentraciones de contaminantes del aceite usado t ratado en Bogotá.
Elemento Concentración Bogotá
Rango encontrado
Azufre(% ) 0.076 0.16-0.94 Cenizas(%) 0.6 0.01-1 Plomo (ppm) 0.271 3-1,500 Cromo (ppm) 0.29 1- <10 Cadmio (ppm) 0.14 2-2.34 Zinc (ppm) 345 1-60
1. Dato del aceite usado tratado por Esapetrol, 2006 Fuente: ECOLCIN, Empresa Colombiana de combustibles industriales. Septiembre 2006. Requerimiento de sol icitud inf ormación técnica aceite procesado.
Los valores típicos de Bogotá no se encuentran dentro del rango típico reportado en la
literatura, excepto las cenizas. Tal es el caso del azufre, que con una concentración de
0.076% no alcanza a estar dentro del rango encontrado en bibliografía. Estas diferencias
pueden tener relación con el t ratamiento que se le aplica al aceite usado en Bogotá, con
el origen del aceite usado a tratar (industrial o de motor), con los aditivos utilizados hoy
en día en el aceite lubricante y con el desuso del plomo en la gasolina en Colombia, entre
otros.
Para el caso descrito anteriormente, se supuso que el factor de emisión para Bogotá es el
más cercano al interior del rango reportado en la literatura. Es así, como el factor de
emisión asociado al contenido de azufre del aceite usado de Bogotá, es el menor
encontrado en la literatura (9,7 g/gal). Los valores para ot ros contaminantes se
encuentran en la Tabla 20.
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Con el valor de los factores de emisión, se puede calcular el inventario de emisiones. Un
inventario de emisiones es un grupo de datos que determ inan las emisiones al aire en
términos del tipo y la cantidad de contaminantes emitidos.
Existen dos metodologías para realizar un inventario de emisiones. Una de ellas es la de
estimación directa, la cual realiza mediciones de emisiones directamente en la fuente. En
este estudio se aplicó la metodología de estimación indirecta, la cual consi ste en utilizar
correlaciones entre las emisiones y parámetros que las afectan mediante la siguiente
ecuación (Giraldo & Behrentz, 2006):
E= Fe*A*Nf
donde: E = emisión, Fe= factor de emisión y Nf = número de fuentes; A = factor de actividad.
Para efectos de este estudio el cálculo del inventario se realizará únicamente en té rminos
del factor de emisión y el factor de actividad. Este último térm ino, se refiere al consumo
de aceite usado tratado en Bogotá, el cual corresponde a 1.8 millones de galones
(DAMA, 2006).
Por ejemplo para calcular el inventario del dióxido de azufre es necesario tener el factor
de emisión que fue relacionado a la concentración de este contaminante en la ciudad de
Bogotá. Con este dato y el consumo de aceite usado t ratado en la ciudad se obtiene el
inventario de emisiones para dióxido de azufre :
(9.7 g/gal * 1,800,000 gal/año)=18,000,000 g/año.
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Tabla 20. Factor de Emisión e inventario de emisiones para la quema de aceites usados en Bogotá.
Contaminante Factor de emisión
relacionado en bibliografía
Inventario emisiones (Kg/año)
SO2 9.7 (g/gal) 18,000 Cromo 3,300 (µg/gal) 6 Cadmio 5,000 (µg/gal) 9 Plomo 8,000 (µg/gal) 14 Zinc 350,000 (µg/gal) 646 Material Particulado 17 (g/gal) 31,400
Finalmente, para darle un contexto al inventario de emisiones asociado con la quema de
aceites usados en Bogotá, éste fue comparado con el inventario de emisiones que exi ste
actualmente para la ciudad. Este inventario solo se ha llevado a cabo para contaminantes
criterio.
Tabla 21. Inventario de emisiones actual de la ciudad.
Contaminante
Inventario emisiones (Kg/año)
PM10 2,660,000 SO2 4,600,000 Fuente: Modelo de Calidad de Aire para Bogot á. Centro de investigaciones en ingeniería ambiental, Universidad de los Andes.
El inventario de emisiones generado por la quema de aceites usados es un 1,2% y 0,5%
del inventario actual para las emisiones de material particulado y dióxido de azufre,
respectivamente.
Se realizó el mismo ejercicio con datos de California para darle un contexto a los metales
pesados generados por la quema de aceites usados. Para este propósito, se asume que
en California se utiliza aceite usado con las m ismas características del de Bogotá. El
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consumo de aceite usado t ratado en California es de 92 millones de galones al año
(Boughton & Horvath, 2004).
Teniendo en cuenta lo anterior y el inventario de emisiones de California se presentan los
resultados en la Tabla 22.
Tabla 22. Inventario de emisiones de California
Contaminante
Inventario California producido por aceite usado quemado (Kg/año)
Fuentes estacionarias California (Kg/año)1
Inventario de quema de aceites usados sobre inventario total de la ciudad (%)
SO2 892,400 37,055,700 2.4 MP 1,564,000 77,295,900 2.0 Cromo 304 16,000 1.9 Cadmio 460 2,000 23 Plomo 736 16,000 4.6
1. Calif ornia Toxic´s inventory . 2004. Consultado en enero del 2007 en http://www. arb.ca. gov /toxics/cti/cti.htm
El inventario de emisiones en California generado por la quema de aceites usados afecta
en un 23% al inventario actual de las emisiones de cadmio. Este porcentaje es bastante
alto cuando se compara con los demás, siendo todos menores a 5%. En realidad estos
porcentajes son bajos ya que están relacionados con las bajas concentraciones de estos
contaminantes en el aceite usado. Sin embargo, este porcentaje puede ser bastante alto
y causar graves daños a la salud pública en la medida en que las concentraciones de los
contaminantes en el aceite usado incrementen.
Los resultados para Bogotá y California muestran que en especial las emisiones de
material particulado no son altamente afectadas por la quema de aceites usados. Sin
embargo, es importante tener en cuenta que las emisiones de metales pesados pueden
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aumentar la peligrosidad del material particulado, pues los metales se emiten por medio
de partículas.
Gulyurtlu et al. demostraron que de las partículas emitidas menores a 1.4 µm,
aproximadamente el 30% estaba compuesto por partículas de plomo. Adicionalmente, las
cenizas que fueron recogidas del interior del quemador de la caldera , contenían 18% en
peso de plomo. Lo anterior demuestra que parte del contenido de material particulado al
quemar aceite usado son metales pesados, lo que representa una amenaza para la salud
pública.
9. CONCLUSIONES
La quema de aceite usado solo, tratado y/o en mezclas con otros combustibles genera
mayores emisiones de material particulado y dióxido de azufre que al quemar diésel o
combustóleo. Sin embargo, varios estudios indican que las emisiones generadas cumplen
con los límites establecidos por la normatividad aplicable. Es por esto que la mayor
preocupación al quemar aceite usado radica en las emisiones de metales pesados como
cromo, cadmio y zinc debido a sus altas concentraciones en los aceites usados.
El plomo deja de ser una de las mayores preocupaciones al quemar aceite usado, pues
sus concentraciones en él son bastante bajas debido al desuso de este contaminante
como aditivo en las gasolinas. Sin embargo, una preocupación relacionada con esta
actividad sigue siendo las emisiones de zinc, pues las concentraciones de este
contaminante en el aceite usado son bastante altas, en algunos casos ha excedido los
límites establecidos y no se tienen datos acerca de sus emisiones ni impactos hacia la
calidad del aire.
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Las emisiones generadas t ras la combustión de aceites usados son importantes cuando
se tiene en cuenta la peligrosidad y el tamaño de las partículas emitidas a la atmósfera,
pues éstas contienen altos porcentajes de metales pesados y aproximadamente la mitad
de ellas se encuentran en el rango del submicrometro. A pesar de que el inventario de
emisiones de Bogotá y California no se ven afectado significativamente por las emisiones
teóricas de material particulado, se pueden presentar problemas de salud pública al
aumentar la peligrosidad de las partículas emitidas al aire.
Las concentraciones de los contaminantes en el aceite usado están directamente
relacionadas con las emi siones que se producen al quemarlo. Es por esto que la calidad
del combustible es uno de los factores que mas necesita control y monitoreo para
asegurar que no se emitan concentraciones elevadas de contaminantes al aire. Si la
calidad del aceite usado es baja se debe realizar un t ratamiento y/o una mezcla con ot ros
combustibles hasta que cumplan con límites establecidos.
10. RECOMENDACIONES
Es importante realizar un estudio real acerca de la combustión del aceite usado en
Bogotá y analizar el verdadero impacto que causa sobre la calidad del aire de la ciudad.
Dicho estudio debe tener en cuenta las concentraciones de los contaminantes en el
aceite usado sin tratar, t ratado y en mezclas con otros combustibles.
Igualmente, es importante tener presente el equipo de combustión y la zona de la ciudad
en la que se lleva acabo la quema del aceite usado. Se deben analizar las emisiones de
contaminantes criterio y metales pesados como plomo, cadmio, cromo y zinc y establecer
su cumplimiento con la normatividad local establecida.
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Las políticas ambientales relativas a la combustión de aceites usados deberían enfocarse
en el establecim iento de lím ites de concentración de contaminantes contenidos en el
aceite usado para que éste pueda ser utilizado como combustible. Adicionalmente, se
debería establecer una proporción de mezcla única del aceite usado con ot ros
combustibles dejando como responsables de dicha práctica las procesadoras de aceite
usado. De igual manera, se debería prohibir el uso del aceite usado sin t ratar, pues el
control de la mezcla del 5% con otros combustibles, establecida en la resolución 1446 del
2006, es incontrolable.
11. BIBLIOGRAFÍA
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ANEXO 1
Los siguientes son los pasos que se siguen en las instalaciones de ESAPET ROL S.A. en Bogotá D.C., para el proceso de limpieza de aceites usados para ser utilizados como combustible
CONTROL DE CALIDAD - RECEPCIÓN ACEITE USADO
PREFILTRADO
SELECCIÓN ACEITES Y ALMACENAMIENTO
TRATAMIENTO TÉRMICO SEDIMENTACIÓN Y DECANTACIÓN DE SÓLIDOS
Y PARTICULAS PESADAS
FILTRADO CATALITICO (LECHOS ADSORBENTES)
INCREMENTO TEMPERATURA (INTERCAMBIADOR CALOR)
TEMPERATURA DE
EVAPORACIÓNSEPARACIÓN FLASH CALENTAMIENTO – AGITACIÓN
SEPARACIÓN DE COMPUESTOS LIVIANOS AROMÁTICOS,
MICROFILTRADO
ACCEL (ACEITE COMBUSTIBLE ECOLÓGICO ESAPETROL)
RESIDUOS SÓLIDOS
BASE ASFALTICA
PRODUCTOS
CONDENSADOS
