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APLICACIÓN DE LOGÍSTICA INVERSA EN EL RECOJO DE ACEITE VEGETAL PARA LA ELABORACIÓN DE BIODIESEL

MANCHEGO QUISPE EFRAÍN BUSTAMANTE ALARCÓN GRECIA

2011

INTRODUCCIÓN El desarrollo industrial y comercial de las últimas décadas ha estado acompañado de un proceso de urbanización acelerada y de un aumento de la concentración de la población. Tanto la industria, como los comercios y la población han aumentado la demanda por materias primas, productos y energía, lo que ha generado un aumento de los residuos que al no ser tratados adecuadamente afectan nuestro ambiente en forma negativa. En muchas Industrias y Comercios de Arequipa, existe un problema ambiental -la gestión de los aceites usados- que no se está manejando en forma adecuada, debido a la gran informalidad y falta de alternativas técnicas, produciendo como consecuencia, graves problemas de contaminación. Este inadecuado manejo de los aceites usados, sumado a la falta de conciencia y cultura ambiental de los trabajadores y empresarios, a la carencia de normativas técnicas sobre el tema y a la falta de sistemas formales de almacenamiento, recolección y aprovechamiento del aceite usado, ocasiona, entre otras causas los siguientes problemas: •

La contaminación del suelo por derrames y disposición inadecuada de aceites usados. El suelo fértil se pierde definitivamente e irreversiblemente.

•

La contaminación del agua superficial y subterránea por la presencia de aceites usados. Presencia de metales pesados y químicos tóxicos.

•

La contaminación del aire por la quema de aceites usados como combustible, la tecnología ambiental necesaria (ladrilleras, fundiciones, saunas, etc.)

•

El deterioro de tuberías y alcantarillado por la excesiva presencia de aceites usados. Estos aceites generan atoro o aniego de las tuberías por la solidificación de las grasas, especialmente en pendientes planas.

•

El incremento de los costos de operación y mantenimiento de la planta de tratamiento de aguas residuales.

Es fundamental el papel que cumple aquí la logística inversa, haciendo uso de la tercerización o mediante una empresa prestadora de servicios (EPS), que se encargue del manejo y recojo del aceite vegetal usado, facilitando el canal logístico de reversa de muchas empresas en la ciudad de Arequipa, con el objetivo final de identificar las condiciones requeridas que hagan viable – técnica, económica, social, económica, legal y ambientalmente – la producción de biodiesel a pequeña y mediana escala en nuestra localidad.

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Uno de los principales beneficios del biodiesel es que prácticamente no contiene azufre y que, debido a la presencia de oxígeno en su composición química, su combustión es más completa, reduciendo la emisión de partículas, monóxido de carbono e hidrocarburos no quemados, entre otros contaminantes. El uso del biodiesel como aditivo para el combustible diesel convencional permitiría contribuir a mitigar estos dos problemas ambientales. A diferencia de la logística tradicional, la logística inversa es la responsable de la gestión del flujo de materiales y de su información asociada desde el cliente final hasta cualquiera de los eslabones de una cadena productiva (proveedores, productores, distribuidores) con el propósito de adecuar los productos en el lugar indicado y crear valor económico, ecológico, legal o de imagen. Incluye actividades como: devoluciones, arreglos, reventas, re-manufacturas, reciclaje, eco-diseño y reutilización. La logística inversa se convierte en una nueva y gran oportunidad como opción para iniciativas de emprendimiento de negocios y también brinda la posibilidad de presentar un escenario donde se pueda aplicar todo el potencial de la ingeniería industrial.

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PROCESO PARA LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL Se realiza este enfoque para poder mostrar de forma ilustrativa los pasos que deben seguir los aceites que se plantean recolectar. Desde el momento en que ingresan a la planta de conversión y tratamiento de los aceites vegetales en biodiesel. Biodiésel De Grasas O Aceites Usados En La Cocina Hay al menos tres formas de hacer funcionar un motor diésel con aceite vegetal, o con grasa de animales. Pueden hacerse tanto aceites nuevos como aceites de cocina usados: 1. Mezclar el aceite con alguno de estos productos: queroseno, diésel mineral (procedente del petróleo), biodiésel, o gasolina. 2. Usarlo directamente sin mezclar. 3. Convertirlo en biodiésel.

EL Biodiesel El Biodiesel es un combustible sustituto del gas-oil para motores diesel, el cual puede ser producido partiendo de materias primas agrícolas (aceites vegetales y/o grasas animales), aceites o grasas de fritura usados y metanol o etanol (estos también puede ser obtenidos a partir de productos agrícolas). El biodiesel posee las mismas propiedades del combustible diesel empleado como combustible para automóviles, camiones, ómnibus y puede ser mezclado en cualquier proporción con el diesel obtenido de la refinación del petróleo. No es necesario efectuar ninguna modificación en los motores para poder emplear este combustible. Importantes fabricantes de vehículos europeos efectuaron pruebas con resultados satisfactorios en automóviles, camiones y ómnibus. En Estados Unidos es el único combustible alternativo que responde a las directivas EPA Tier I Health Effects Sección 211 (b) de Clean Air Act. El biodiesel, desde el punto de vista de la inflamabilidad y toxicidad, es más seguro que el gas-oil proveniente del petróleo, no es peligroso para el ambiente y es biodegradable. En la siguiente tabla se resumen las características típicas del biodiesel y del diesel petrolífero:

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Emisiones: • Monóxido de carbono (CO): la emisión durante la combustión del biodiesel en motores diesel es del orden del 50% inferior (comparada con aquella que produce el mismo motor con combustible diesel). Es conocida la toxicidad del monóxido de carbono sobre todo en las ciudades. • Dióxido de azufre (SO2): no se produce emisión de dióxido de azufre por cuanto el

biodiesel no contiene azufre. El dióxido de azufre es nocivo para la salud humana así como para la vegetación. • Material articulado: esta emisión con el empleo del biodiesel se reduce del 65% respecto del combustible diesel. Las partículas finas son nocivas para la salud. • Productos orgánicos aromáticos: el biodiesel no contiene productos aromáticos (benceno y derivados) siendo conocida la elevada toxicidad de los mismos para la salud. • Balance de dióxido de carbono (CO2): el dióxido de carbono emitido durante la combustión

del biodiesel es totalmente reabsorbido por los vegetales. Por lo tanto el biodiesel puede ser considerado un combustible renovable. Empleando el biocombustible obtenido a partir del aceite de soja en una proporción del 20% con petrodiesel los resultados obtenidos son:

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Fuente: United States Enviromental Protection Agency. A comprehensive analysis of biodiesel impacts on exhaust emissions, Draft Technical Report. EPA402-P-02-001, october 2002.

Toxicidad: El impacto de este producto en la salud humana es un importante criterio para su empleo en aplicaciones comerciales. El efecto sobre la salud puede ser medido en términos de toxicidad del producto para el cuerpo humano así como el impacto sobre la salud de las emisiones de escape de los motores. Los laboratorios de investigación WIL conjuntamente con la Universidad de Idaho investigaron la toxicidad del B20 y del B100 en ratas. Las pruebas mostraron que el biodiesel es menos tóxico que el petrodiesel. En el trabajo de Sharp este investigador halló que el uso del biodiesel reduce las emisiones en los gases de escape de hidrocarburos aromáticos poli cíclicos (PAH) y su nitro derivados (nPAH). Dichos compuesto (PAH) se redujeron de un 75 a un 85%, con excepción del benzo-antraceno que se redujo solo del 50%. Los nitro derivados (nPAH) usando biodiesel se redujeron drásticamente, con el 2-nitrofluoreno y 1-nitropireno, reducidos en un 90% y de los restantes mph solo se hallaron trazas. Esto es debido fundamentalmente al hecho que el biodiesel no contiene hidrocarburos aromáticos. En el informe CSIRO se indica que no existen riesgos para la salud de emisiones tóxicas del biodiesel respecto a la mortalidad, toxicidad, fertilidad o teratología (rama de la embriología y de la patología que trabaja con desarrollos anormales y de formaciones congénitas). Todas las emisiones tóxicas de gases de escape del biodiesel son inferiores respecto del petrodiesel, excepto para la acroleína. Aunque esta es altamente tóxica el ligero incremento es compensado por el decremento de las emisiones de aldehídos tóxicos. Biodegradabilidad: La biodegradabilidad es la facilidad con la cual la molécula de un compuesto químico se rompe en otras más simples llegando a formar CO2 y H2O. El mecanismo predomínate de la biodegradación es aquel debido a la actividad microbiana. Este mecanismo es deseable en el caso de pérdidas o derrames de biodiesel en el terreno o en el ambiente en general. Inversamente la estabilidad del carburante biodiesel es una característica importante sobre todo durante el almacenamiento, la manipulación y la distribución del mismo. Los componentes del diesel se biodegradan lentamente o no son biodegradables. El diesel está formado por una mezcla de alcanos, alcanos ramificados, ciclo alcanos e hidrocarburos aromáticos. Muchas especies de microorganismos pueden degradar los alcanos, los otros compuestos pero los aromáticos son más resistentes a la degradación. El diesel contiene pocos componentes que poseen oxígeno en su molécula y por este motivo puede considerarse como poco activo biológicamente. El biodiesel está formado por cadenas hidrocarbonadas que forman esteres con dos átomos de oxígeno, lo que lo hace biológicamente activo. En el proceso de degradación los ácidos grasos se oxidan y degradan formando ácido acético y un ácido graso con pocos átomos de carbono.

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Los biodiesel derivados del aceite de colza y del aceite de soja son facilmente biodegradables en ambiente acuático de acuerdo con los estándares de US-EPA y sufren una biodegradación elevada en dicho ambiente. Zhang [op. cit] mostró que el biodiesel derivado del aceite de colza y aquel derivado del aceite de soja poseen una biodegradabilidad del 88,49 % en 28 días. La máxima biodegradabilidad del petrodiesel después de 28 días es del orden del 26 %. Las mezclas del biodiesel y el petrodiesel han mostrado que la biodegradabilidad se acelera, así la mezcla B20 se biodegrada dos veces más velozmente que el petrodiesel. Otras pruebas hechas con mezclas con concentraciones del 20 al 80% mostraron que el biodiesel acelera la degradación del petrodiesel cuanto más biodiesel está presente en la mezcla. La biodegradación bajo condiciones aeróbicas involucra microorganismos que metabolizan el sustrato en dos sustancias CO2 y H2O. Así la presencia del CO2 es un indicador de la descomposición del sustrato. O sea se asume que el sustrato es la única fuente de carbono. Por lo tanto la cantidad de CO2 liberado será proporcional a la cantidad de carbono consumido por los microorganismos del sustrato. En el trabajo indicado en la referencia se informa que el biodiesel derivado del aceite de soja puede ser biodegradado por bacterias bajo condiciones aeróbicas así como anaeróbicas en el agua así como en el terreno. Este hallazgo es importante por cuanto el diesel está involucrado en aproximadamente el 21% de los derrames de productos petrolíferos. Como ya indicáramos el petrodiesel se degrada en condiciones aeróbicas cuatro veces más lentamente que el biodiesel, pero resiste la biodegradación en condiciones anaeróbicas. Por lo tanto se puede decir que desde el punto de vista del impacto ambiental es ventajoso el empleo del biodiesel o de sus mezclas. Es así como en ciertas actividades el biodiesel alcanza una gran difusión, por ejemplo en la náutica por el hecho de la biodegradabilidad y la menor toxicidad para los organismos acuáticos. Balance energético: El balance energético del biodiesel, considerando la diferencia entre la energía que produce 1 Kg. de biodiesel y la energía necesaria para la producción del mismo, desde la fase agrícola hasta la fase industrial es positivo al menos en de 30%. Por lo tanto puede ser considerada una actividad sostenible. Además de las consideraciones favorables desde el punto de vista ecológico y energético merece destacarse la posibilidad del empleo inmediato en los motores. El biodiesel quema perfectamente no requiriendo ningún tipo de modificación en motores existentes pudiendo alimentarse alternativamente con este combustible diesel o la mezcla de ambos. Esta es una diferencia importante respecto de otras experiencias de sustitución de

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combustibles como aquella del etanol, donde era necesario efectuar en los motores modificaciones irreversibles. El empleo de biodiesel aumenta la vida de los motores debido a que posee un poder lubricante mayor, mientras que el consumo de combustible además la auto ignición, la potencia y el torque del motor permanecen inalterados. El biodiesel fue asimismo probado por las fuerzas armadas de diversos países europeos siendo empleado en tanques de combate y otros vehículos militares con muy buenos resultados. Hoy en Europa varios centenares de miles de toneladas del mismo se producen y vuelcan en el mercado consumidor. La especificación del producto fue acordada, emitida y aprobada por todos los gobiernos de la Comunidad Económica Europea. Los principales países productores son: Alemania, Francia, Italia, Bélgica, Austria y España. Hoy en día este combustible no es una alternativa experimental es una realidad en el mercado europeo. Existen referencias de diarios y revistas europeos y norteamericanos sobre el tema así como publicaciones técnicas de empresas constructoras de vehículos diesel. Las empresas automotrices europeas extendieron la garantía de los vehículos de su producción alimentados con biodiesel. Almacenamiento, manipulación y distribución: El biodiesel no es más peligroso en su manipulación y almacenaje que el petrodiesel. No se requieren particulares tanques o medidas de seguridad para su almacenamiento. El biodiesel tiene un punto de inflamación más alto que el petrodiesel. Los productores de biodiesel aconsejan almacenarlo por no más de 3 a 6 meses a menos que se utilicen aditivos para estabilizarlo. Esto es válido también para las mezclas. Una vida más prolongada puede lograrse con la adición de estabilizantes. El número de ácido del biodiesel y de sus mezclas puede elevarse si el combustible envejece, o si no fue producido en modo correcto. El incremento de este parámetro está asociado a la formación de depósitos y reduce la vida de la bomba y los filtros 12. El biodiesel podría solidificar a bajas temperaturas mucho más fácilmente que el petrodiesel, sin embargo las mezclas con menos del 20% mantienen en frío las mismas propiedades de fluidez que el diesel base, y por debajo del 5% prácticamente es igual al petrodiesel. El biodiesel puro y sus mezclas deben ser almacenados manteniendo una temperatura más alta de su punto de escurrimiento (por point). Las mezclas de biodiesel no se separan en presencia de agua, no obstante es conveniente controlar durante el almacenamiento con adecuados sistemas separando y alejando el agua que pudiese haber.

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El biodiesel es ligeramente más pesado que el petrodiesel (peso específico 0,88 comparado con 0,85 del petrodiesel) siendo el procedimiento para hacer las mezclas aquel de agregar el biodiesel al petrodiesel. Esto asegura un buen mezclado. Es asimismo de particular interés para aquellos países que posen una gran potencialidad agropecuaria para producir oleaginosas, con costos reducidos, ya que les permite mantener o aumentar el área sembrada, mantener el precio de las oleaginosas y de este modo crear una nueva actividad agroindustrial que expande ya sea la producción agraria y la aceitera creando puestos de trabajo y favoreciendo en definitiva al ambiente. Respecto del alcohol necesario para producir el biodiesel: metanol o etanol, ambos pueden obtenerse a partir de productos agrícolas, el etanol sobre todo por vía fermentativa. Actualmente el metanol que se lo obtiene como derivado petrolífero o del gas y posee un valor de mercado muy conveniente siendo aquel más utilizado en este proceso productivo. Desde el punto de vista químico el biodiesel es una mezcla de los esteres metílicos de los ácidos grasos. La materia prima, grasas y aceites, son fundamentalmente triglicéridos de los ácidos grasos. En Europa la materia prima fundamental es la colza, ya que es la oleaginosa existente más económica, pudiendo emplearse otros aceites vegetales como ser: girasol, palma, soja. Otras posibilidades son emplear grasas animales de bajo costo y el aceite usado que fuera empleado para frituras. Al respecto en dicho continente el aceite usado por los restaurants, comedores, hoteles, etc., viene recolectado en recipientes adecuados los que son posteriormente retirados para su posterior tratamiento. La reacción de transesterificación es una reacción característica de los esteres, y consecuentemente de los lípidos, en la cual el aceite o la grasa reacciona con ácidos grasos, alcoholes u otros esteres con el intercambio de los grupos acilo. Mezclados los triglicéridos y el metanol, con un catalizador - metilato de sodio o etilato de sodio, a temperatura ambiente en aproximadamente un par de horas se alcanza el equilibrio. Para que la reacción se complete es necesario separar el glicerol formado o la presencia de un exceso de metanol contribuye a ello. Con tal precaución en 90 minutos la reacción se completa al menos en un 98%. PRODUCCIÓN DE BIODIESEL La producción del biodiesel es bien conocida y citada extensamente en la literatura y a través de diversos medios informativos. Básicamente se elabora mediante la transesterificación de grasas y aceites con alcohol metílico en ambiente básico. Los catalizadores a emplear pueden ser soda cáustica o metilito sódico, ambos en solución metabólica. Esta es la vía actualmente empleada para producirlo, ya que es la más económica, ofreciendo entre otras las siguientes ventajas:

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• Elevada conversión (98%) con pocas reacciones secundarias y reducido tiempo de reacción. • Conversión directa a Ester metílico sin pasos intermedios. • Materiales de construcción estándar (AISI 304, acero al carbono y materiales plásticos: PRFV, PP)

El procedimiento que se desarrollará en el presente artículo describe su producción mediante el proceso continuo. A diferencia de otros procesos comerciales existentes en el mercado el presente se caracteriza por cuanto el equipamiento de la planta es de fácil obtención y/o construcción en muchos países que poseen capacidad para producir calderería, sin necesidad de tener que recurrir a equipos costosos, que requieren además mantenimiento especializado (Ej., centrífugas), y los materiales para su construcción poseen reducidos costos relativos. El proceso batch puede ser conveniente en función de la escala productiva y de la calidad de la materia prima a tratar. En el mismo la reacción y la destilación del metanol en exceso son del tipo batch, mientras a partir de la decantación es continuo. Este proceso prevé el empleo de aceites o grasas que contengan acidez libre, y en su primera fase los ácidos grasos libres se transforman también en metilester. Esta es una ulterior ventaja ya que no es necesario procesar previamente grasas y o aceites para eliminar tales impurezas obteniéndose además un rendimiento superior respecto de los triglicéridos de partida.

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El diagrama de flujo del proceso de producción del biodiesel se puede observar en la siguiente figura:

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El esquema simplificado de una planta continua para producir el biodiesel se puede observar en el diagrama siguiente:

En el mezclador estático MX 1 se mezclan el alcohol metílico y el aceite que contiene ácidos grasos libres. Este producto se hace pasar luego a través del reactor (R 1) que funciona con catalizador en lecho fijo donde se produce la reacción de esterificación de los ácidos grasos libres. La corriente proveniente de esta unidad se mezcla en la unidad estática MX 2 con el metanol necesario para la transesterificación, más un pequeño exceso del mismo, y el catalizador. Esta corriente ingresa en el reactor R 2 en el cual se produce la transesterificación de los triglicéridos. El producto de la reacción, compuesto por el motilaste, la glicerina, el metanol en exceso y el catalizador, debe ser neutralizado. Para ello se mezcla en la unidad estática MX 3, con un ácido mineral en la cantidad necesaria. Posteriormente en la unidad de destilación flash FC se despoja al producto de los volátiles, compuestos fundamentalmente por el alcohol metílico en exceso. Los vapores de metanol se condensan y se envían al tanque de almacenamiento, del cual será nuevamente introducido en el ciclo. El producto de fondo del evaporador flash FC, que contiene el metilester, la glicerina, y sales se envía al decantador continuo D, en el cual se separa el motilaste del resto de los productos. La fase ligera (biodiesel) se envía a la columna de lavado C, mientras la fase pesada (glicerina bruta) que contiene glicerina (aprox. 90%), eventuales impurezas y sales se envía al almacenaje. 2

En la columna C con agua se lava el motilaste quitándole las trazas de glicerina que puede contener. Se separa el producto lavado de la parte superior de dicha columna, enviándose a una unidad de secado y al almacenaje. A continuación se indican los consumos específicos (valores aproximados), para la producción de 1 ton de biodiesel así como los subproductos de recuperación:

El siguiente diagrama muestra las partes más importantes del proceso de obtención de Biodiesel y Glicerina a partir de Aceite de Fritura.

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Cuadro de componentes del Biodiesel; desde las materias primas hasta el producto final.

Los diferentes aceites que se pueden utilizar para producir Biodiesel y su clasificación:

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Diagrama de flujo de las materias primas y catalizadores del proceso de producción de biodiesel:

Diagrama de procesos y faces:

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Este proceso se llama transesterificación, y es similar a la saponificación. La saponificación forma jabón. Para hacer jabón se mezclan triglicéridos (aceite, grasa) con una disolución de hidróxido de sodio (NaOH, sosa cáustica, lejía) en agua. En esta reacción las cadenas de Ester, también llamadas lípidos, se separan de la glicerina y se unen al sodio para formar jabón. Uno de sus extremos es atraído por moléculas polares como el agua, y el otro es atraído por moléculas apolares como el aceite. Esa es la característica que hace útiles a los jabones. En la transesterificación la lejía y el metanol se unen para formar monóxido de sodio (Na+ CH3O-). Cuando se mezcla el metóxido con aceite, rompe las uniones de la molécula de aceite, liberando glicerina y ácidos grasos. Estos últimos se unen al metanol formando biodiesel, y un poco de jabón a veces. Si se utiliza metanol el producto final se llama metiléster, y si se utiliza etanol se llama etiléster. Limitaciones: El biodiesel tiene algunas limitaciones. La primera es que da problemas al arrancar el motor cuando hace frío. Dependiendo del tipo de aceite del que proceda el biodiesel, puede empezar a solidificarse a 4 ó 5º C (40º F). Una solución es mezclarlo con diesel fósil, o instalar un calentador de combustible eléctrico (por ejemplo de Racor or de Diesel-Therm). Los garajes con calefacción también ayudan. Hay gente que dice que los anticongelantes comerciales funcionan bien, pero otra gente dice que son imprevisibles. (Ten en cuenta que los anticongelantes son muy tóxicos). Otra solución para las regiones frías es el método de dos etapas recomendado por Aleks Kac. El combustible funciona mejor cuando hace frío si se produce de esa manera. Retarda el tiempo de inyección 2 ó 3 grados para compensar el mayor número de cetanos del biodiesel. El motor pierde parte de la potencia adicional que le da el biodiesel, pero hace menos ruido y el combustible arde a menor temperatura, reduciendo las emisiones de óxidos de nitrógeno.

Con el tiempo el biodiesel corroe las piezas de caucho del sistema de distribución de combustible. Los motores más modernos no tienen piezas de caucho, pero en muchos motores antiguos también se ha usado biodiesel sin que se hayan estropeado. El Vitón es el mejor material, pero hay otros materiales que también sirven. CONCLUSIONES Ventajas El biodiesel disminuye de forma notable las principales emisiones de los vehículos, como son el monóxido de carbono y los hidrocarburos volátiles, en el caso de los motores de gasolina, y las partículas, en el de los motores diesel.

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La producción de biodiesel supone una alternativa de uso del suelo que evita los fenómenos de erosión y desertificación a los que pueden quedar expuestas aquellas tierras agrícolas que, por razones de mercado, están siendo abandonadas por los agricultores. El biodiesel supone un ahorro de entre un 25% a un 80% de las emisiones de CO2 producidas por los combustibles derivados del petróleo, constituyendo así un elemento importante para disminuir los gases invernadero producidos por el transporte. Por su mayor Índice de octano y lubricidad reduce el desgaste en la bomba de inyección y en las toberas. No tiene compuestos de azufre por lo que no los elimina como gases de combustión. El biodiesel también puede ser utilizado como aditivo para motores a gasolina (nafta) para la limpieza interna de estos. Inconvenientes La explotación de plantaciones para palmas de aceite (utilizadas para hacer biodiesel) fue responsable de un 87% de la deforestación de Malasia hasta el año 2000. En Sumatra y Borneo, millones de hectáreas de bosque se convirtieron en tierra de cultivo de estas palmeras y en los Últimos años se ha conseguido más que doblar esa cifra, la tala y los incendios perduran. Hasta deforestaron por completo el famoso parque nacional Tanjung Puting de Kalimantan. Debido a su mejor capacidad solvente con respecto al petrodiesel, los residuos existentes son disueltos y enviados por la línea de combustible, pudiendo atascar los filtros, caso que se da únicamente cuando se utiliza por primera vez después de haber estado consumiente diesel mineral. Tiene una menor capacidad energética, aproximadamente un 3% menos, aunque esto, en la práctica, no es tan notorio ya que es compensado con el mayor Índice cetano, lo que produce una combustión más completa con menor compresión. Ciertas hipótesis sugieren que se producen mayores depósitos de combustión y que se degrada el arranque en frio de los motores, pero esto aún no está documentado. Otros problemas que presenta se refieren al área de la logística de almacenamiento, ya que es un producto hidrófilo y degradable, por lo cual es necesaria una planificación exacta de su producción y expedición. El producto se degrada notoriamente más rápido que el petrodiesel. ANALISIS DEL CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO El estudio del ciclo de vida de un determinado producto biocombustible básicamente contabiliza los flujos de materiales y energía durante el proceso de plantación, recolección de los aceites y

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transporte de la materia prima, su transformación en biocombustible y, finalmente, el consumo de éste. Permite evaluar si el producto biocombustible presenta un rendimiento energético neto positivo o negativo o si produce emisiones positivas o negativas de un material contaminante ambiental (como los gases de efecto invernadero). Uno de los índices que se utilizan para valorar el rendimiento energético es la «ratio de energía fósil». El estudio de 1998 cifraba la ratio de energía fósil del biodiésel de soja en 3,2; es decir, se producen 3,2 unidades de energía por cada unidad de combustible fósil utilizada en su producción. Por el contrario, el gasóleo derivado del petróleo tiene una ratio de energía fósil de tan sólo 0,84. En este último estudio del ciclo de vida, se estima que la ratio de energía fósil del biodiésel de soja es mucho mayor (es decir, mucho mejor), cifrándose en 4,56. Este valor tan mejorado (basado en los datos de producción de soja de 2002) se atribuye a los siguientes factores: (1) mejores instalaciones de trituración de soja (energéticamente más eficientes), (2) mejores rendimientos (agrícolas) de la soja, y (3) menor consumo de fertilizantes y pesticidas. Análisis de inventario del proceso de recogida y tratamiento de aceites vegetales usados FUENTES DE DATOS Los datos del proceso de recogida de los aceites vegetales usados para el planteamiento del presente trabajo fueron suministrados por la empresa prestadora de servicios. DESCRIPCION CUALITATIVA DEL PROCESO DE RECOGIDA Y TRATAMIENTO DE ACEITES VEGETALES USADOS El aceite vegetal usado es un residuo no peligroso, este residuo se produce principalmente en hogares, servicios de hostelería, actividades industriales, hospitales y servicios de catering, entre otros. Por su calidad de residuo debe ser tratado como tal, ya que un tratamiento inadecuado puede producir un incremento en las tareas de tratamiento de aguas residuales. Cuando los residuos se producen en los hogares, el aceite debe ser depositado en los puntos limpios ubicados por los ayuntamientos para facilitar la gestión de ciertos residuos al ciudadano. A partir de aquí, el ayuntamiento será el que encargue la gestión del residuo a un gestor autorizado por su comunidad. Cuando el aceite vegetal usado se genera en instalaciones industriales, la ley de residuos obliga a que un gestor de residuos autorizados se haga cargo del mismo. RECOGIDA Y TRANSPORTE DE ACEITE VEGETAL USADO

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El gestor del residuo proporciona a los generadores de aceite bidones de 50 litros de capacidad donde deberán almacenar el residuo hasta que sea retirado. Cuando los bidones han alcanzado su máximo capacidad, el gestor acude a su recogida y sustituye los bidones llenos por nuevos bidones. El transporte se realiza en camiones de capacidad variable según la necesidad. TRATAMIENTO DE ACEITE VEGETAL USADO Cuando el camión llega a la planta de tratamiento, los bidones se introducen en la zona de descarga. Esta zona cuenta con una rejilla de acero inoxidable donde se coloca el bidón abierto en posición invertida. El interior del bidón se calienta con un chorro de vapor vivo para asegurar el vaciado total del mismo. Una vez vaciados, los bidones se introducen en una máquina automática de limpieza para que puedan utilizarse de nuevo. El aceite descargado de los bidones se lleva por un canal hacia un tornillo prensa. El equipo dispone de una malla de 2 mm por la que fluye el aceite. En esta malla quedan atrapados los sólidos contenidos en el aceite, que se eliminan de manera continua por un sinfín que barre la superficie de la malla. El poco aceite arrastrado con los sólidos vuelve al canal de aceite durante el ascenso de estos por el sinfín. Finalmente, los sólidos secos son descargados a un contenedor, donde son retirados por un gestor autorizado. El aceite libre de sólidos es bombeado hacia los tanques de decantación diaria donde, con un sistema de calentamiento mediante vapor, se aumenta la temperatura del aceite hasta 60 C. El calentamiento permite, por decantación, separar el agua del aceite, cayendo dicha agua al tanque de agua mencionado anteriormente. El aceite decantado se traspasa de los tanques de decantación diaria al tanque de almacenamiento final con bombas de trasiego. En el separador de grasas se ha depositado el agua decantada de los tanques y el agua de limpieza. Aquí, se separa finalmente el aceite que pueda contener esta agua. El aceite acumulado en el tanque de almacenamiento final se descarga a un camión cisterna mediante bombas de trasiego cuando va a ser transportado a la planta de producción de biodiesel.

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CENTROS DE ABASTECIMIENTO RECOJO DE ACEITE EN GALONES 2010 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio

212.00 167.00 495.60 292.00 226.00 180.00

Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre TOTAL 2010

214.00 241.00 197.00 131.00 390.00 0.00 2745.60

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RECOJO DE ACEITE POR TRIMESTRES

1ER TRIMESTRE GALONES RECOJIDOS

Principales Generadores

2do TRIMESTRE 3er TRIMESTRE

874.60

Galones Recojidos

Ubicación

698.00

Principales Generadores

4to TRIMESTRE

652.00

Galones Recojidos

521.00

Ubicación

Las 3 Chombitas E.I.R.L. Hospital III YanahuaraEssalud El Paladar 1900

637.00 Av. Dolores

Kings Broster

239.00 Yanahuara

Alpandina SAC

76.60

245.00

69.00 Av. Parra

Quequita

111.00 Arancota

Cevicheria El Karoso Johnny Coyote

75.00 Vallecito

Rest. El Turko

Tipika

112.00 Umacollo

58.00 Ca. San Francisco 30.00 Ca. San Francisco

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CENTROS DE DISTRIBUCION DE BIODIESEL La empresa prestadora de servicios por el momento no distribuye el biodiesel que se obtiene, ya que lo usan para bienestar de ellos es decir usan el combustible en sus propios automóviles. Lo que se plantea con este trabajo es que la empresa prestadora de servicios pueda hacer la distribución del biodiesel a los diferentes grifos de la ciudad de Arequipa, esto se podría llevar a cabo por medio de convenios que se puedan hacer con las diferentes empresas de grifos. • El biodiesel B100 y Diesel B20 pueden comercializarse por los Distribuidores Mayoristas a los Consumidores Directos autorizados por la DGH para adquirir estos productos. • Obligatoriedad en los Porcentajes de Mezcla  Alcohol Carburante (Etanol Anhidro desnaturalizado) en las gasolinas o 7,8% a partir del 2010 el Gasohol será de uso obligatorio en todo el país.  Biodiesel en el Diesel o 2% a partir del año 2009 o 5% a partir del año 2011 en reemplazo del B2 en el diesel. • Norma Técnica de Biocombustibles: Instalación del Subcomité de Normas Técnicas – INDECOPI. • Los Distribuidores Mayoristas con inscripción vigente en la Dirección General de Hidrocarburos son los únicos autorizados para comprar Alcohol Carburante y Biodiesel 100. • Las mezclas se realizarán únicamente en las Plantas de Abastecimiento que cuenten con inscripción vigente en el registro de DGH. • Los productores de Biodiesel 100 podrán vender el Biodiesel B100 a los consumidores directos siempre y cuando se constituyan como Distribuidores Mayoristas. • El expendio del Diesel B2, Diesel B5 y Gasoholes se realizará en los grifos y Estaciones de Servicio debidamente inscritos en el Registro DGH.Mientras no se tenga la Norma Técnica Peruana (NTP) correspondiente a las mezclas, éstas deben cumplir las calidades del Diesel Nº 2 para el caso del Diesel BX y de las gasolinas para el caso de los gasoholes.

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COLECTA DE RETORNOS Para el desarrollo de este proyecto, es indispensable poder contar con un eficiente retorno de aceites usados para poder obtener bajos costos y asi ser competitivos en el mercado de combustibles, es por eso que se genera un plan de rutas teniendo en cuenta los potenciales clientes que entregen la cantidad suficiente de aceite y asi programar frecuencias. Plan de Rutas Es importante para la logistica, tener en cuenta las distancias recorridas dentro de la ciudad en rutas distintas para el recojo de aceite, asi como nuevas entregas de depositos de los mismos. Para esta evaluacion, es necesario tener en cuenta diversos factores sociales y de consumo en zonas directamente relacionadas que permitan un abastecimiento optimo de cada una de los generadores. Zona Parque Industrial: En esta zona se realizara la recoleccion principalmente de empresas que cuenten con comedores propios, asi mismo, de las recolecciones del terminal terrestre y terrapuerto. Es un mercado que ofrece potencial de recoleccion media.

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Zona Comercial Av. Ejército: Esta zona es una de las que tiene mayor potencial, tanto porque presenta diversos locales así como la demanda que se tiene en distintas zonas como: Saga Falabella Food Court, Real Plaza, La nueva Palomino, el Cevillano, Sol de Mayo entre otros locales que permiten que se concentre cantidad de opciones en la recolección.

Zona Comercial Av. Dolores: Esta es también una zona potencial para el abastecimiento de aceites. En la misma encontramos diversos locales como Tradición Arequipeña, Las 3 Chombitas, Las espadas de Manolo, Kings Broaster entre otros, así mismo se encuentra cerca el nuevo Parque Lambramani.

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Zona Arancota: En esta zona se ofrecen diversas comidas en restaurantes que tienen un potencial de acopio necesario para el proyecto. Es sin duda uno de los más importantes dentro del medio.

Zona Centro Histórico: Dentro del centro de la ciudad, existen diversos restaurantes, como Che Carlitos, El turko, Johny Coyote, Euro Oriental, El Paladar 1900, diversos hoteles e institutos de cocina que permiten que sea un centro de gran acopio.

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Mapa General de Puntos de Abastecimiento

CONSULTA A LOS GRUPOS POTENCIALMENTE AFECTADOS Es importante conocer las opiniones de las personas que están directamente relacionadas con este proyecto, tanto de forma directa como indirecta, y si son beneficiados o son afectados. En este caso, es importante conocer a los grupos potenciales afectados de forma positiva o negativa. Entre estos se encuentran los diversos restaurantes que se tienen alrededor de la ciudad. Las empresas o restaurantes más significativos para el proyecto en Arequipa son:

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 Las 3 Chombitas  Norkys  Food Court de Saga Falabella  Real Plaza – Centro de Comidas  Parque Lambramani – Food Center  El Montonero  Che Carlitos  King Broaster  Tradicion Arequipeña  El Paladar 1900  La Quequita  Restaurant Tipika  El Turko  Cadena de Hoteles Es por eso que en este enfoque, los beneficiados son los grandes abastecedores de comida tanto rápida como tradicional, para poder realizar un efecto de gran escala. Es importante dar a conocer a la población que no se realiza ninguna discriminación hacia los demás restaurantes, simplemente se desea realizar el proyecto piloto con las mas representativas y mayores generadoras de aceite. CANALES DE RECOJO Los canales de recojo o dispositivos de almacenamiento se dan por diversas formas, desde la utilización de baldes, hasta la utilización de tanques con mayor capacidad pero con un mayor coste de operatividad, puesto que necesita de otro sistema para la extracción y transporte. 2

Esto también depende del lugar en donde se dejara el dispositivo, puesto que no todos los locales cuentan con los medios o el espacio necesario para poder contar con uno de ellos. Sin embargo, es importante dar mantenimiento a cada una de estas para su correcto uso y eficiencia.

FRECUENCIA DE RECOJO En esta parte es importante conocer mediante un historial de todos los lugares que son centros de acopio, las cantidades emitidas por cada una de ellas de forma estandarizada, asi como el tiempo promedio que se demoran en poder llenar por lo menos el 80% de la capacidad del contenedor. En algunos casos como en centros donde se generan mas residuos que en otros que se tienen cerca se deberá dejar una mayor cantidad de contenedores para poder obtener el mejor beneficio de cada uno de ellos. Es importante generar un tiempo de acopio en fechas exactas, lo recomendable es de realizarlo 2 veces al mes en lugares donde la generación sea media o semanal en lugares donde la generación sea alta. MEDICIÓN Y CONTROL Esta es también una evaluación ex post que nos permite evaluar la eficacia de nuestros objetivos y controlar la eficiencia del proceso. Al mismo tiempo nos permite generar una realimentación del proceso de diseño de tal manera que se puedan modificar los puntos del programa que se consideren pertinentes. Para lograr un control más eficiente se deben usar medidas de desempeño, las más utilizadas dentro del contexto de la logística inversa son las presentadas en la siguiente tabla, estas medidas no son todas las que existen (dado que una medida de desempeño, puede depender del tipo de retorno del cual se esté hablando)

Índices del proceso de recojo:

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• Energía total consumida • Material total consumido • Cobertura de mercado • Aumento porcentual de recojo (mensual) • Número de clientes • Principales generadores (cantidad) • Tiempo requerido para la recuperación del producto RENDIMIENTOS Los rendimientos del proceso pueden variar dependiendo de dos factores fundamentales: 1. La calidad de la materia prima que se recolecta (contenido de agua, sólidos) 2. Las condiciones ambientales (temperaturas)

El siguiente cuadro, explica el rendimiento del proceso (producto, subproducto y residuo):

Biodiesel

% 78.00%

226.980

PT Litros

S/.

C.U.P. 0.96 Litros

S/.

C.U.P. 3.62 Galones

Glicerol

% 13.75%

40.0125

PS Litros

S/.

C.U.P. - Litros

S/.

C.U.P. - Galones

Agua

% 8.25%

Residuo 24.0075 Litros

S/.

C.U.P. - Litros

S/.

C.U.P. - Galones

BIBLIOGRAFIA  http://www.ambientum.com/boletino/noticias/Nuevo-estudio-del-ciclo-de-vida-delbiodiesel-de-soja.asp  http://www.energiasrenovables.ciemat.es/adjuntos_documentos/Analisis%20de%20Ciclo.

%20biodiesel.pdf

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