REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA ÁREA DE INGENIERÍA CARRERA INGENIERÍA INDUSTRIAL APROVECHAMIENTO DE LOS ACEITES COMESTIBLES RESIDUALES PROVENIENTES DE LOS RESTAURANTES Y COMEDORES DE LA CIUDAD DE MATURÍN TRANSFORMANDOLOS EN BIODIESEL Tutor Académico: Ing.: Pedro Cova Dr.: Carlos Rivas C.I.: 6.922.423 Tutor Empresarial: C.I.: 13.941.126 Carolina de los S. Naranjo de Vidal C.I.: 6.825.610 Centro Local Monagas Oficina de Apoyo 14 Septiembre, 2014 i INDICE GENERAL DEDICATORIA........................................................................................................III AGRADECIMIENTO……………………………………………………………………..IV INDICE……………………………………………………………………………………..V INDICE DE TABLAS………………………………………………………………….….IX INDICE DE GRAFICOS…………………………………………………………………XI INDICE DE FIGURAS…………………………………………………………………..XII RESUMEN………………………………………………………………………………XIV INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 1 CAPITULO I Planteamiento del problema .................................................................................... 3 Objetivos del trabajo................................................................................................ 6 Objetivo general ...................................................................................................... 6 Objetivos específicos .............................................................................................. 6 Justificación del trabajo ........................................................................................... 7 Delimitación del trabajo ........................................................................................... 9 Limitaciones del trabajo........................................................................................... 9 CAPITULO II MARCO TEORICO ............................................................................................... 10 Historia del Biodiesel ............................................................................................. 10 Antecedentes ........................................................................................................ 11 Bases teóricas....................................................................................................... 13 Aceites y Grasas ................................................................................................... 13 Reacciones químicas comunes de grasas y aceites. ............................................ 15 Propiedades físicas de grasas y aceites. .............................................................. 17 Fuente de grasas y aceites ................................................................................... 18 v Biodiesel................................................................................................................ 19 Materias primas para la obtención de biodiesel: ................................................... 20 Ventajas del biodiesel: .......................................................................................... 23 Desventajas del biodiesel:..................................................................................... 24 Normas para calificación del biodiesel. ................................................................. 25 Contaminación ambiental: ..................................................................................... 26 Educación ambiental: ............................................................................................ 27 Protocolo de Kioto: ................................................................................................ 29 Definición de términos básicos .............................................................................. 24 Operacionalización de las variables ...................................................................... 44 CAPITULO III MARCO METODOLÓGICO .................................................................................. 46 Diseño de la investigación..................................................................................... 47 Procedimiento de la investigación ......................................................................... 49 Población .............................................................................................................. 51 Muestra ................................................................................................................. 51 Técnicas de observación y recolección de datos .................................................. 52 Técnica de análisis de resultados ......................................................................... 55 CAPITULO IV ANALISIS DE LOS RESULTADOS ....................................................................... 56 Fase 1Investigación de Campo ............................................................................. 57 Resultado y análisis de la encuesta ...................................................................... 62 Fase IIInvestigación Experimental ........................................................................ 73 Análisis químico de los aceites residuales provenientes de los restaurantes y comedores de la ciudad de Maturín. ..................................................................... 73 vi Proceso de elaboración del biodiesel a través de transesterificación básica. ....... 77 Proceso ................................................................................................................. 78 Caracterización del biodiesel ................................................................................ 81 Color y apariencia.. ............................................................................................... 82 Densidad. . ........................................................................................................... 82 Índice de refracción: . ............................................................................................ 83 Viscosidad Cinemática y Dinámica.. ..................................................................... 84 Punto de Inflamación y Combustión. ................................................................... 85 Corrosión en lámina de Cobre.. ........................................................................... 86 Determinación de humedad. . .............................................................................. 87 Índice de Yodo. . .................................................................................................. 88 Destilación............................................................................................................. 89 Gravedad API........................................................................................................ 91 Índice de Cetano. ................................................................................................ 92 Punto de nube. . ................................................................................................... 93 Residuo Carbonoso.. ............................................................................................ 94 Cenizas sulfatadas.. .............................................................................................. 95 Índice de Acidez. .................................................................................................. 96 Análisis de espectro infrarrojo del biodiesel obtenido.. ........................................ 97 Análisis cromatógrafico………………………………………………………………….99 CAPITULO V PROPUESTA ...................................................................................................... 103 CAPÍTULO VI EVALUACIÓN ECONÓMICA .............................................................................. 104 CAPITULO VII vii CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...................................................... 114 Conclusiones....................................................................................................... 114 Recomendaciones .............................................................................................. 116 ANEXOS ............................................................................................................. 117 [A] Encuesta…………………………………………………………………………….118 [B] Tabla de composicion de ácidos grasos en los aceites de soja y palma……120 [C] Composición quimica y peso molecular del biodiesel………………………….121 [D] Normas ASTM D6751 Biodiesel………………………………………………….122 [E] Especificaciones para biodiesel…………………………………………………..125 [F] Ficha de informacion y seguridad del biodiesel…………………………………126 [G] Prueba de biodiesel en maquina desmalezadora………………………………127 [H] Prueba de flama en lampara con biodiesel……………………………………...128 [I]Preciones de la gasolina mundial…………………………………………………..129 [I] Planta para produccion de biodiesel………………………………………………133 REFERENCIAS CONSULTADAS……………………………………………………134 viii INDICE DE TABLAS TABLA 1 ÁCIDOS GRASOS IMPORTANTES PRESENTES EN GRASAS Y ACEITES. ............... 15 TABLA 2 ESPECIFICACIONES PARA BIODIESEL (B100) NORMAS A.S.T.M.6751 Y EN.14214 ........................................................................................................ 26 TABLA 3 OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES .......................................................... 45 TABLA 4 RECOLECCIÓN DE DATOS ........................................................................... 53 TABLA 5 RESTAURANTES ENCUESTADOS DEL MUNICIPIO MATURÍN .............................. 58 TABLA 6 ANÁLISIS ESTADÍSTICOS PARA VALORES DE ACEITE DESECHADO .................... 62 TABLA 7 TIPOS DE ACEITES ..................................................................................... 63 TABLA 8 CONSUMO MENSUAL DE ACEITE .................................................................. 64 TABLA 9 CANTIDAD DE ACEITE DESECHADO .............................................................. 65 TABLA 10 CRITERIO DE DESECHO ............................................................................ 66 TABLA 11 LUGAR DONDE ES DESECHADO LOS ACEITES .............................................. 67 TABLA 12 ALMACENAJE DE ACEITES RESIDUALES ...................................................... 68 TABLA 13 POLÍTICA DE RECICLAJE ........................................................................... 69 TABLA 14 CONOCIMIENTO DE LEYES ........................................................................ 70 TABLA 15. CONOCIMIENTO DE RECICLAJE DE LOS ACEITES DESECHADOS .................... 71 TABLA 16 CONOCIMIENTO DE BIODIESEL COMO COMBUSTIBLE .................................... 72 TABLA 17 ÍNDICE DE ACIDEZ DE LOS RESTAURANTES MUESTREADOS ........................... 73 TABLA 18 ÍNDICE DE ACIDEZ DE MEZCLA DE ACEITES MUESTREADOS........................... 77 TABLA 19 PARÁMETROS ESTABLECIDOS PARA EL PROCESO DE TRANSESTERIFICACIÓN. 77 TABLA 20 RESULTADOS DE ANÁLISIS DE DENSIDAD DE BIODIESEL OBTENIDO ................ 82 TABLA 21 RESULTADO DE ANÁLISIS DE ÍNDICE DE REFRACCIÓN................................... 83 TABLA 22 RESULTADO DE ANÁLISIS DE VISCOSIDAD. .................................................. 84 TABLA 23 RESULTADO DE ANÁLISIS DE PUNTO DE INFLAMACIÓN Y COMBUSTIÓN ........... 85 TABLA 24 RESULTADO DE ANÁLISIS DE CORROSIÓN EN LÁMINA DE COBRE. .................. 86 TABLA 25 RESULTADO DE ANÁLISIS DE HUMEDAD ...................................................... 87 TABLA 26 RESULTADO DE ANÁLISIS DE ÍNDICE DE YODO ............................................ 88 TABLA 27 RESULTADO DE ANÁLISIS DE DESTILACIÓN DE BIODIESEL ............................. 89 TABLA 28 RESULTADO DE ANÁLISIS DE LA DENSIDAD API ........................................... 91 ix TABLA 29 RESULTADO DEL CÁLCULO DE ÍNDICE DE CETANO ....................................... 92 TABLA 30 RESULTADO DE ANÁLISIS DE PUNTO DE NUBE ............................................ 93 TABLA 31 RESULTADO DE ANÁLISIS DE DETERMINACIÓN DE RESIDUO CARBONOSO ...... 94 TABLA 32 RESULTADO DE ANÁLISIS EN LA DETERMINACIÓN DE CENIZAS SULFATADAS ... 95 TABLA 33 RESULTADO DE ANÁLISIS DE ÍNDICE DE ACIDEZ. ......................................... 96 TABLA 34 Resultados obtenidos en análisis por cromatografía de gases………99 TABLA 35 COMPARACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL BIODIESEL OBTENIDO Y LO ESTABLECIDO EN LA NORMA ASTM 6751- 11ª ................................................... 102 TABLA 36 COSTO DE INVERSIÓN INICIAL ................................................................. 106 TABLA 37 COSTO DE MANO DE OBRA ...................................................................... 107 TABLA38 COSTO DE MATERIA PRIMA ...................................................................... 107 TABLA 39 COSTO DE MATERIAL INDIRECTO ............................................................. 108 TABLA 40 COSTO DE PRODUCCIÓN DEL BIODIESEL .................................................. 109 x INDICE DE GRAFICOS GRAFICO 1 PROCESO DE OBTENCIÓN DE BIODIESEL USANDO ACEITES USADOS COMO MATERIA PRIMA ................................................................................................. 48 GRAFICO 2 TIPOS DE ACEITES .................................................................................. 63 GRAFICO 3 CONSUMO MENSUAL DE ACEITE................................................................ 64 GRAFICO 4 CANTIDAD DE ACEITE DESECHADO............................................................ 65 GRAFICO 5 CRITERIO DE DESECHO ........................................................................... 66 GRAFICO 6 LUGAR DONDE ES DESECHADO LOS ACEITES ............................................. 67 GRAFICO 7 ALMACENAJE DE ACEITES RESIDUALES ..................................................... 68 GRAFICO 8 POLÍTICA DE RECICLAJE........................................................................... 69 GRAFICO 9 CONOCIMIENTO DE LEYES ....................................................................... 70 GRAFICO 10 CONOCIMIENTO DE RECICLAJE DE LOS ACEITES DESECHADOS................... 71 GRAFICO 11 CONOCIMIENTO DE BIODIESEL COMO COMBUSTIBLE ................................. 72 GRAFICO 12 CURVA DE TEMPERATURA DE DESTILACIÓN DE BIODIESEL ......................... 90 xi INDICE DE FIGURAS FIGURA 1 MOLÉCULA DE GLICEROL .......................................................................... 13 FIGURA 2 MOLÉCULA DE TRIGLICÉRIDO. ................................................................... 14 FIGURA 3. REACCIÓN DE HIDROLISIS EN GRASAS Y ACEITES ....................................... 16 FIGURA 4. REACCIÓN DE OXIDACIÓN DE GRASAS Y ACEITES ........................................ 17 FIGURA 5. REACCIÓN DE TRANSESTERIFICACIÓN ....................................................... 21 FIGURA 6 ETAPAS DE LA REACCIÓN DE TRANSESTERIFICACIÓN ................................... 22 FIGURA 7 REDUCCIÓN DE EMISIONES, UTILIZANDO BIODIESEL (B100) VS DIESEL FÓSIL. 24 FIGURA 8. MAPA DE MUNICIPIO MATURÍN .................................................................. 57 FIGURA 9 MUESTRAS DE ACEITES RECOGIDOS EN LOS RESTAURANTES ........................ 61 FIGURA 10. ANÁLISIS DE ÍNDICE DE ACIDEZ DE ........................................................... 76 FIGURA 11 PROCESO DE ELABORACIÓN DE BIODIESEL................................................ 78 FIGURA 12 BIODIESEL Y GLICERINA OBTENIDA ........................................................... 79 FIGURA 13 LAVADO DEL BIODIESEL ........................................................................... 80 FIGURA 14 SECADO DEL BIODIESEL .......................................................................... 80 FIGURA 15 COMPARACIÓN ENTRE BIODIESEL OBTENIDO Y ACEITE RESIDUAL ................ 81 FIGURA 16 DETERMINACIÓN DE DENSIDAD ................................................................ 82 FIGURA 17 DETERMINACIÓN DE ÍNDICE DE REFRACCIÓN ................................................. FIGURA 18 DETERMINACIÓN DE VISCOSIDAD CINEMÁTICA A TRAVÉS DE CAPILAR DE OSWALD ........................................................................................................... 84 FIGURA 19 PUNTO DE INFLAMACIÓN Y COMBUSTIÓN CON COPA ABIERTA DE CLEVELAND 85 FIGURA 20 ANÁLISIS DE CORROSIÓN EN LÁMINA DE COBRE ......................................... 86 FIGURA 21 DETERMINACIÓN DE HUMEDAD POR MÉTODO ASTM 2709 ......................... 87 FIGURA 22. DETERMINACIÓN DE ÍNDICE DE YODO ...................................................... 88 FIGURA 23. ANÁLISIS DE DESTILACIÓN DEL BIODIESEL ................................................ 90 FIGURA 24 ANÁLISIS DE DENSIDAD API DE BIODIESEL ................................................ 91 FIGURA 25 ANÁLISIS PUNTO DE NUBE DEL BIODIESEL ................................................. 93 xii FIGURA 26 ANÁLISIS DE RESIDUO CARBONOSO .......................................................... 94 FIGURA 27 ANÁLISIS DE CENIZAS SULFATADAS .......................................................... 95 FIGURA 28. DETERMINACIÓN DE ÍNDICE DE ACIDEZ DE BIODIESEL ................................ 96 FIGURA29 ESPECTRO INFRARROJO DE BIODIESEL OBTENIDO ....................................... 97 FIGURA 30 ESPECTRO INFRARROJO DE BIODIESEL OBTENIDO VS ACEITE DE OLIVA Y METIL NONANOATE ...................................................................................................... 98 xiii RESUMEN Como una medida apropiada para el cuidado y protección del medio ambiente haciendo uso del reciclaje, se estudió la producción de biodiesel a partir de los aceites residuales obtenidos en los comedores y restaurantes del municipio Maturín, a través de una transesterificación básica, con metanol e hidróxido de sodio como catalizador. Los aceites residuales recogidos se sometieron a un proceso de filtración y secado, para quitar los residuos sólidos existentes y el agua respectivamente presentes. Una vez realizado este paso se procedió a determinar la acidez de los aceites residuales, parámetro importante en la reacción de transesterificación. Teniendo este parámetro bajo control se llevó a cabo la reacción obteniendo el biodiesel y glicerina como subproducto de la reacción. Al biodiesel obtenido se le realizaron análisis fisicoquímicos para comprobar si se encontraba dentro de las normas establecidas para biodiesel como las normas ASTM D 6751. Las pruebas realizadas al biodiesel obtenido se encontraban dentro de los rangos establecidos. Un aspecto importante de mencionar es la prueba realizada usando el biodiesel como combustible en motor de combustión de una desmalezadora, debido a que densidad del biodiesel es mayor que el de la gasolina se dificulta el paso por los inyectores y la prueba no tuvo éxito ya que la misma no permanecía encendida. De manera general resumimos que la obtención de biodiesel usando los aceites residuales es un trabajo viable y a su vez favorable para el cuidado del medio ambiente. xiv INTRODUCCIÓN Durante los estudios universitarios se escuchan frases que destacan sobre otras y una de ellas representa uno de los principios fundamentales sobre el cual se funda la ingeniería industrial “Toda solución puede ser de mejorada”. Las personas que estudian ingeniería son observadores por naturaleza, en sus mentes siempre está presente: añadir, corregir, cambiar y modificar el entorno por algo mejor, por un mayor beneficio, y por una mejor calidad de vida. Uno de los elementos de ese entorno es la población de nuestro país la cual crece a un ritmo acelerado; los resultados del último censo nacional del 2011 indican una población de 28.946.101 habitantesfuente tomada del Instituto Nacional de Estadísticas (INE).Por esta razón se puede inferir que el consumo de alimentos y servicios también ha ido en aumento, generándose así más desperdicios. Como resultado de este crecimiento poblacional, los desechos generados en los comercios también se ha incrementado tal es el caso de los restaurantes. Uno de los desechos resultantes, que tanto daño hace al ambiente, son los aceites comestibles residuales. En el portal de internet de la empresa Eko3r ubicada en España se puede leer que un litro de aceite puede llegar a contaminar mil litros de agua, y que una persona consume un promedio de 20 litros de aceite al año de los cuales 4 litros son desechados. Así puesse tiene que si el aceite es vertido a través de los desagües y cañerías, contaminará las aguas de ríos y mares; al igual dejará sin efecto la fertilidad de los suelos y subsuelos si es desechado sobre los mismos. Evidentemente los restaurantes y comedores consumen mucho aceite para la preparación de comidas y el tiempo de uso se ve limitado debido a su rápida descomposición. En este orden de ideas se debe señalar la importancia de que los aceites comestibles usados que se generan en los restaurantes y comedores de las ciudades deben almacenarse y no pueden ser desechados por desagües, ni verterse en los suelos ya que estos aceites degradan el ambiente, las mismas 15 premisas deben ser consideradas en ciudades como Maturín, caracterizada por el aumento poblacional e industrial y por ende comercial, donde la prestación de servicios de diferentes restaurantes la hace propensa a ser foco contaminante, producto de los aceites residuales que se generan en ellos. Los científicos en la búsqueda de la reducción del pasivo ambiental que representan los aceites comestibles residuales, han desarrollados nuevas opciones que van desde la generación de energía térmica hasta la obtención de combustibles. El biodiesel es un combustible que reduce la contaminación y es amigable con el ambiente ya que con su uso se reducen las emisiones de dióxido de carbono (CO2),principal causante del efecto invernadero, según lo indica Ricardo G. Carlstein de Central Biodiesel. Así se contribuye con la conservación del ambiente que tan amenazado se encuentra por la mano del hombre.Una tendencia tecnológica que se está aplicando actualmente es la transformación del aceite gastado en biocombustible, es por esta razón que se propone para la presente investigación la síntesis de un biodiesel por medio de una reacción de transesterificación del aceite comestible residual. Para alcanzar los objetivos planteados se cuantificó las cantidades de aceite comestible residualque se generan en los comedores y restaurantes de la ciudad de Maturín del Estado Monagas. De igual manera se realizó un muestreo para determinar las características fisicoquímicas de cada aceite comestible residual. Teniendo caracterizado las muestras de aceite comestible usado, se procedió a realizar a nivel de laboratorio la obtención del biodiesel a través de un proceso de transesterificación con alcoholisis básica. Una vez obtenido y purificado el biodiesel se realizaron pruebas para verificar si se encontraba entre los rangos establecidos en las normas para el uso del biodiesel. 16 CAPITULO I EL PROBLEMA Planteamiento del problema Los aceites comestibles provienen principalmente de las semillas de soya, girasol, maíz, palma, canola, olivo y en menor proporción de otras semillas, también puedenser obtenidos de grasas animales. Los aceites tienen tres componentes básicos que son oxígeno, carbono e hidrógeno. Cuando los aceites comestible son calentados y sometidos a temperaturas altas o por tiempos prolongados (frituras); el hidrogeno es separado de los enlaces y liberado en su entorno, en su lugar entra a formar parte otro elemento que permite reacciones de descomposición. Cuando el lugar del hidrogeno es tomado por el elemento oxígeno, ocurre una peroxidación; y el producto final es un aceite toxico, no apto para el consumo. Otro proceso de descomposición que ocurre es la hidrólisis a consecuencia del cocimiento a altas temperaturas de productos que contienen agua como es el caso de las papas. Y el último factor de descomposición son las bacterias y hongos, ya que al haber hidrógenos libres, facilitan su crecimiento y propagación. Estos tres factores modifican las características organolépticas y fisicoquímicas de los aceites, transformándolos en aceites no aptos para el consumo humano; pasando a ser considerados como aceites de desechos o residuales. Resulta entonces importante señalar que en la ciudad de Maturín, en Venezuela y el resto del mundo, los residuos provenientes de aceites comestibles residuales son un problema de índole ambiental ya que los mismos no pueden ser vertidos por las tuberías del desagüe, ni desecharse en los suelos y subsuelos. Según el artículo 80 de la Ley Orgánica del Ambiente, esta es una actividad capaz de 17 degradar al ambiente. La cual está penada ycontemplada en los artículos 84 y 99. Los cuales dicen textualmente lo siguiente: Artículo 84.Vertido de Materiales Degradantes en Cuerpos de Agua. La persona natural o jurídica que vierta o arroje materiales no biodegradables, sustancias, agentes biológicos o bioquímicos, efluentes o aguas residuales no tratadas según las disposiciones técnicas dictadas por el Ejecutivo Nacional, objetos o desechos de cualquier naturaleza en los cuerpos de aguas, sus riberas, cauces, cuencas, mantos acuíferos, lagos, lagunas o demás depósitos de agua, incluyendo los sistemas de abastecimiento de aguas, capaces de degradarlas, envenenarlas o contaminarlas, será sancionada con prisión de uno a dos años o multa de un mil unidades tributarias (1.000 U.T.) a dos mil unidades tributarias (2.000 U.T.). Artículo 99.Disposición Indebida de Residuos o Desechos Sólidos no Peligrosos. La persona natural o jurídica que infiltre o entierre en los suelos o subsuelos, sustancias, productos o materiales no biodegradables, agentes biológicos o bioquímicos, agroquímicos, residuos o desechos sólidos o de cualquier naturaleza que no sean peligrosos, en contravención a las normas técnicas que rigen la materia, que sean capaces de degradarlos, esterilizarlos, envenenarlos o alterarlos nocivamente, será sancionada con arresto de uno a tres años o multa de trescientas unidades tributarias (300 U.T.) a un mil unidades tributarias (1000 U.T.). El juez o jueza ordenará el retiro de los residuos o desechos y, de no ser suficiente para lograr que los suelos o subsuelos recuperen las características que tenían antes de la agresión, ordenará las medidas de recuperación necesarias. Por otra parte el crecimiento poblacional acelerado, ha repercutido para que cada día se generen más desechos de aceites en los comedores y restaurantes, en Maturín existen aproximadamente 1679 restaurantes, información suministrada por el departamento de Contraloría Sanitaria del Ministerio del Poder Popular para la Salud (2013). Los cuales, deben ser almacenados en envases plásticos, por largos periodos detiempo ya que en Venezuela no existe una normativa específica para manejo, almacenamiento, transporte disposición final y utilización de aceites vegetales usados. 18 En una exploración inicial se encontró quelos aceites residuales de algunos restaurantes eran vertidos por desagües al igual que desechados en la basura para que posteriormente el aseo urbano se los lleve.La población de la ciudad de Maturín no posee cultura ni política para el reciclaje de estos aceites residuales y considerando que al verter estos aceites en las aguas y suelos se ocasionan daños como: obstrucción de tuberías de aguas negras, alteración de la fauna acuática, infertilidad de los suelos etc.Es por ello que urge tomar medidas alternativas para su reciclaje y aprovechamiento, una de las nuevas tendencias tecnológicas es la producción de biodiesel. Un combustible amigable con el ambiente y que puede obtenerse de los aceites comestibles residuales. Reciclar los aceites comestibles residuales de la ciudad de Maturín es de gran beneficio para el medio ambiente evitando el deterioro y contaminación de las aguas, suelos y subsuelos por lo tanto la elaboración de biodiesel a partir de los aceites comestibles usados se convierte en una buena alternativa de uso para su aprovechamiento. Por lo que surge la siguiente interrogante: ¿Dónde y cómo puede ser aprovechado el combustible obtenido de los aceites residuales desechados por los restaurantes? Objetivos del trabajo 19 Objetivo general Proponer el uso del biodiesel obtenido del aprovechamiento de los aceites comestibles residuales provenientes de los restaurantes y comedores de la ciudad de Maturín. Objetivos específicos Diagnosticar el consumo de aceites residuales en los restaurantes y comedores de la ciudad de Maturín. Analizar los aceites residuales provenientes de los restaurantes y comedores de la ciudad de Maturín. Obtener biodiesel a partir de los aceites residuales provenientes de los restaurantes y comedores de la ciudad de Maturín. Caracterizar el Biodiesel obtenido a partir de los aceites provenientes de los restaurantes y comedores de la ciudad de Maturín. Establecer el aprovechamiento del biodiésel obtenido a partir de los aceites residuales provenientes de los restaurantes y comedores de la ciudad de Maturín Justificación del trabajo 20 Después de la revolución industrial, el incrementode las industrias extractoras y procesadoras, y el auge del petróleo; el medio ambiente sufrió un deterioro considerable pudiéndose observar en la actualidad cambios climáticos y daños a la capa de ozono. En el año 1987, en Montreal se reúnen por primera vez un grupo de representantes de diferentes países, para discutir lo relativo a las sustancias que agotan la capa de ozono. En 1988 se reúnen el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, establecido por la Organización Meteorológica Mundial y el Programa de las Naciones Unidas por el Medio Ambiente, y en el año de 1988 se realiza el Protocolo de Kioto buscando llegar a acuerdos sobre políticas y medidas que reduzcan al mínimo los efectos adversos del cambio climático y las repercusiones sociales, ambientales y económicas que se generan.Información obtenida del Programa de las naciones unidas para el medio ambiente (PNUMA). En el artículo 2 del protocolo de Kioto en su ítem iv, hace referencia del apoyo a la investigación, promoción, desarrollo y aumento de usos de nuevasformasde energías renovables. El reusar, reciclar y reutilizar, se ha convertido en un aliado para cumplir con los acuerdos establecidos. El presente trabajo de investigación está enfocado en desarrollar una metodología basada en un proceso de reciclaje de aceites comestibles usados para obtener biodiesel, un combustible renovable. La aplicación de este método de reciclaje permite obtener beneficios importantes para el cumplimiento de los acuerdos contemplados en el Protocolo de Kioto, ya que con el uso de este tipo de combustible se disminuye la emisión de gases tipo invernadero, que es uno de los gases causante del cambio climático. De la misma manera se evita el vertido de estos aceites usados en aguas y suelos que conllevan a su contaminación. Otro de los aspectos importantes a resaltar es que ante una situación de escasez y encarecimiento de alimentos se recomienda el uso de biodiesel de segunda generación (procedente de fuentes no alimentarias). Es decir, se deben considerar como materias primas fuentes poco valiosas tales como: los residuos de aceites y 21 grasas de cocina y las grasas animales recogidas en los supermercados, los mataderos, etc., (Vivas 2010). La implementación de esta tecnología y su posterior aprovechamiento traería beneficios socioeconómicos y medio ambientales al municipio Maturín, ya que principalmente se estaría preservando el ambiente y se estaría reciclando un producto que de manera arbitraria es desechado por los fregaderos y suelos de nuestra ciudad. Otra de las ventajas es el desarrollo de proyectos de inversión encaminados a la producción de biodiesel generándose así nuevas fuentes de empleos. Delimitación del trabajo 22 El presente trabajo de investigación se enmarcó en la ciudad de Maturín en el estado Monagas y se estudiaron solo los restaurantes y comedores principales que se encuentren en esta área según el registro arrojado por la división de Contraloría Sanitaria del Ministerio del Poder Popular para la Salud para el año 2013. Para la obtención del biodiesel a partir de los aceites comestibles usados se utilizó el laboratorio de Química Orgánica de la Universidad de Oriente, el cual está parcialmente dotado de los implementos necesarios para llevar a cabo la investigación. Limitaciones del trabajo En los laboratorios de la Universidad de Oriente donde se llevó a cabo la investigación faltan equipos especializados de análisis,por tal motivo, el producto terminado (biodiesel) se envió a laboratorios externos para realizar cromatografía de gases y espectrofotometría infrarrojo. Debido a este percance la principal limitante en el trabajo de investigación fue del tipo económico ya que esta evaluación se realizó con recursos propios CAPITULO II 23 MARCO TEÓRICO Historia del Biodiesel La obtención de biodiesel a partir de aceites no es nada nuevo, ya que a finales del siglo XIX. Rudolf Diesel (1858-1913) un ingeniero alemán, inventa el motor de combustión que utiliza fuel oíl y a partir de allí implemento tempranas versiones de una máquina que utilizaba aceite de maní como energía. (Nextfuel, portal de información y noticias sobre el biodiesel y energías renovables) De igual manera en 1970 el biodiesel se desarrolló de forma significativa a raíz de la crisis energética y el elevado precio del petróleo. Para el año 1982 en Austria y Alemania se llevaron a cabo las primeras pruebas técnicas con este combustible vegetal. Y para el año 1985 en Austria se construyó la primera planta piloto productora de biodiesel a partir de semillas de colza o canola. En la actualidad, Alemania, Austria, Canadá, Estados Unidos, Francia, Italia, Malasia, España y Suecia son los pioneros en la producción, ensayo y uso de biodiesel en automóviles. En el mismo orden Brasil, Argentina y Colombia son los únicos países latinoamericanos que figuran entre los principales productores de bioetanol y biodiesel del mundo, según datos del el último estudio sobre biocombustibles publicado por la comisión económica para América Latina y el Caribe (CEPAL 2009) Antecedentes 24 Con respecto a producir biodiesel con aceites vegetales residuales, se encontraron varios trabajos referentes al tema. Y que guardan relación con el tema a tratar. Entre estas podemos mencionar: Publicación del blog de Eco Tech, Ecolosfera de España (2013) llevando por título “Reutilizar el aceite usado para fabricar biodiesel casero”. Donde se citan ideas de como procesar el aceite usado para producir biodiesel. Esta consulta fue de gran aporte para ver las ventajas y desventajas de usar biodiesel de aceite usado. Por otro lado se consultó la revista Journey to Forever que hace mención a los biocombustibles y desarrollo sostenible, se realizó consulta en la sección de “Como hacer biodiesel” una guía práctica y completa referente a la fabricación de biodiesel. Siendo de interés para el proceso de fabricación del biodiesel. Un antecedente a nivel nacional es el publicado por la universidad del Zulia en marzo del 2009 donde “Convierten aceite comestible usado y borra de café en biodiesel” observando aquí la organización de la universidad para recolectar el aceite proveniente de frituras de una comunidad. Aportando como institución educativa incentivos referentes al reciclado, y ayudando a la comunidad a tomar conciencia acerca de la contaminación que producen estos residuos al ser desechados al ambiente. Arias Tamayo Ana Cecilia. (2012) “Obtención de biodiesel a partir de aceites comestibles usados (ACVUs) como una alternativa para el reciclaje de material de desecho altamente contaminante para el medio ambiente”. Trabajo de investigación realizado en la Universidad Técnica de Ambato en Ecuador. Donde se obtuvo biodiesel a partir de aceites usados y usando el mecanismo de transesterificación por calor convencional y a través de microondas, aportando de este modo información para el momento de llevar a cabo la reacción de transesterificación. Saavedra, Juan Miguel. (2011), “Determinación de la calidad y el rendimiento del biodiesel obtenido a partir de los desechos de aceite 25 comestible”. El objetivo de Saavedra era medir la calidad del biodiesel obtenido. De este modo se observa los tratamientos previos que deben realizarse al aceite residual al momento de su uso como producto para reciclar. Vivas Castaño Andrea Maritza. (2010),“Estudio y obtención de biodiesel a partir de residuos grasos de origen bovino”. El objetivo de Vivas consistió en aprovechar los residuos de la grasa bovina que se generan para obtener combustible. La importancia que aporta al proyecto de investigación consiste en que en nuestro país por la falta de aceites de origen vegetal algunos restaurantes hacen uso de grasas animales, de esta manera sidurante el proceso de la investigación algunos restaurantes de los visitados posee este aceite como residuo se podrá tratar para obtener el biodiesel. 26 Bases teóricas Aceites y Grasas Todos los aceites y grasas son predominantemente triesteres del glicerol con ácidos grasos, comúnmente denominados triglicéridos. El termino lípidos engloba todo e incluye a los triglicéridos, esteroles (incluido el colesterol) fosfáticos, monoglicéridos, digliceridos, ácidos grasos libres, alcoholes grasos, ceras, terpenos, vitaminas y otros productos. (Lawson,H (1994) El átomo de carbono es el elemento básico en la química de los alimentos, incluyendo los aceites y grasas. Los átomos de carbono con una valencia de 4, pueden enlazarse con otros átomos de carbono para formar moléculas de cadena larga. Además la capacidad del carbono para formar enlaces o reaccionar con otros elementos como el hidrogeno, oxigeno, iodo, nitrógeno y fosforo es fundamental para comprender la química de los aceites y grasas. Básicamente, los aceites y las grasas son mezclas de triglicéridos. Esta es su composición: Figura 1.Molécula de Glicerol La molécula de glicerol tiene tres átomos de carbono, conjuntamente con cinco átomos de hidrogeno y tres grupos OH o hidroxilo. Es necesario destacar que hay 27 cuatro enlaces o uniones por cada uno de los tres átomos de carbono. Cuando se combina tres ácidos grasos con una molécula de glicerol, obtenemos un triglicérido. Figura 2.Molécula de Triglicérido Cualquier ácido graso no unido a glicerol o a algunas otras moléculas en un aceite o grasa se denomina ácido graso libre. El componente mayoritario de todas las grasa y aceites son los triglicéridos, representando más del 95% del peso de la mayoría de las grasas alimentarias en la forma en la cual son consumidas. Algunos de los ácidos grasos más comúnmente presentes en los aceites y grasas naturales son el butírico, laúrico, palmítico, esteárico, oleico y linoleico. 28 Tabla 1. Ácidos grasos importantes presentes en grasas y aceites. Acido Átomos Dobles graso De enlaces de carbono Punto Aceites y grasas naturales en los que están mayormente presentes fusión °C Butírico 4 0 -8 Mantequilla Laúrico 12 0 44 Aceite de coco Mirístico 14 0 54 Mantequilla, aceite de coco, aceite de palma Palmítico 16 0 63 Aceite de palma, mantequilla y grasas animales como la grasa de pollo, manteca de cerdo y sebo Esteárico 18 0 69 Sebo, manteca de cacao, manteca de cerdo y mantequilla Oleico 18 1 14 Oliva, cacahuete, manteca de cerdo, palma, maíz, semilla de colza y canola Linoleico 18 2 -5 Soja, cártamo, girasol, maíz y semilla de algodón Linolénico 18 3 -11 Soja y canola Fuente: Lawson, Harry. (1994) Reacciones químicas comunes de grasas y aceites. El conocimiento de los cambios químicos importantes que pueden sufrir los aceites y grasas es necesario para comprender como se elaboran los diversos productos así como para hacer frente a los posibles problemas que pueden existir durante el almacenamiento, transporte y uso. Las reacciones químicas más importantes tienen lugar en (1) los puntos de insaturación de la cadena de los ácidos grasos y (2) en el punto donde los ácidos grasos están unidos en la 29 molécula de glicerol (la unión éster). Este conocimiento será especialmente útil en la comprensión de los cambios que tienen lugar en las grasas usadas en las frituras. (Aceites residuales o de desechos). Hidrólisis.La hidrolisis es la reacción del agua con una sustancia, como las grasas. Esto se traduce en la separación de algunos de los ácidos grasos a partir del aceite o de la grasa, dando lugar a ácidos grasos libres. Se producen algunos monoglicéridos y digliceridos, pero en las operaciones de fritura esto no es significativo. Las pequeñas cantidades producidas se destilaran a partir de la grasa caliente de fritura. Además, en algunas situaciones la hidrolisis llega a ser total, generándose glicerol y ácidos grasos libres. C3H5(OOCR)3 + 3H2O GRASA C3H5(OH)3 + 3HOOCR GLICEROL + ÁCIDOS GRASOS + AGUA Figura 3. Reacción de Hidrolisis en grasas y aceites Hidrogenación. Es una de las reacciones químicas más importantes de los aceites y grasas alimentarios, especialmente de los aceites. Se trata del típico ejemplo de reacción que tiene lugar en los puntos de insaturación o dobles enlaces. Es una reacción que se utiliza para optimizar las propiedades de las grasas y aceites necesarios para usos concretos. La reacción de hidrogenación se controla fácilmente y puede ser detenida en cualquier punto. Habitualmente se elabora una variedad de productos con diferentes grados de hidrogenación, desde aceites hidrogenados muy ligeramente hasta aceites con grado de hidrogenación y productos totalmente hidrogenados. 30 Oxidación.La oxidación de las grasas se produce por la acción del oxígeno sobre los ácidos grasos, formándose peróxidos y radicales libres. La función de la luz en esta reacción es que actúa como catalizador. El proceso se presenta en tres etapas como se muestra en la reacción de oxidación. (Figura 4). La oxidación de las grasas da paso a la formación de olores y sabores desagradables, al oscurecimiento del aceite, al aumento de la viscosidad y a la formación de espumas. Temp, Luz R* RH R* O2 ROO* ROOH+ R* ROO* + RH ROOH Descomposición Aldehídos, Cetonas, ácidos orgánicos, etc. Figura 4. Reacción de oxidación de grasas y aceites. Propiedades físicas de grasas y aceites. Las propiedades físicas de los aceites y grasas son de importancia práctica en la comprensión de la constitución de estos materiales y en cómo deben ser usados.Los aceites y grasa pueden ser caracterizados según sus propiedades físicas (densidad, viscosidad, punto de fusión, índice de refracción) o químicas (índice de acidez, índice de yodo, índice de peróxido, índice de saponificación, índice de éster). Las grasas que son líquidas a temperatura ambiente tienden a ser más insaturadas que las que son sólidas. El grado de insaturación puede ser 31 expresado en términos de índice de yodo de la grasa. Cuanto mayor sea el índice de yodo, mayor será la insaturación de un aceite en concreto.A medida que aumenta el tamaño de la cadena de los ácidos grasos, el punto de fusión también aumenta. Fuente de grasas y aceites Hay numerosas fuentes de aceites y grasas que se utilizan en la producción de alimentos. Pueden ser de origen animal o vegetal. Entre los más consumidos de origen vegetal están de soja, coco, canola, semilla de algodón y maíz. Las grasas de origen animal más importante son la manteca de cerdo, el sebo comestible y la grasa de la leche. Cambios en la grasa y reacciones durante la fritura. Las grasas empleadas en la fritura experimentan gradualmente ciertos cambios químicos durante su uso. Los cambios más importantes son: (1) formación de color, (2) oxidación, (3) polimerización e (4) hidrólisis. Además de estas transformaciones químicas, se observan otros cambios físicos como el desarrollo del olor y sabor. Los cambios que tienen lugar en el aceite y grasa durante el calentamiento en la fritura incluyen un modelo complejo de reacciones hidrolíticas, oxidativas y poliméricas. Los productos resultantes son de gran interés e importancia en la industria alimentaria ya que influirán en la aceptabilidad por parte del consumidor. Algunos de los productos de las reacciones son volátiles los cuales incluyenhidrocarburos, aldehídos, cetonas furanos y ácidos carboxílicos. Estos compuestos son interesantes porque: (1) son indicativos de las reacciones químicas que tienen lugar durante la fritura, (2) son inhalados por los operarios de las freidoras, (3) algunos permanecen en el aceite y al penetrar en el producto frito son ingeridos y (4) como el sabor se encuentra muy influenciado por el olor, 32 colaboran con la aceptabilidad organoléptica del alimento frito. Los productos de descomposición no volátiles son polares y no polares. Estos son monómeros cíclicos, no cíclicos, dímeros, trímeros y compuestos de alto peso molecular. Obviamente, permanecen en el aceite y son absorbidos por el alimento frito y comido por el consumidor. Son indicadores fiables del abuso en la utilización de la grasa, porque su acumulación es constante, al ser no volátiles. Estos productos de reacción son responsables de los cambios físicos en el medio de la fritura (incremento de la viscosidad, color y formación de espuma) y de los cambios químicos como los aumentos de compuestos polares, índice de carbonilos, contenido de hidroxilos, y disminuciones de la insaturación y en último término, incrementos en la formación de compuestos de alto peso molecular. Se debe prestar mucha atención a las sustancias polares que incluyen compuestos polares, monoglicéridos y digliceridos, monómeros, dímeros, polímeros ácidos grasos oxidados, jabones, productos de la reacción de emparde amiento y otros materiales en traza como metales. La mayoría de los métodos para medir el deterioro de las grasas de fritura se basan en las variaciones en los productos de descomposición no volátiles. Tradicionalmente se han empleado métodos no específicos como los ácidos grasos libres, índice de yodo, viscosidad, esteres que no forman complejos con la urea, sustancias insolubles en éter de petróleo y ácidos grasos oxidados. Biodiesel El biodiesel es un combustible ecológico alternativo al diesel fósil ampliamente utilizado en motores de ciclo diesel y calderas. Es el nombre común que se les da a los esteres metílicos o etílicos de ácidos grasos. Se obtiene a partir de aceites vegetales de semillas, plantas y/o algas oleaginosas, aceites vegetales usados en frituras y grasas animales, en presencia de un alcohol y un catalizador. Cualquiera 33 sea su origen, es completamente compatible con el diesel fósil por lo que pueden ser mezclados en cualquier proporción. (ABC del Biodiesel, 2006) Cuando el biodiesel sustituye completamente al diesel fósil, se conoce como B100; mientras que si está presente como aditivo se conoce como BX, donde la “X” representa la proporción de esta en la mezcla. Así por ejemplo B30, estaría formada por 30% de biodiesel y 70% de diesel fósil. (ABC del Biodiesel, 2006). Materias primas para la obtención de biodiesel: Como materia prima en el proceso de obtener biodiesel se emplea: Aceites El aceite puede ser: vegetales sin usar, que son los provenientes de semilla de plantas oleaginosas como girasol, soja, colza, palma, maíz, ricino, cardo, algas. Al igual se pueden utilizar aceites vegetales usados; residuos procedentes de la industria de alimentación como son los aceites de fritura de la red de restaurantes, comedores o domiciliarios. O Grasas animales procedentes de las industrias cárnicas. Alcohol El alcohol a emplearse puedes ser metílico o etílico, cualquiera de los dos que se use debe poseer un 95% de pureza, la cantidad a usarse será de aproximadamente de 15 a 20% sobre el peso del aceite que se vaya a utilizar Catalizador Puede ser acido como el ácido sulfúrico o básico como el hidróxido de sodio (NaOH) o hidróxido de potasio (KOH).Hay que tener presente que estos compuestos son corrosivos y se deben manipular tomando en cuenta las medidas de seguridad. Proceso para obtención de biodiesel: El proceso para obtener biodiesel se lleva a cabo a través de una reacción de transesterificación (o alcoholisis) de los aceites o grasas, en el cual una 34 molécula de triglicérido, componente mayoritario en un aceite, reacciona con un alcohol, generalmente ligero, bajo la acción de un catalizador, para producir una mezcla de esteres de ácidos grasos y glicerina (Schuchardt, citado en Rodrigo, 2003). En la figura 5. Se muestra la reacción de transesterificación que se lleva a cabo entre un aceite vegetal con metanol, para producir esteres metílicos de ácidos grasos y glicerina. O R1 H3C O O O O R2 R1 O + 3 H3C O OH Cat. OH R2 + HO O H3C OH R3 Triglicérido O O O R3 Glicerina Metanol H3C Ri: Cadena Carbonatada del ácido graso O Ésteres Metílicos de Ácidos Grasos Figura 5. Reacción de Transesterificación. Según la estequiometria de la reacción por cada mol de triglicérido se necesitaran tres moles de metanol y se obtienen tres moles de esteres metílicos y un mol de glicerina. La reacción de transesterificación de aceites vegetales con alcoholes ligeros consta de tres etapas consecutivas reversibles en las que el triglicérido es convertido consecutivamente en digliceridos, monoglicéridos y glicerina (Freedman, citado en Rodrigo, 2003). En la figura 6. Se muestra la secuencia de etapas que tiene lugar en la transesterificación de aceites vegetales con metanol. 35 OH O O O O R1 O + H3C O R2 O O R2 O Cat. OH R3 Diglicérido O + R3 Triglicérido O Metanol R1 H3C O Éster Metílico OH OH O HO O + O R2 H3C OH O Cat. O R3 Diglicérido R3 Monoglicérido O + Metanol O R2 H3C O Éster Metílico OH OH HO O + H3C OH Cat. HO OH O Monoglicérido Glicerina R3 + Metanol O R3 H3C O Éster Metílico Ri: Cadena Carbonatada del ácido graso Figura 6. Etapas de la reacción de transesterificación. 36 Ventajas del biodiesel: El biodiesel posee varias cualidades que lo hacen más ventajoso frente a los combustibles fósiles, entre estas cualidades podemos encontrar: El biodiesel es menos contaminante al ambiente ya que emite menos dióxido de carbono (CO2), uno de los gases que contribuye con el efecto invernadero. Es un combustible renovable y biodegradable. Reduce emisiones toxicas al ambiente, con el uso del biodiesel se mejoran notablemente las emisiones de monóxido de carbono (CO), Óxidos de azufre (SOX), aldehídos como el formaldehido y acetaldehído y prácticamente elimina las emisiones de benceno, compuesto contaminante y cancerígeno. (figura 7) Por ser un combustible oxigenado y no contener azufre tiene una combustión más completa que los combustibles fósiles. El uso del biodiesel produce menos humo visible y menos olores desagradables. Posee efecto lubricante en los motores, disminuyendo la necesidad de incluir aditivos. Producto del aprovechamiento de un residuo, (reciclado), minimizando las consecuencias que estos traen con la contaminación ambiental. Su transporte y almacenamiento resulta más seguro que los combustibles fósiles ya que posee un punto de ignición más elevado. El biodiesel puro posee un punto de ignición de 148° C contra los escasos 51° C del gasoil. 37 Figura 7. Reducción de emisiones, utilizando Biodiesel (B100) vs Diesel fósil Desventajas del biodiesel: La principal desventaja que posee el biodiesel, es sus altos costos de producción, los costos de producción del biodiesel son mayores que en el caso de los combustibles derivados del petróleo, al menos por ahora, porque el alza del crudo puede llegar a igualas los costos a mediano plazo (Cárdenas, 2012). Incertidumbre y falta de información respecto a los biocarburantes. Aunque se han realizado notables esfuerzos en la investigación y publicación de estudios sobre biocarburantes, es una realidad la falta de confianza que consumidores, fabricantes de vehículos y componentes, compañías petroleras y talleres mecánicos presentan ante el nuevo combustible. Son necesarias campañas de promoción y de información sobre el rendimiento del biodiesel en motores y sobre todo el respaldo de los fabricantes de sistemas de inyección, que den seguridad y garantías al usuario (como ocurre en otros países de la EU) al usuario que emplea biodiesel en su vehículo. (Cárdenas, 2012) Precio y seguridad de abastecimiento de la materia prima. Una opción de materia prima es la compra de aceites en el mercado agrícola, pero está sujeto a una alta volatilidad definida por las cosechas y la demanda para 38 uso alimentario. La otra fuente de materia prima que es la usada en el presente trabajo de investigación, son los aceites vegetales usados que resultan más económicos por ser un residuo, sin embargo, presenta una serie de dificultades para su recolección, control y clasificación, por la dispersión de donde se originan estos desperdicios, la falta de concienciación de su capacidad contaminante y de su potencial reciclable. Normas para calificación del biodiesel. Los componentes básicos de los aceites y las grasas son los triglicéridos, los cuales provienen tanto de ácidos grasos saturados o insaturados; dependiendo de éstas y otras características del origen de los triglicéridos se obtendrá un biodiesel con diferentes propiedades, de tal manera que las propiedades fisicoquímicas del biodiesel obtenido han de ser evaluadas dependiendo de la materia prima utilizada, los parámetros que son función del proceso de elaboración y los que son función del post-tratamiento. Entre los parámetros que dependen de la materia prima que se relacionan con el origen y variedad de los aceites y grasas están, contenido de fosforo y azufre, índice de yodo, número de cetano, contenido de monoglicéridos, digliceridos y triglicéridos. Los que dependen del proceso de elaboración corresponden a las condiciones y tecnologías aplicadas en la elaboración entre ellos encontramos, la viscosidad, densidad, contenidos de esteres, humedad entre otros. Los parámetros que depende del post-tratamiento; punto de inflamación, contenido de alcohol, glicerol libre, pH. Estos parámetros tienen que ver con el tratamiento, la manipulación, y el transporte del biodiesel. Hay dos Normas que reúnen los estándares para biodiesel. Estos se basan en el criterio de varios países, y siempre están en continua revisión. Hay parámetros que se ajusten dependiendo la conveniencia del país donde se fabrica el biodiesel. Las normas mencionadas corresponden a la EN 14214 y la A.S.T.M. 6751, normas Europea y Norteamericana respectivamente. En la tabla 2. Podemos observarque las normas A.S.T.M 6751 son las más completas. 39 Tabla 2. Especificaciones para Biodiesel (B100) Normas A.S.T.M.6751 y EN.14214 Propiedades Unidad Densidad 15°C Kg/m3 Viscosidad cinemática a 40° mm2/sec. C Punto de inflamación °C Índice de Iodo Número de Cetano Azufre (grado S15) % masa Azufre (grado S 500) Contenido de Fosforo Agua y sedimentos % masa mg/kg mg/kg Norma 14214 860-900 3,5-5,0 EN ASTM D6751 Min. 120 Max. 120 Min. 51 Max. 10 mg/kg Max. 10 Max. 500 Min.130 Min. 47 en Max.0,0015 860 -900 1,9 - 6 Max. 0.05 0,001 % masa Max.0,05 % masa Max.0,020 Max. N ° 3 Cenizas sulfatadas % masa Corrosión en lámina de cobre Residuo carbonoso % masa Max. 0,05 Acidez mg KOH/g Max. 0,5 Glicerina libre % masa Max. 0,02 Max. 0,020 Glicerina total % masa Max. 0,25 Max. 0,240 Temperatura de destilación °C Max. 360 Contenido de metanol % masa Max. 0,2 Max. 0,2 Sodio /Potasio combinado Ppm(µg/g) Max. 5 Estabilidad en oxidación horas Min. 3 Fuente: Standard Specification for Biodiesel Fuel Blend Stock (B100) Contaminación ambiental: La contaminación es la introducción de sustancias en un medio que provocan que este sea inseguro o no apto para su uso. El medio puede ser un ecosistema, un medio físico o un ser vivo. El contaminante puede ser una sustancia química, energía (como sonido, calor, luz o radiactividad). Es siempre una alteración negativa del estado natural del medio, y por lo general, se genera como consecuencia de la actividad humana considerándose una forma de impacto ambiental. 40 La contaminación puede clasificarse según el tipo de fuente de donde proviene, o por la forma de contaminante que emite o medio que contamina. Existen muchos agentes contaminantes entre ellos las sustancias químicas (como plaguicidas, cianuro, herbicidas y otros.), los residuos urbanos, el petróleo, o las radiaciones ionizantes. Todos estos pueden producir enfermedades, daños en los ecosistemas o el medioambiente. Además existen muchos contaminantes gaseosos que juegan un papel importante en diferentes fenómenos atmosféricos, como la generación de lluvia ácida, el debilitamiento de la capa de ozono, y el cambio climático. Hay muchas formas de combatir la contaminación, y legislaciones internacionales que regulan las emisiones contaminantes de los países que adhieren estas políticas. La contaminación esta generalmente ligada al desarrollo económico y social. Actualmente muchas organizaciones internacionales como la ONU ubican al desarrollo sostenible como una de las formas de proteger al medioambiente para las actuales y futuras generaciones. Educación ambiental: La educación ambiental se define como: tipo de educaciónrelacionada con los conocimientos medioambientalescomo la ecología, el cambioclimático, la desertificación, el desarrollosostenible, etc. Un proceso por el cual las personas reconocen valores y aclaran conceptos con el objeto de fomentar las actitudes y aptitudes para comprender y apreciar las interrelaciones entre el ser humano y el medio ambiente (UNESCO, 2013) Funciones de la educación ambiental. Un propósito fundamental de la educación ambiental es lograr que tanto los individuos como las colectividades comprendan la naturaleza compleja del medio ambiente (resultante de la interacción de sus diferentes aspectos: físicos, biológicos, sociales, culturales, económicos, etc.) y adquieran los conocimientos, los valores y las habilidades 41 prácticas para participar responsable y eficazmente en la prevención y solución de los problemas ambientales y en la gestión de la calidad del medio ambiente. La educación ambiental resulta clave para comprender las relaciones existentes entre los sistemas naturales y sociales, así como para conseguir una percepción más clara de la importancia de los factores socioculturales en la génesis de los problemas ambientales. En esta línea, debe impulsar la adquisición de la conciencia, los valores y los comportamientos que favorezcan la participación efectiva de la población en el proceso de toma de decisiones. La educación ambiental así entendida puede y debe ser un factor estratégico que incida en el modelo de desarrollo establecido para reorientarlo hacia la sostenibilidad y la equidad. Por lo tanto, la educación ambiental, más que limitarse a un aspecto concreto del proceso educativo, debe convertirse en una base privilegiada para elaborar un nuevo estilo de vida. Ha de ser una práctica educativa abierta a la vida social para que los miembros de la sociedad participen, según sus posibilidades, en la tarea compleja y solidaria de mejorar las relaciones entre la humanidad y su medio. Objetivos de la Educación Ambiental. Conciencia: Ayudar a las personas y a los grupos sociales a que adquieran mayor sensibilidad y conciencia del medio ambiente en general y de los problemas conexos.Conocimientos: Ayudar a las personas y a los grupos sociales a adquirir una comprensión básica del medio ambiente en su totalidad, de los problemas conexos y de la presencia y función de la humanidad en él, lo que entraña una responsabilidad crítica.Actitudes: Ayudar a las personas y a los grupos sociales a adquirir valores sociales y un profundo interés por el medio ambiente que los impulse a participar activamente en su protección y mejoramiento.Aptitudes: Ayudar a las personas y a los grupos sociales a adquirir las aptitudes necesarias para resolver los problema ambientales.Capacidad de evaluación: Ayudar a las personas y a los grupos sociales a evaluar las medidas y los programas de educación ambiental en función de los factores ecológicos, políticos, económicos, sociales, estéticos y educacionales.Participación: Ayudar a las personas y a los grupos sociales a que 42 desarrollen su sentido de responsabilidad y a que tomen conciencia de la urgente necesidad de prestar atención a los problemas del medio ambiente, para asegurar que se adopten medidas adecuadas al respecto.Definidos en el Seminario Internacional de Educación Ambiental de Belgrado. 1975. (UNESCO, 2013). Educación ambiental en Venezuela. En el caso de Venezuela, la historia de la educación ambiental se ha venido dando de una manera lenta tratando de enfocar cada vez más la importancia de preservar y mantener una ambiente sano, seguro y ecológicamente equilibrado como parte de un derecho humano; en este sentido legalmente tiene sus inicios en 1976, donde la Ley Orgánica del Ambiente vigente para la fecha refiere en su artículo 3 numeral 6 que para lograr la conservación, defensa y mejoramiento del ambiente debe existir una orientación en los procesos educativos y culturales a fin de fomentar una conciencia ambiental, posteriormente en el año 1977 se crea la Fundación de Educación Ambiental adscrita al Ministerio del Ambiente y los Recursos Naturales Renovables (MARNR), hoy día Ministerio del Poder Popular para el Ambiente, concretándose aún más en el año 1980 con la incorporación del tema en los programas escolares y en 1999 adquiere rango constitucional mediante el artículo 107 de nuestra carta magna que ha implicado su obligatoriedad en todo el sistema educativo nacional, al igual que lo expresa el numeral 1 del artículo 35 de la Ley Orgánica del Ambiente vigente.(Colarebo Ambiente, 2013) Protocolo de Kioto: El Protocolo de Kioto es un acuerdo internacional que se deriva de la Convención Marco de Naciones Unidas sobre Cambio Climático. Fue negociado en 1997 y pretende que 37 países desarrollados reduzcan sus emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en un 5 por ciento para el año 2012, con respecto a sus niveles de emisiones de 1990. 43 Este acuerdo detalla cómo esa meta grupal puede ser alcanzada a través de metas legalmente vinculantes que cada país desarrollado decide a nivel doméstico. Los alcances de este acuerdo han sido muy limitados debido a que Estados Unidos, principal productor de GEI, no lo ratificó y, por tanto, tampoco lo acató. El comercio de emisiones, el principal mecanismo para alcanzar esta meta, fue impulsado por los Estados Unidos a raíz de la fuerte presión de las grandes empresas. El acuerdo divide y privatiza la atmósfera como si fueran parcelas e instituye un mecanismo de compra y venta de 'permisos de contaminación' como si se tratara de una mercancía cualquiera. De acuerdo con el Protocolo de Kioto, los 'contaminantes' son países que han aceptado unos objetivos para reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero durante un período de tiempo predeterminado. Estos países son los que más contaminan, es decir, los que se suelen conocer como “desarrollados”. Estos países reciben entonces una serie de 'permisos de derechos de emisión', que serían equivalentes a sus niveles de emisión en 1990 más/menos su compromiso de reducción de emisiones. Estos permisos se calculan en unidades de dióxido de carbono, uno de los principales gases de efecto invernadero. Una tonelada de dióxido de carbono equivaldría a un permiso. Los permisos, en realidad, no son otra cosa que licencias para poder contaminar hasta los límites fijados por los acuerdos de Kioto. Los países, posteriormente, asignan los permisos a las industrias más contaminantes de su territorio nacional, normalmente de forma gratuita. Con este sistema, el que contamina es recompensado. Una vez disponen de los permisos, las industrias pueden utilizarlos de varias formas: Si la industria contaminante no utiliza toda su asignación, puede guardarse los permisos para el próximo período o vendérselos a otra industria contaminante en el mercado. 44 Si la industria contaminante utiliza toda su asignación durante el período de tiempo fijado, pero contamina más, debe comprar permisos a otra industria que no haya utilizado toda su asignación. La industria contaminante puede invertir en programas para reducir la contaminación en otros países o regiones y, de este modo, 'generar' créditos que después puede vender, depositar o utilizar para compensar el déficit de la asignación original. Observemos el siguiente análisis: Los proyectos de generación de créditos que se despliegan en un país que no tiene un objetivo para reducir emisiones, que suelen ser países del llamado 'mundo en vías de desarrollo', están cubiertos por el polémico Mecanismo para un desarrollo limpio (MDL). Los proyectos que se ejecutan en países que sí cuentan con objetivos de reducción se realizan según lo dispuesto por lo que se conoce como Aplicación conjunta (AC). Los proyectos MDL y AC pueden ser de muy diversos tipos: plantaciones con monocultivo de árboles para absorber dióxido de carbono; proyectos con energías renovables, con fuentes solares o eólicas, por ejemplo; mejoras tecnológicas en la generación de energía; captura de metano de vertederos; mejoras básicas en fábricas contaminantes, etcétera. La cantidad de créditos generados por cada proyecto se obtiene calculando la diferencia entre el nivel de emisiones con el proyecto y el nivel de emisiones que se produciría en un hipotético futuro alternativo sin el proyecto. Partiendo de este futuro imaginario, la industria contaminante puede elaborar un cuadro catastrófico de las emisiones que supuestamente se habrían producido sin el proyecto MDL o AC de la empresa. Este sistema fomenta que se hagan suposiciones sobre lo que habría sucedido en el futuro sin el proyecto y en el peor de los escenarios posibles. Cuantos mayores sean las emisiones hipotéticas, mayores serán las supuestas reducciones y mayor será también el número de créditos que se podrá vender. Sin embargo, es imposible saber cuántas emisiones se habrían generado sin el proyecto.El comercio de emisiones es un sutil método para aplazar los cambios que se deben realizar para que la economía mundial reduzca sus emisiones. Estos cambios son, en teoría, muy sencillos: reducir el consumo de energía, ir abandonando los combustibles fósiles, y adoptar modelos equitativos y justos para la producción y el consumo de energía. Pero en la práctica, estos cambios plantean un desafío global que comporta un cambio social y político, y que atañe a cuestiones como derechos territoriales, explotación neocolonial, comercio y relaciones entre Norte y Sur. El Sur no es un vertedero para la contaminación del Norte. Es fundamental reconstruir estas relaciones entre el Norte y el Sur y abordar la histórica deuda ecológica. La incapacidad del Protocolo de Kioto para abordar el 45 cambio climático es también un ejemplo de los problemas que padecen los procesos de decisión democrática y un síntoma muy claro de las injusticias que inundan las relaciones internacionales entre los pueblos. De este modo, el cambio climático se puede contemplar como un marco a través del que afrontar un verdadero cambio social. (CarbonTradeWatch, 2008). Definición de términos básicos Aceite comestible usado: Se entiende por aceite comestible usado los provenientes en forma continua y discontinua de todo establecimiento que genere, produzca, suministre, fabrique aceites comestibles que han sufrido un tratamiento térmico de desnaturalización en su utilización cambiando así las características fisicoquímicas del producto de origen. Los aceites comestibles usados deben ser desechados de manera apropiada para evitar la contaminación hídrica, la afectación de suelos y los conductos subterráneos de la ciudad. Así mismo la gestión y reciclaje de este tipo de residuos permite su reutilización en productos como biocombustibles, jabones y perfumes. Aceite refinado: Es aquel aceite comestible que ha sido sometido a procesos tecnológicos aprobados por la autoridad sanitaria competente para eliminar la acidez, colores, olores y sabores no deseables. Aceite vegetal comestible: Es la mezcla de aceite destinado al consumo humano, extraído de semillas y frutos oleaginosos como oliva, ajonjolí, algodón, maíz, maní, soya, girasol oleína de palma, canola y aquellos que se clasifiquen como tales por la autoridad sanitaria competente. Aceite virgen: 46 Es el producto comestible extraído por procesos mecánicos y/o por aplicación al calor o purificación únicamente por lavado, filtración o centrifugación. Biocombustible: Combustible obtenido mediante el tratamiento físico o químico de materia vegetal o de residuos orgánicos. Biodegradable: Material de cualquier origen que se descompone por la acción de microorganismos. Biodiesel: Compuesto de esteres mono alquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de aceites vegetales o grasas animales. Es decir un combustible alternativo de combustión limpia hecho con grasa o aceite, que se ha sujetado a un proceso químico para extraerle la glicerina. Calidad del ambiente: Características de los elementos y procesos naturales, ecológicos y sociales, que permiten el desarrollo, el bienestar individual y colectivo del ser humano y la conservación de la diversidad biológica. Cambio climático: Se llama cambio climático a la modificación del clima con respecto al historial climático a una escala global o regional. Tales cambios se producen a muy diversas escalas de tiempo y sobre todos los parámetros meteorológicos: temperatura, presión atmosférica, precipitaciones, nubosidad, etc. En teoría, son debidos tanto a causas naturalescomo antropogénicas Capa de ozono: 47 Se denomina capa de ozono, a la zona de la estratosfera terrestre que contiene una concentración relativamente alta1 de ozono. Esta capa, que se extiende aproximadamente de los 15 km a los 50 km de altitud, reúne el 90% del ozono presente en la atmósfera y absorbe del 97% al 99% de la radiación ultravioleta de alta frecuencia. Características organolépticas: Son todas aquellas descripciones de las características físicas que tiene la materia en general, según las pueden percibir los sentidos, por ejemplo su sabor, textura, olor, color. Su estudio es importante en las ramas de la ciencia en que es habitual evaluar inicialmente las características de la materia sin la ayuda de instrumentos científicos. Caracterizar: Determinar los atributos peculiares de alguien o de algo, de modo que claramente se distinga de los demás. Contaminación: Liberación o introducción al ambiente de materia, en cualquiera de sus estados, que ocasione modificación al ambiente en su composición natural o la degrade. Contaminante: Toda materia, energía o combinación de éstas, de origen natural o antrópico, que al liberarse o actuar sobre la atmósfera, agua, suelo, flora, fauna o cualquier otro elemento del ambiente, altere o modifique su composición natural o la degrade. Control ambiental: Conjunto de actividades realizadas por el Estado conjuntamente con la sociedad, a través de sus órganos y entes competentes, sobre las actividades y sus efectos capaces de degradar el ambiente. Corrosión: 48 Destrucción paulatina de los cuerpos metálicos por acción de agentes externos, persista o no su forma. Daño ambiental: Toda alteración que ocasione pérdida, disminución, degradación, deterioro, detrimento, menoscabo o perjuicio al ambiente o a alguno de sus elementos. Desarrollo sustentable: Proceso de cambio continuo y equitativo para lograr el máximo bienestar social, mediante el cual se procura el desarrollo integral, con fundamento en medidas apropiadas para la conservación de los recursos naturales y el equilibrio ecológico, satisfaciendo las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer las generaciones futuras. Desecho sólido: Todo material o conjunto de materiales remanentes de cualquier actividad, proceso u operación, para los cuales no se prevé otro uso o destino inmediato o posible, y debe ser eliminado, aislado o dispuesto en forma permanente. Educación ambiental: Proceso continuo, interactivo e integrador, mediante el cual el ser humano adquiere conocimientos y experiencias, los comprende y analiza, los internaliza y los traduce en comportamientos, valores y actitudes que lo preparen para participar protagónicamente en la gestión del ambiente y el desarrollo sustentable. Estudio de impacto ambiental y socio cultural: Documentación técnica que sustenta la evaluación ambiental preventiva y que integra los elementos de juicio para tomar decisiones informadas con relación a las implicaciones ambientales y sociales de las acciones del desarrollo. Evaluación de impacto ambiental: 49 Es un proceso de advertencia temprana que opera mediante un análisis continuo, informado y objetivo que permite identificar las mejores opciones para llevar a cabo una acción sin daños intolerables, a través de decisiones concatenadas y participativas, conforme a las políticas y normas técnicas ambientales. Fritura: Tipo de cocción seca, donde el alimento se somete a una inmersión rápida en un baño de grasa o aceite a temperaturas altas, de entre 150 y 180 °C. Efecto invernadero: Fenómeno por el cual determinados gases, que son componentes de la atmósfera terrestre, retienen parte de la energía que la superficie planetaria emite por haber sido calentada por la radiación solar. Afecta a todos los cuerpos planetarios rocosos dotados de atmósfera. Este fenómeno evita que la energía recibida constantemente vuelva inmediatamente al espacio, produciendo a escala planetaria un efecto similar al observado en un invernadero. El efecto invernadero se está viendo acentuado en la Tierra por la emisión de ciertos gases, como el dióxido de carbono y el metano, debido a la actividad humana. No obstante lo que se señala aquí, el aire forma en la troposfera una mezcla de gases bastante homogénea a una temperatura y presión determinadas, hasta el punto de que su comportamiento es el equivalente al que tendría si estuviera compuesto por un solo gas. Gestión del ambiente: Todas las actividades de la función administrativa, que determinen y desarrollen las políticas, objetivos y responsabilidades ambientales y su implementación, a través de la planificación, el control, la conservación y el mejoramiento del ambiente. Gravimetría: 50 Es un método analítico cuantitativo, es decir que determina la cantidad de sustancia midiendo el peso de la misma con una balanza analítica. Hidrolisis: Descomposición de los triglicéridos (TG), en contacto con la humedad o agua. Dando lugar a digliceridos (DG), monoglicéridos (MG), y ácidos grasos libres. Índice de acidez: Cantidad de KOH necesaria para neutralizar el ácido acético que se combina por acetificación, con 1 g de grasa refleja los ácidos hidroxi-grasos, mono y diacilgliceroles, así como el glicerol libre. Índice de cetano: El número o índice de cetano guarda relación con el tiempo que transcurre entre la inyección del carburante y el comienzo de su combustión, denominado “Intervalo de encendido”. Una combustión de calidad ocurre cuando se produce una ignición rápida seguida de un quemado total y uniforme del carburante. Cuanto más elevado es el número de cetano, menor es el retraso de la ignición y mejor es la calidad de combustión. Por el contrario, aquellos carburantes con un bajo número de cetano requieren mayor tiempo para que ocurra la ignición y después queman muy rápidamente, produciendo altos índices de elevación de presión. Si el número de cetano es demasiado bajo, la combustión es inadecuada y da lugar a ruido excesivo, aumento de las emisiones, reducción en el rendimiento del vehículo y aumento de la fatiga del motor. Humo y ruido excesivos son problemas comunes en los vehículos diésel, especialmente bajo condiciones de arranque en frío. En definitiva, es un indicativo de la eficiencia de la reacción que se lleva a cabo en los motores de combustión interna. Índice de humedad: 51 Se denomina humedad al agua que impregna un cuerpo o al vapor presente en la atmósfera. El agua está presente en todos los cuerpos vivos, ya sean animales o vegetales, y esa presencia es de gran importancia para la vida. Índice de yodo: Es una medida del número de dobles enlaces o del grado de instauración y, por lo tanto, un indicador de la estabilidad oxidativa. No es un buen indicador de la vida útil para fritura. Índice de peróxido: Mili equivalentes de oxigeno activo contenidos en 1 Kg de grasa a partir del yodo liberado del yoduro potásico. Las sustancias que oxidan el yoduro potásico se asumen que son peróxidos u otros productos similares de oxidación de la grasa. Índice de refracción: Es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio homogéneo. Índice de saponificación: Cantidad de KOH necesaria para hidrolizar 1 g de grasa; da una idea del peso molecular de los ácidos grasos que componen la grasa. Medidas ambientales: Son todas aquellas acciones y actos dirigidos a prevenir, corregir, restablecer, mitigar, minimizar, compensar, impedir, limitar, restringir o suspender, entre otras, aquellos efectos y actividades capaces de degradar el ambiente. Oxidación: Esta reacción tiene lugar en los dobles enlaces o puntos de instauración. Es la reacción de un aceite de un aceite o grasa con el oxígeno del aire, y según el alimento es indeseable ya que la reacción afectara negativamente el sabor de la 52 grasa y del alimento en el cual se usa esta. De hecho, se guarda un cuidado considerable durante la fabricación, almacenamiento y utilización para detener esta reacción una vez iniciada o enlentecerla tanto como sea posible. A la oxidación inducida por el aire se le denomina auto oxidación. Planificación ambiental: Proceso dinámico que tiene por finalidad conciliar los requerimientos del desarrollo socio económico del país, con la conservación de los ecosistemas, los recursos naturales y un ambiente sano, seguro y ecológicamente equilibrado. Política ambiental: Conjunto de principios y estrategias que orientan las decisiones del Estado, mediante instrumentos pertinentes para alcanzar los fines de la gestión del ambiente, en el marco del desarrollo sustentable. Preservación: Aplicación de medidas para mantener las características actuales de la diversidad biológica, demás recursos naturales y elementos del ambiente. Punto de inflamación: Punto de inflamación de una materia combustible al conjunto de condiciones físicas (presión, temperatura) necesarias para que la sustancia empiece a arder y se mantenga la llama sin necesidad de añadir calor exterior. Reciclaje: Reciclaje es un proceso fisicoquímico o bien mecánico, el cual consiste en exponer una materia o un producto que ha sido utilizado con anterioridad ante un tratamiento que puede ser parcial o total y que tiene como objetivo obtener materia prima o incluso un nuevo producto a partir del producto que hemos reciclado. Recursos naturales: 53 Componentes del ecosistema, susceptibles de ser aprovechados por el ser humano para satisfacer sus necesidades. Riesgo Ambiental: Probabilidad de ocurrencia de daños en el ambiente, por efecto de un hecho, una acción u omisión de cualquier naturaleza. Segregador o recuperador: Persona que se dedica a separar, en forma clasificada, residuos sólidos que puedan ser aprovechables. Titulación: Es un método corriente de análisis químico cuantitativo en el laboratorio, que se utiliza para determinar la concentración desconocida de un reactivo conocido. Debido a que las medidas de volumen juegan un papel fundamental en las titulaciones, se le conoce también como análisis volumétrico. Tóxico: Es cualquier sustancia, artificial o natural, que posea toxicidad (es decir, cualquier sustancia que produzca un efecto dañino sobre los seres vivos al entrar en contacto con ellos). Transesterificación: La transesterificación es el proceso de intercambiar el grupo alcoxi de un alcohol. Estas reacciones son frecuentemente catalizadas mediante la adición de un ácido o una base. Viscosidad: Es una medida de la fricción interna entre moléculas. En general, la viscosidad de los aceites desciende ligeramente con un incremento en la insaturación, por lo tanto la viscosidad resulta incrementada ligeramente por la hidrogenación. 54 Bases Legales El presente proyecto de investigación está sustentado bajo algunas bases legales correspondientes a la Ley Orgánica del Ambiente. A la Ley de Gestión de Integral de la Basura. Y la Ley Penal del Ambiente. Ley Orgánica del Ambiente Artículo 1. Esta Ley tiene por objeto establecer las disposiciones y los principios rectores para la gestión del ambiente, en el marco del desarrollo sustentable como derecho y deber fundamental del Estado y de la sociedad, para contribuir a la seguridad y al logro del máximo bienestar de la población y al sostenimiento del planeta, en interés de la humanidad.De igual forma, establece las normas que desarrollan las garantías y derechos constitucionales a un ambiente seguro, sano y ecológicamente equilibrado. Artículo 2. A los efectos de la presente Ley, se entiende por gestión del ambiente el proceso constituido por un conjunto de acciones o medidas orientadas a diagnosticar, inventariar, restablecer, restaurar, mejorar, preservar, proteger, controlar, vigilar y aprovechar los ecosistemas, la diversidad biológica y demás recursos naturales y elementos del ambiente, en garantía del desarrollo sustentable. Artículo 23. Los lineamientos para la planificación del ambiente son: 1. La conservación de los ecosistemas y el uso sustentable de éstos asegurando su permanencia. 2. La investigación como base fundamental del proceso de planificación, orientada a determinar el conocimiento de las potencialidades y las limitaciones de los recursos naturales, así como el desarrollo, transferencia y adecuación de tecnologías compatibles con desarrollo sustentable. 3. La armonización de los aspectos económicos, socioculturales y ambientales, con base en las restricciones y potencialidades del área. 55 4. La participación ciudadana y la divulgación de la información, como procesos incorporados en todos los niveles de la planificación del ambiente. 5. La evaluación ambiental como herramienta de prevención y minimización de impactos al ambiente. 6. Los sistemas de prevención de riesgos para garantizar su inserción en los planes nacionales. Ley de Gestión Integral de la Basura. En segundo lugar los siguientes artículos de Ley de Gestión Integral de la Basura. (2010) Se hace uso de normas regulatorias para la generación de desechos o residuos como es el caso de la presente investigación. Artículo 2. Principios. La gestión integral de los residuos y desechos sólidos se regirá conforme a los principios de prevención, integridad, precaución, participación ciudadana, corresponsabilidad, responsabilidad civil, tutela efectiva, prelación del interés colectivo, información y educación para una cultura ecológica, de igualdad y no discriminación, debiendo ser eficiente y sustentable, a fin de garantizar un adecuadomanejo de los mismos. Artículo 5. Gestión y manejo. La gestión integral de los residuos y desechos sólidos comprende las políticas, recursos, acciones, procesos y operaciones que se aplican en todas las fases del manejo. El manejo integral de residuos y desechos sólidos comprende desde la generación de los residuos hasta la disposición final de los desechos. Artículo 53. Sistemas de aprovechamiento. El aprovechamiento de residuos es el proceso mediante el cual se obtiene un beneficio de los residuos sólidos, como un todo o parte de él. Se consideran sistemas de aprovechamiento de residuos sólidos, el 56 reciclaje, la recuperación, la reutilización y otros que la ciencia y la tecnología desarrollen. Ley Penal del Ambiente. Y en tercer lugar la Ley Penal del Ambiente, (2012) que establece sanciones y penalizaciones a todos aquellos organismos, instituciones o entes personales o gubernamentales que propicien o realicen alguna acción que produzca daños al medio ambiente. He aquí algunos de estos artículos: Artículo 63. Degradación de Suelos Aptos para la Producción de Alimentos. La persona natural o jurídica que provoque la degradación de los suelos o la destrucción de la cobertura vegetal de suelos clasificados como aptos para la producción de alimentos, sin tomar en cuenta sus condiciones agroecológicas específicas, los planes de ordenación del territorio, los planes del ambiente o las normas técnicas o legales que dicte la autoridad competente, será sancionada con prisión de cinco a ocho años o multa de cinco mil unidades tributarias (5.000 U.T.) a ocho mil unidades tributarias (8.000 U.T.). Artículo 84. Vertido de Materiales Degradantes en Cuerpos de Agua.La persona natural o jurídica que vierta o arroje materiales no biodegradables, sustancias, agentes biológicos o bioquímicos, efluentes o aguas residuales no tratadas según las disposiciones técnicas dictadas por el Ejecutivo Nacional, objetos o desechos de cualquier naturaleza en los cuerpos de aguas, sus riberas, cauces, cuencas, mantos acuíferos, lagos, lagunas o demás depósitos de agua, incluyendo los sistemas de abastecimiento de aguas, capaces de degradarlas, envenenarlas o contaminarlas, será sancionada con prisión de uno a dos años o multa de un mil unidades tributarias (1.000 U.T.) a dos mil unidades tributarias (2.000 U.T.). Artículo 85. Daños a Aguas Subterráneas. La persona natural o jurídica que realice trabajos que puedan ocasionar daños, contaminación o alteración de aguas subterráneas o de las fuentes de aguas minerales, será sancionada con prisión de 57 dos a cuatro años o multa de dos mil unidades tributarias (2.000 U.T.) a cuatro mil unidades tributarias (4.000 U.T.). Artículo 99. Disposición Indebida de Residuos o Desechos Sólidos no Peligrosos. La persona natural o jurídica que infiltre o entierre en los suelos o subsuelos, sustancias, productos o materiales no biodegradables, agentes biológicos o bioquímicos, agroquímicos, residuos o desechos sólidos o de cualquier naturaleza que no sean peligrosos, en contravención a las normas técnicas que rigen la materia, que sean capaces de degradarlos, esterilizarlos, envenenarlos o alterarlos nocivamente, será sancionada con arresto de uno a tres años o multa de trescientas unidades tributarias (300 U.T.) a un mil unidades tributarias (1000 U.T. Operacionalizaciónde las variables En todo proyecto de investigación se hace necesario presentar un sistema deOperacionalización de variables. Para Fidias (2006:57) “Variable es una característica o cualidad; magnitud o cantidad, que puede sufrir cambios, y que es objeto de análisis, medición, manipulación o control en una investigación”. En el siguiente cuadro se presenta las variables a objeto de estudio. 58 Tabla 3. Operacionalización de Variables Objetivos específicos Diagnosticar el consumo de aceites residuales en los restaurantes y comedores de la ciudad de Maturín Analizar los aceites residuales provenientes de los restaurantes y comedores de la ciudad de Maturín Variables Indicadores -Cantidad de comedores y Consumo de aceite en restaurantes. los comedores -Cantidad de restaurantes en la aceite consumido. ciudad de Maturín -Tipo de aceites usados - Características organolépticas. Aceites residuales - Índice de acidez. - % de humedad - Índice de yodo - Índice de peróxido Obtener biodiesel a partir de los Elaboración aceites residuales provenientes de biodiesel los restaurantes y comedores de la ciudad de Maturín de Reacción química -% de humedad - Índice de Caracterizar el refracción Biodiesel obtenido a partir de los Biodiesel obtenido por - Punto de aceites provenientes de los reacción de inflamación restaurantes y comedores de la transesterificación - Viscosidad ciudad de Maturín - Corrosión en lámina de cobre - Índice de cetano - Índice de acidez - Temperatura de destilación. Estudiar posibles alternativas para el uso del biodiesel obtenido a partir - Uso de los aceites residuales automotriz provenientes de los restaurantes y Alternativas de uso del - Para elemento comedores de la ciudad de Maturín Biodiesel comburente - Fluidos para perforación Fuente: Naranjo, Carolina. (2013) 59 CAPITULO III MARCO METODOLÓGICO En esta sección se describe la metodología usada, referente al tipo de investigación, las técnicas de recolección de datos, los instrumentos utilizados, los procedimientos seguidos y las técnicas usadas para el de análisis de resultados. Tipo de investigación La investigación se ejecutó en dos fases, la primera bajo un Diseño de Campo donde se diagnosticó el consumo de aceites residuales en los restaurantes y comedores de la ciudad de Maturín. Fidias, (2006:31) señala: La investigación de campo es aquella que consiste en la recolección de datos directamente de los sujetos investigados, o de la realidad donde ocurren los hechos (datos primarios), sin manipular o controlar variable alguna, es decir, el investigador obtiene la información pero no altera las condiciones existentes. De allí su carácter de investigación no experimental. Los datos se obtuvieron directamente de la fuente, es decir visitando directamente a los restaurantes y comedores de la ciudad de Maturín, donde se aplicó encuesta (ver anexo A). La segunda fase consistió en una investigación experimental aplicada. Investigación Experimental la cual está definida por Arias (2006:33), como: “Es un proceso que consiste en someter a un objeto o grupo de individuos a determinadas condiciones, estímulos o tratamiento (variable independiente), para observar los efectos o reacciones que se producen (variable dependiente).” En el mismo orden según el diseño básico de la investigación experimental será del tipo aplicada,según Zorrilla (1993:43), La investigación aplicada, guarda íntima relación con la básica, pues depende de los descubrimientos y avances de la investigación básica y se enriquece con ellos, pero se caracteriza por su interés en la aplicación, utilización y consecuencias 60 prácticas de los conocimientos. La investigación aplicada busca el conocer para hacer, para actuar, para construir, para modificar. Esta segunda fase constó de Análisis a los aceites residuales, obtención del biodiesel, caracterización del biodiesel obtenido y estudio de posibles alternativas de uso. Todo este proceso fue llevado a cabo bajo un procedimiento científico a nivel de laboratorio con herramientas y equipos debidamente diseñados y seleccionados para tal fin, el procedimiento se describe a continuación. Diseño de la investigación Para llevar a cabo el presente trabajo de investigación se procedió bajo el siguiente diseño de investigación Investigación de campo. A través de visita a entes gubernamentales se recogió información de la cantidad de restaurantes y comedores existentes en la ciudad de Maturín. Posteriormente se sometieron a una encuesta los restaurantes y comedores que resultaron seleccionados al azar. Investigación experimental. Para llevar a cabo el diseño experimental se siguieron los pasos del siguiente diagrama de flujo. 61 Recolección de aceites usados Proceso de filtrado (eliminación de impurezas) Proceso de secado (eliminación de humedad) Análisis del aceite (índice de acidez) Índice de acidez> 5 Preparación de Metóxido (MetanolHidróxido de sodio) Índice de acidez < 5 Proceso de reposo (24-48 horas) Proceso de transesterifica ción Saponificar para eliminar ácidos grasos libres (AGL) Decantación Biodiesel Decantar (separar AGL del aceite) Lavado de biodiesel Secado del aceite Secado del biodiesel Determinación de índice de acidez <5% Análisis del biodiesel Grafico 1. Proceso de obtención de biodiesel usando aceites usados como materia prima 62 Glicerina Procedimiento de la investigación Fase I: Se cuantificó la cantidad de restaurantes y comedores principales que se encuentra en la Ciudad de Maturín a través de entrevista directa esta información fue suministrada por el departamento de Contraloría Sanitaria del Ministerio del Poder Popular para la Salud. Posteriormente Se visitaron los restaurantes y comedores seleccionados al azar y se aplicó una encuesta para sondear de la cantidad de aceite que consumen, desechan, cual es la disposición final que le dan a los aceites residuales etc. En la visita se procedió a recoger una muestra del aceite desechado. Fase II: Culminada la fase I se analizó cada muestras recolectadas de aceite residual para determinar el índice de acidez. Posteriormente todas las muestras que se encontraron dentro de parámetros de acidez se filtraron para quitarles las impurezas, Fase III: Una vez filtrado el aceite residual, se secó en una estufa, para eliminar las trazas de agua que pudieran estar presentes. Fase IV: Se analizó el aceite ya filtrado y seco para determinar el índice de acidez. El cual es un indicativo para saber si el aceite ya está apto para el proceso de transesterificación. Un índice de acidez mayor a 5% producirá formación de jabones durante la reacción de transesterificación a consecuencia de los ácidos grasos libres y como consecuencia disminuye el rendimiento del biodiesel obtenido. Fase V: El aceite analizado se encontró dentro de parámetros de índice de acidez y se procedió a mezclar el aceite comestible residual con alcohol (Metanol) en presencia decatalizador, hidróxido de sodio (NaOH), para que se llevase a cabo la reacción química de transesterificación. El proceso de transesterificación consistió en llevar el aceite a una temperatura de 64 °C y agregar el metóxido (metanol-NaOH) con agitación constante por espacio de una hora, manteniendo la temperatura en 64° C más o menos 1° C. 63 Fase VI: El producto obtenido se mantuvo en un periodo de reposo por 24 horas para que se separará el biodiesel y la glicerina (sub productode la reacción química). Fase VII: Una vez separado el biodiesel de la glicerina, se procedió a lavarlo con agua destilada para eliminar las impurezas, este lavado se realizó 3 veces consecutivamente. Fase VIII: Después de lavar el Biodiesel se procedió a secarlo en la estufa a 100°Cpor 24 horas para evaporar toda el agua contenida en el biodiesel Fase IX: Culminada la fase VIII. Se procedió a caracterizar el biodiesel obtenido en el laboratorio de la Universidad de Oriente. Las pruebas realizadas fueron las siguientes: Color y apariencia. Densidad Índice de refracción. Viscosidad. Punto de inflamación. Corrosión en lámina de cobre. Humedad. Índice de yodo. Índice de acidez. Índice de cetano. Temperatura de destilación. Gravedad API. Residuo carbonoso. Cenizas sulfatadas. Se realizaron otras pruebas en laboratorios externos ya que en los laboratorios de la UDO, no puede ser analizado, por carecer de estos equipos especializados. Estos análisis son cromatografía de gases y espectroscopia infrarrojo. 64 Población Según Arias (2006: 81), la población es un conjunto finito o infinito de elementos con características comunes para los cuales serán extensivas las conclusiones de la investigación. Esta queda delimitada por el problema y por los objetivos del estudio. La población en el presente proyecto de investigación estuvo constituida por los principales restaurantes y comedores que se encuentran en la ciudad de Maturín. Por lo tanto consistió en una población finita. Entendiéndose por principales aquellos restaurantes y comedores que se encuentran registrados por Contraloría Sanitaria y por lo tanto poseen licencia y permisos sanitarios. Según esta fuente son aproximadamente 1679 para el año 2013. Muestra Arias (2006:83) define una muestra como: el subconjunto representativo y finito que se extrae de la población accesible. Para efecto del presente proyecto de investigación se realizó un muestreo probabilístico aleatorio al azar simple en comedores y restaurantes principales visitados. Usando la siguiente formula estadística para el cálculo de la muestra. n= Tamaño de la muestra que deseamos conocer N= Tamaño conocido de la población 65 z2= Nivel de confianza o zeta crítico, valor determinado por el nivel de confianza adoptado, elevado al cuadrado. e2= Error muestra falla que se produce al extraer la muestra de la población, generalmente oscila entre 1% y 5%, elevado al cuadrado. p= Proporción de elementos que presentan una determinada característica a ser investigada. q= Proporción de elementos que no representan la característica que se investiga. Para una población de 1679 restaurantes la muestra escogida resulto de 70 restaurantes. Técnicas de observación y recolección de datos Según Arias (2006: 67,69) se entenderá por técnica, el procedimiento o forma particular de obtener datos o información. Y por instrumento de recolección de datos, cualquier recurso, dispositivo o formato (en papel o digital), que se utiliza para obtener, registrar o almacenar información. Los instrumentos utilizados en el trabajo de investigación son los siguientes: 66 Tabla 4. Recolección de datos Objetivos específicos Tipo de investigación Diagnosticar el consumo Fase I Diseño de aceites residuales en de campo los restaurantes y comedores de la ciudad de Maturín Técnica -Entrevista no -Libreta de estructurada notas -Pen drive -Encuesta escrita -Cuestionario -Análisis sensorial Analizar los aceites residuales provenientes de los restaurantes y comedores de la ciudad de Maturín -Titulación -Gravimetría -Titulación Fase II Diseño Obtener biodiesel a partir Experimental de los aceites residuales provenientes de los restaurantes y comedores de la ciudad de Maturín 67 instrumento -Transesterificación -Bureta -Pipeta -Erlenmeyer -Estufa eléctrica -Balanza analítica -Vaso de precipitado -Columna de filtrado -Recipiente de acero inoxidable -Plancha de calentamiento -Batidora manual -Termómetro -Embudo de decantación -Gravimetría -Refractómetro -Equipo de Cleveland de copa abierta Caracterizar el Biodiesel obtenido a partir de los aceites provenientes de los restaurantes y comedores de la ciudad de Maturín -Lámina de cobre -Cromatografía -Titulación -Equipo de destilación Espectrofotom etría Infrarroja Estudiar posibles alternativas para el uso del biodiesel obtenido a partir de los aceites residuales provenientes de los restaurantes y comedores de la ciudad de Maturín Continuación Tabla 4 Fuente: Naranjo, Carolina (2013) -Análisis documental -Prueba Experimental 68 -Bureta -Pipeta -Erlenmeyer -Estufa eléctrica -Balanza analítica -Vaso de precipitado -Mechero -Lámina de cobre Cromatógrafo -Manta de calentamiento -Columna de destilación -Viscosímetro Refractómet ro -Hidrómetro -Picnómetro -Infrarrojo -Computadora -Pen drive -Fichas Desmalezador a Técnica de análisis de resultados Tal como lo refieren Selltiz (1976:430), “El propósito del análisis es resumir las observaciones llevadas a cabo de forma tal que proporcionen respuestas a las interrogantes de investigación” Una vez recolectada toda la información mediante las encuestas, observación, experimentos y pruebas de laboratorio, se procedió al paso de analizar, resumir, presentar los datos recogidos de la muestra. En la fase I se usó la técnica cualitativa en la que los datos se presentan de manera verbal y gráfica. Y para las otras fases del trabajo de investigación se usaron técnicas cuantitativas presentando los datos en forma numérica, a través de un análisis descriptivo, usando herramientas estadísticas. 69 CAPITULO IV ANALISIS DE LOS RESULTADOS Presentación En este capítulo se presentan los resultados obtenidos y los respectivos análisis. El análisis se realiza siguiendo el orden de los objetivos planteados tomando en cuenta las variables y sus indicadores al igual que las técnicas e instrumentos mencionados en el capítulo III. Como se mencionó anteriormente el trabajo se llevó a cabo en dos fases. En la primera fase se utilizó un diseño de campo donde se diagnosticó el consumo de aceites residuales de los restaurantes y comedores de la ciudad de Maturín, en esta fase se usó como instrumento de recolección de datos la encuesta donde cada uno de los restaurantes visitados respondió la misma, e igualmente se procedió a la toma de una muestra del aceite desechado por el restaurante. La segunda fase consto de una investigación experimental aplicada en esta fase los aceites recolectados en los diferentes restaurantes fueron sometidos a un proceso de transesterificación para obtener biodiesel. Al igual en esta fase, al biodiesel obtenido se le realizaron diversas pruebas para probar su calidad y ver si se encontraba dentro de parámetros ya establecidos por normas internacionales. 70 Fase 1 Investigación de Campo Obtención de datosprovenientes de Censo 2013 perteneciente a la Contraloría Sanitaria del Estado Monagas en fecha, 22 de octubre del 2013, donde aparecen censados 1679 establecimientos entre restaurantes y comedores en la ciudad de Maturín. Con los datos obtenidos (tamaño de la población) se procedió a la aplicación de fórmula estadística para conocer el tamaño de la muestra, el resultado arrojó una muestra de 70 de restaurantes y comedores a visitar para la aplicación de la encuesta en la primera fase de la investigación. MUESTRA 70 RESTAURANTES POBLACION 1679 RESTAURANTES Figura 8. Mapa de Municipio Maturín En la tabla 5 podemos observar los resultados obtenidos de la encuesta realizada a cada uno de los restaurantes sujetos a estudio para el presente trabajo de investigación. 71 La selección de los restaurantes fue un muestreo al azar simple, tomando en cuenta que en la parroquia San Simón se encuentran la mayor cantidad de restaurantes. Tabla 5. Restaurantes encuestados del municipio Maturín N° Fecha de Nombre del Parroquia muestreo restaurante Muestr a 1 2 3 4 5 10/03/2014 10/03/2014 10/03/2014 10/03/2014 10/03/2014 Si Si Si Si Si Tipo de Litros de aceite aceite residual / mes Soya 180 Soya 75 Soya 12 Soya 120 Soya 40 6 7 8 10/03/2014 10/03/2014 10/03/2014 Si Si Si Palma Soya Palma 72 180 144 9 10/03/2014 Alto Los Si Godos Soya 72 10 10/03/2014 Si Soya 30 11 11/03/2014 Si Palma 72 12 13 14 11/03/2014 11/03/2014 11/03/2014 Alto Los Godos Las Cocuizas Boquerón Boquerón Boquerón Si Si Si Soya Soya Palma 270 36 72 15 11/03/2014 Si Soya 28 16 11/03/2014 Si Soya 160 Biblo´s Zaranda Frank Pizzas El Tranquero El Toro Gordo Papa y Son Smile´s Sigo Tequeños Ricos y Doraditos Pollo Expreso Av. Libertador Pollos Bella Vista Pan Redondo Food Home Paparazzi Pasta e CiaoM.P Da ´Roma San Simón San Simón San Simón San Simón Alto Los Godos San Simón San Simón San Simón Las Cocuizas Mc Donal´s Las Juanico Cocuizas 17 18 Litros de aceite residual / mes 11/03/2014 Burger King Boquerón Monagas Plaza 72 Si Soya 216 N° Fecha de Nombre del Parroquia Muestreo restaurante Muestra Tipo de Litros de aceite aceite residual /mes 19 20 11/03/2014 11/03/2014 Boquerón Boquerón Si Si Palma Palma 200 288 21 22 11/03/2014 11/03/2014 Boquerón Boquerón Si No Soya Soya 72 18 23 13/03/2014 San Simón Si Soya 30 24 25 13/03/2014 13/03/2014 San Simón San Simón Si Si Soya Soya 144 30 26 27 13/03/2014 13/03/2014 San Simón San Simón Si Si Soya Soya 30 30 28 29 30 13/03/2014 13/03/2014 13/03/2014 San Simón San Simón San Simón Si Si Si Soya Soya Soya 100 144 20 31 13/03/2014 San Simón Si Soya 30 32 13/03/2014 San Simón Si Soya 21 33 13/03/2014 San Simón Si Soya 30 34 35 36 13/03/2014 13/03/2014 13/03/2014 San Simón San Simón San Simón Si Si Si Soya Soya Soya 288 216 20 37 38 13/03/2014 14/03/2014 San Simón San Simón Si Si Soya Soya 36 216 Arturo´s Sushi Marked Taboo Casita de los Bocados CCCPO Restaurante Dominga Al Janna Restaurante Vinotinto 3HAdrimaca La Estancia de Carmen Alicia Dore´s Fruty Jugos Exquisiteces de Mamaíta Perico de Pizco La Sazón de Vallita La Posada del Viejo Ayala Wendy´s Tayo´s Hause Kabab Kayro´s Anita´s Continuación Tabla 5 73 N° Fecha de Nombre del Parroquia muestreo restaurante Muestr a Delicias Colombiana s Papas y Algo Mas Barú Sushi TequenBall MP Tipuro Pollos Pollos La Floresta San Simón no Tipo de Litros de aceite aceite residual / mes Soya 90 39 14/03/2014 40 15/03/2014 San Simón Si Soya 72 41 42 15/03/2014 15/03/2014 Boquerón Boquerón Si Si Palma Palma 72 18 43 15/03/2014 Boquerón Si Soya 288 44 15/03/2014 Las Cocuizas Si 60 Eat and Go La Sazón Árabe de Samia Royal Fride´s Plaza Grill In OutChicken El Alazán de Oro Mana y Oliva Cafetín Siria Mansión Deli Samurái Sushi Restaurante Flamingo Arturo´s Cascada La Suerte de Hernández Tío y Sobrino Mc Donal´s Cascada Yesterday Boquerón Boquerón No No Mantec a animal Palma Soya 45 46 15/03/2014 15/03/2014 47 15/03/2014 Boquerón No Soya 144 48 49 15/03/2014 15/03/2014 Boquerón Boquerón No No Soya Soya 72 270 50 17/03/2014 Santa Cruz Si Soya 72 51 52 53 54 17/03/2014 17/03/2014 17/03/2014 17/03/2014 San Simón San Simón Santa Cruz Santa Cruz Si Si Si Si palma Soya Soya Soya 36 2 360 16 55 17/03/2014 San Simón Si Soya 60 56 17/03/2014 Santa Cruz Si Girasol 800 57 17/03/2014 San Simón Si Soya 39 58 17/03/2014 Soya 4 59 17/03/2014 60 17/03/2014 Continuación Tabla 5 San Simón 36 16 Santa Cruz No Palma 576 Santa Cruz no Soya 216 74 N° Fecha de Nombre del Parroquia muestreo restaurante Muestr a 61 62 17/03/2014 17/03/2014 Santa Cruz Santa Cruz No No Tipo de Litros de aceite aceite residual / mes Soya 504 Soya 27 Santa Cruz Santa Cruz No No Soya Soya 144 320 Santa Cruz Santa Cruz Santa Cruz Santa Cruz Santa Cruz Los Godos No No No No No Si Soya Soya Soya Soya Palma Soya 48 72 72 120 280 72 Gran Chef Pasta e Ciao Cascada 63 17/03/2014 Piazza 64 17/03/2014 Burger King Cascada 65 17/03/2014 Singapur 66 17/03/2014 Ming Yaan 67 17/03/2014 Ron y Sazón 68 17/03/2014 Tin San 69 17/03/2014 Philly 70 17/03/2014 Com. UDO Continuación Tabla 5 Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Figura 9. Muestras de aceites recogidos en los restaurantes 75 Tabla 6. Análisis estadísticos para valores de aceite desechado ANÁLISIS ESTADISTICOS PARA VALORES DE ACEITE DESECHADO (Litros/mensual) Media 125,09 Mediana 72 Moda 72 Coeficiente de Variación 1,14 X Min. 2 X Máx. 800 Rango 798 Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Como se puede observar en el análisis estadístico el coeficiente de variación es alto, esto se debe a que la cantidad de aceite que se desecha en los restaurantes es muy variable, pudiéndose observar un valor mínimo de 2 litros y uno máximo de 800 de aceite recogido. La cantidad de aceite que más se repite son 72 litros. A pesar de que la media es de 125 litros este valor no es representativo ya que la variación es alta. Resultado y análisis de la encuesta 1. ¿Qué tipo de aceites o grasas se consumen en el establecimiento (girasol, maíz, canola, soya, manteca vegetal o manteca animal) 76 Tabla 7. Tipos de aceites. Alternativa s Palm a Soy a Giraso l Maí z Canol a Frecuencia Porcentaje 11 16 % 58 83% 1 1% 0 0 0 0 Mantec a vegetal 0 0 Mantec a animal 0 0 Total 70 100 % Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Gráfico 2. Tipos de Aceites Tipo de aceites consumidos Palma Soya Girasol Maiz Canola Manteca vegetal Manteca animal 1% 0% 0% 0% 0% 16% 83% En el grafico se puede observar que a pesar de que existen diferentes fuentes o tipos de aceites; en el periodo en que se realizó la encuesta un 83% de los restaurantes se encontraban usando aceite de soya y un 16 % de palma. Las personas encuestadas coincidían en un 100% que usaban el que conseguían. Y el que más se consigue son estos dos tipos de aceites. 77 2.- ¿Qué cantidad de aceite se consume mensualmente en el establecimiento? Tabla 8. Consumo mensual de aceite Alternativa (litros) Frecuencia Porcentaje 0-50 16 23% 50-100 21 30% 100-500 29 41% 500-1000 4 6% Total 70 100% Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Gráfico 3. Consumo mensual de aceite Cantidad de aceite consumido 0-50 lt 50-100 lt 100-500 lt 500-1000 lt 6% 23% 41% 30% En la gráfica se observa que el consumo mensual de aceites se encuentra mayormente concentrado entre 50 y 500 litros mensuales, hay solo un 4% que registran un consumo mayor de 500 litros. Podemos observar un gran consumo de aceites en la preparación de las comidas en el municipio Maturín. 3.- ¿Qué cantidad de aceite es establecimiento? 78 desechado mensualmente en el Tabla 9. Cantidad de aceite desechado Alternativas (litros) 0-50 50-100 Frecuencia 26 14 Porcentaje 37% 20% Fuente: Naranjo, Carolina (2014) 100-500 27 39% 500-1000 3 4% Total 70 100% Gráfico 4 Cantidad de aceite desechado Cantidad de aceite desechado 0-50 lt 50-100 lt 100-500 lt 500-1000 lt 4% 37% 39% 20% El mayor porcentaje de aceite desechado mensualmente se encuentra entre un rango de 100 a 500 litros, seguido por un desecho de 0 a 50 litros. Aunque es de igual importancia los restaurantes que desechan de 50 a 100 litros ya que representan un 20 % del total. Este gráfico es de suma importancia para el trabajo de investigación ya que nos da un indicio de las cantidades de aceite que desechan los restaurantes y comedores, siendo estos, nuestra principal materia prima. 79 4.- ¿Posee el establecimiento alguna política o criterio para el desecho de los aceites usados? Tabla 10: Criterio de desecho Alternativas Si Frecuencia 3 Porcentaje 4% Fuente: Naranjo, Carolina (2014) No 67 96% Total 70 100% Gráfico 5. Criterio de desecho Criterio de desecho Si No 4% 96% En esta gráfica podemos observar que la mayoría de los restaurantes no poseen un criterio al momento de desechar los aceites residuales, cabe destacar que solo un 4% cuenta con políticas para manejar los aceites al momento de desecharlos. 5.- ¿En dónde es desechado o envasado el aceite usado que se va generando? 80 Tabla 11. Lugar donde es desechado los aceites Alternativas Desagües Suelos Basura 0 0 48 69% Frecuencia 0 Porcentaje 0 Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Envasado especial 22 31% Total 70 100% Gráfico 6. Lugar donde es desechado los aceites Lugar de desecho de los aceites Desagües Suelos Basura Envasado especial 0% 0% 31% 69% La mayoría de los restaurantes un 69% arrojan los aceites a la basura, y un 31% los envasa y es dado a personas que posteriormente lo usan para fines agropecuarios, Un aspecto importante a notar es que no es desechado por desagües ni en el suelo, previniéndose así la contaminación de aguas y suelos. 6.- ¿Posee el establecimiento algún lugar para el almacenaje de los residuos de aceite que se van generando? 81 Tabla 12. Almacenaje de aceites residuales Alternativa Frecuencia Porcentaje Si 0 0 No 70 100% Total 70 100% Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Gráfico 7. Almacenaje de aceites residuales Lugar para almacenar aceites desechados Si No 0% 100% Se puede observar claramente que ninguno de los restaurantes muestreados posee un lugar para el almacenaje de los residuos de aceite. Este tipo de desecho es un problema para los establecimientos, ya que ocupa espacio y no es de utilidad para ellos. 7.- ¿Posee la empresa alguna política para el reciclaje de los residuos de aceite que se van generando? Tabla 13. Política de reciclaje 82 Alternativa Si No Frecuencia 0 70 Porcentaje 0 100% Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Total 70 100% Gráfico 8. Política de reciclaje Politica de reciclaje Si No 0% 100% Podemos observar que el 100% de los restaurantes carecen de políticas de reciclaje. Podemos afirmar que de manera general en nuestro municipio, aun en nuestro país no hay cultura, ni educación en cuanto al reciclaje, al aprovechamiento de residuos. 8.- ¿Poseen conocimiento en el establecimiento de los siguientes reglamentos Ley orgánica del ambiente, Ley de gestión integral de la basura y Ley penal del ambiente? 83 Tabla 14. Conocimiento de Leyes Alternativa Frecuencia Porcentaje Si 10 14% No 60 86% Total 70 100% Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Gráfico 9. Conocimiento de Leyes Conocimiento de leyes y reglamentos Si No 14% 86% Observamos en el gráfico que solo un 14 % de los restaurantes encuestados tienen conocimiento de alguna de las leyes mencionadas. De este 14% un 70% tiene conocimiento de la ley orgánica del ambiente y un 30 % de la ley de gestión integral de la basura. Tienen muy conocimiento de las leyes que rigen estos manejos. Al igual desconocen en absoluto la ley penal del ambiente. 9.- Posee conocimiento acerca de que los aceites comestibles usados se pueden aprovechar transformándolos en otros productos a través de una reacción química. 84 Tabla 15. Conocimiento de reciclaje de los aceites desechados Alternativa Si Frecuencia 18 Porcentaje 26% Fuente: Naranjo, Carolina (2014) No 52 74% Total 70 100% Gráfico 10. Conocimiento de reciclaje de los aceites desechados Conocimiento de reciclado de aceites desechados Si No 26% 74% El 74% de los encuestados desconocen que los aceites que ellos desechan puedan ser usados para otros fines que no sean el comestible, solo un 26% dijo conocer que se pueden realizar otros productos. 10.- Ha oído acerca del biodiesel como alternativa de combustible no fósil. Tabla 16. Conocimiento de biodiesel como combustible Alternativa Si No Total 85 Frecuencia 9 61 Porcentaje 13% 87% Fuente: Naranjo, Carolina (2014) 70 100% Gráfico 11. Conocimiento de biodiesel como combustible Conoce el biodiesel como alternativa de combustible no fósil Si No 13% 87% El biodiesel es un combustible poco conocido por los encuestados, solo un 13% ha oído hablar de este producto. Un 87% desconoce que es el biodiesel. Con esto podemos asegurar que las fuentes de energías alternativas son desconocidas para la mayoría de los encuestados. Fase II Investigación Experimental Análisis químico de los aceites residuales provenientes de los restaurantes y comedores de la ciudad de Maturín. 86 Para la producción de biodiesel es necesario que los aceites a usar se encuentren con un índice de acidez menor a 5%. Para comprobar si se encuentran dentro de este rango se procedió a realizar un análisis químico de índice de acidez. En la tabla N° (17) podemos observar el valor del índice de acidez de cada uno de los restaurantes muestreados. Tabla 17. Índice de acidez de los restaurantes muestreados Nombre del restaurante Índice de acidez (%) Biblo´s Zaranda Frank Pizzas El Tranquero El Toro Gordo Papa y Son Smile´s Sigo Tequeños Ricos y Doraditos 0,45 0,43 0,43 0,86 0,87 2,24 0,45 0,88 Pollo Expreso Av. Libertador 1,74 Pollos Bella Vista Pan Redondo Food Home Paparazzi Pasta e CiaoM.P Da ´Roma Mc Donal´s Juanico Salón Chino Virgen del Valle 1,31 0,88 0,89 0,89 0,44 0,89 11,218 0,42 Nombre del restaurante Burger King M.P Arturo´s Sushi Marked Taboo Casita de los Bocados CCCPO Índice de acidez (%) 2,977 0,76 1,744 0,86 S/M Restaurante Dominga 0,72 Al Janna 0,36 87 Restaurante Vinotinto 0,9 3HAdrimaca La Estancia de Carmen Alicia 0,86 0,88 Dore´s Fruty Jugos Exquisiteces de Mamaíta 1,253 4,44 0,91 Perico de Pizco La Sazón de Vallita 0,43 0,74 La Posada del Viejo Ayala 0,87 Wendy´s Tayo´s Hause Kabab Kayro´s Anita´s Delicias Colombianas 0,88 0,84 0,87 0,44 1,09 S/M Papas y Algo Mas Barú Sushi TequenBallMP Tipuro Pollos Pollos La Floresta 0,87 1,73 2,06 1,16 No se realizó (la muestra fue de grasa animal) S/M Eat and Go Continuación tabla 17 Nombre del Restaurante Índice de acidez (%) La Sazón Árabe de Samia S/M Royal Fride´s Plaza Grill In OutChicken El Alazán de Oro Mana y Oliva S/M S/M S/M 0,85 0,84 88 Cafetín Siria Mansión Deli Samurái Sushi Restaurante Flamingo 0,87 0,44 0,86 1,285 Arturo´s Cascada 1,656 La Suerte de Hernández 0,77 Tío y Sobrino Mc Donal´s Cascada 0,85 S/M Yesterday Gran Chef Pasta e Ciao Cascada S/M S/M S/M Piazza Burger King Cascada S/M S/M Singapur Ming Yaan Ron y Sazón Tin San Philly Comedor UDO S/M S/M S/M S/M S/M 0,86 Continuación Tabla 17 Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Nota: S/M: Sin muestra de aceite De los 70 restaurantes encuestados, 51 de ellos el 72,85% dieron una muestra del aceite residual que iban a desechar. El resto 19 restaurantes 27,15% no poseían para el momento una muestra del aceite usado. 89 Figura 10. Análisis de índice de acidez de Aceites muestreados Una vez realizado el análisis de índice de acidez a cada una de las 51 muestras recolectadas a través del método de valoración o titulación acido-base se observa que la mayoría de las muestras analizadas tienen un índice de acidez menor al 5%; indicándonos que los aceites muestreados están aptos para realizar el proceso de transesterificación sin tener que someter las muestra a un proceso adicional para reducir la cantidad de ácidos grasos libres. Solo una de las muestras arrojo un índice de acidez alto de 11,22. Esta muestra fue descartada y no se usó en el proceso de transesterificación. Las 50 muestras que se encontraban bajo parámetro de índice de acidez menor del 5% se mezclaron, se filtraron y se secaron en estufa a 100 °C por 24 horas, para eliminar posibles trazas de agua presente en los aceites ya que el agua interviene en el proceso de transesterificación alcalina formando sales sódicas. Una vez realizado este proceso se valoró nuevamente la mezcla de aceites que iban a ser sometidos a la reacción de transesterificación para determinar el índice de acidez final, este resultado se puede observar en la tabla 18. Tabla 18: Índice de Acidez de mezcla de aceites muestreados 90 Muestra Mezcla de aceites recogidos Índice de acidez (%) 1,125 Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Proceso de elaboración del biodiesel a través de transesterificación básica. Con el índice de acidez dentro del rango establecido y la materia prima necesaria se procedió a llevar a cabo el proceso de transesterificación bajo los siguientes parámetros mostrados en la tabla 19. Tabla 19. Parámetros establecidos para el proceso de transesterificación Parámetro Valor Temperatura (°C) 64 Tiempo de reacción( hr) 2,5 Aceite (litros) 2 Hidróxido de Sodio (g) 12 Metanol (litros) 0,4 Tiempo de reposo (hr) 24 Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Proceso 91 Figura 11. Proceso de elaboración de biodiesel Transcurrido el tiempo necesario para que la reacción de transesterificación se completara, se dejó en reposo y se observó a las 24 horas la formación de dos capas; correspondientes al biodiesel y a la glicerina que es un subproducto de la reacción. Para calcular el rendimiento obtenido en el proceso se aplica la siguiente ecuación: Datos: Cantidad de aceite residual: 2,0 litros Cantidad de biodiesel obtenido: 1,620 litros Cantidad de Glicerina obtenida: 0,300 litros 92 Podemos observar un rendimiento de un 81 % de biodiesel y un 15% de glicerina, siendo estos valores bastante aceptables, tomando en cuenta que se está llevando a cabo la reacción con aceites residuales y no con aceites vírgenes; demostrando así que la reacción de transesterificación es bastante completa. Otro punto importante a considerar es que la glicerina obtenida, en el proceso puede ser purificada y usada para fines cosméticos e industriales. Y no se estaría desperdiciando nada en el proceso de reciclaje de los aceites residuales. Figura 12. Biodiesel y glicerina obtenida. El biodiesel obtenido fue sometido a un proceso de lavado con agua destilada en una relación 2:1 para quitar todas las impurezas y residuos existentes, este proceso se realizó tres veces. 93 Figura 13. Lavado del biodiesel Posteriormente fue llevado a la estufa a una temperatura de 100° C por 24 horas para ser secado. Figura 14. Secado del biodiesel Podemos observar en la Figura 15 después que se ha lavado y secado el biodiesel un producto con características físicas aceptables, y una diferencia bastante marcada con respecto al aceite que se usó inicialmente como materia prima para su elaboración. 94 Figura 15. Comparación entre biodiesel obtenido y aceite residual Caracterización del biodiesel El objetivo en esta etapa es realizarle pruebas fisicoquímicas al biodiesel obtenido, para comprobar que está dentro de los parámetros o estándares ya establecidos en cuanto a la calidad del Biodiesel. Las características del biodiesel van a depender del tipo de aceite y del proceso usado para obtenerlo, en el caso de esta investigación se realizó una mezcla de aceite proveniente de fritura de soya y palma específicamente 21,6% de aceite de palma y 78,4% de soya. El proceso consistió en una transesterificación alcalina realizada con un reactor a nivel de laboratorio, y bajo los parámetros antes mencionados. 95 Color y apariencia. El biodiesel obtenido es líquido de color transparente sin partículas en suspensión, (figura 15) amarillo claro, de olor agradable y característico y consistencia bastante fluida. Densidad. La densidad del biodiesel se realizó conforme a la norma COVENIN 703:2001 con picnómetro. Y a través de la norma ASTM D 1298 – 99. .Podemos observar en la tabla 20 que la densidad del biodiesel obtenido se encuentra dentro los límites cuando el método usado es con la Norma ASTM D 1298-99, sin embargo se sale un poco de parámetro cuando se usa la norma COVENIN 703:2001, esta diferencia radica en que la temperatura a que se realizan ambas densidades son diferentes. Tabla 20. Resultados de análisis de densidad de biodiesel obtenido Prueba Unidad Valor obtenidonorma COVENIN 703:2001 Densidad g/ml 0,9055 a 20° C Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Valor obtenido norma ASTM D 1298-99 Valor establecido por ASTM PARA Biodiesel 100 0,8759 a 15 °C 0,860-0,900 Figura 16. Determinación de densidad 96 Índice de refracción:Se realizó la prueba del Índice de refracción con un refractómetro digital Leica 10480 Mark II Bench tipo ABBE. Bajo la norma COVENIN 702-2001.Este ensayo da un indicativo de la pureza del producto. Este ensayo no se encuentra estandarizado, la norma establece que se reporte el valor obtenido en el análisis. Este criterio establece que el índice de refracción va a variar dependiendo de la materia prima utilizada, cada aceite o grasa tiene un índice de refracción característico. En la tabla 21 podemos observar el valor obtenido. Tabla 21. Resultado de análisis de índice de refracción Prueba Unidad Valor obtenido Índice de 1,4598 Refracción a 25° C Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Valor establecido Reportar Figura 17 .Determinación de índice de refracción 97 Viscosidad Cinemática y Dinámica. La determinación de la Viscosidad se realizó bajo la norma COVENIN 424-91. Con capilar de vidrio Oswald n° 150 a 40° C. La viscosidad da a conocer la fluidez de un líquido, es la resistencia interna de un fluido a circular, por esta razón es un parámetro importante de medición del biodiesel cuando se usa como combustible, un fluido muy viscoso tendrá dificultad de fluir por los conductos y uno muy fluido ocasionaría derrames en la bomba. El biodiesel obtenido en el trabajo de investigación se encuentra dentro del rango establecido en las normas americanas para biodiesel. Tabla 22. Resultado de análisis de viscosidad. Prueba Unidad Valor Viscosidad Cinemática 40°C Viscosidad Dinámica ( ) cSt 4,15 Valor establecido por ASTM PARA Biodiesel 100 1,9 – 6,0 cp 3,75 - ( ) = * Viscosidad dinámica. Viscosidad cinemática Densidad Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Figura 18. Determinación de viscosidad cinemática a través de capilar de Oswald 98 Punto de Inflamación y Combustión. Para la realización de esta prueba se usó la norma COVENIN 3661-1998 relativa a la norma ASTM D 93. Con el equipo de copa abierta de Cleveland, este análisis consiste en determinar la temperatura mínima a la cual el biodiesel se inflama al igual que la temperatura a la cual entra en fuego o combustión. Como podemos observar el biodiesel obtenido tiene un valor aceptable para lo exigido en la norma ASTM D93 Tabla 23. Resultado de análisis de punto de inflamación y combustión Prueba Unidad Valor obtenido Punto de °C 190 inflamación Punto de °C 200 combustión Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Valor establecido por ASTM PARA Biodiesel 100 130 min. - Figura 19. Punto de inflamación y combustión con copa abierta de Cleveland 99 Corrosión en lámina de Cobre. Este análisis tiene importancia ya que con el podemos determinar si el biodiesel afectaría las partes metálicas produciendo corrosión; se realizó bajo la norma COVENIN 872-1995 o su equivalente la norma ASTM D 130. Observamos que el biodiesel obtenido se encuentra dentro de los parámetros establecidos. Tabla 24. Resultado de análisis de corrosión en lámina de cobre Prueba Unidad Corrosión en lámina de Valor obtenido Valor Valor establecido por establecido por ASTM ASTM PARA Biodiesel PARA Biodiesel 100 100 - 1-b 3 Max. cobre a 100° C Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Figura 20. Análisis de corrosión en lámina de cobre 100 Determinación de humedad.Para la determinación de humedad se usaron 2 métodos, por la norma COVENIN 704-1996 y por la norma ASTM 2709. El contenido de humedad en el biodiesel es importante ya que la presencia de agua por encima de los límites permitidos ocasiona daños en el motor porque produce corrosión y al igual al haber presencia de exceso de humedad hay crecimiento de mohos y hongos que tienden a tapar los filtros. En el producto obtenido observamos que la humedad es imperceptible por el método ASTM 2709, y con un valor dentro de parámetros cuando se realizó con la norma COVENIN 7041996. La cual podemos observar en la tabla 25. Tabla 25. Resultado de análisis de humedad Prueba unidad 0 Valor establecido por ASTM PARA Biodiesel 100 0,05 Max. 0,012 0,05 Max. Valor obtenido Humedad método % ASTM 2709 A 3400 rpm Humedad método % COVENIN 704-1996 Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Figura 21. Determinación de humedad por método ASTM 2709 101 Índice de Yodo.El índice de yodo nos permite estudiar la presencia de insaturación presente en el biodiesel, un biodiesel con índice de yodo alto, por encima de lo establecido producirá un índice de cetano menor, la insaturación viene dada por los dobles enlaces presentes en los lípidos. En el caso del biodiesel obtenido observamos en la tabla 26 que se encuentra dentro de los valores establecidos. Tabla 26. Resultado de análisis de Índice de Yodo Prueba Unidad Valor obtenido Índice de yodo g Yodo/100 g de Método de muestra Winkler Fuente: Naranjo, Carolina (2014) 14,72 Figura 22. Determinación de índice de Yodo 102 Valor establecido por EN PARA Biodiesel 100 120 Max. Destilación.El análisis de destilación o volatilidad se realiza con el fin de determinar la temperatura máxima a la cual se debe evaporar el biodiesel, se llevó a cabo bajo la norma COVENIN 850-1995 o su equivalente la norma ASTM D1160. En la tabla 23 podemos observar que el biodiesel obtenido tuvo una temperatura máxima de destilación de 328°C y el establecido por la norma ASTM D 1160. Es de 360° C. El valor obtenido se encuentra dentro del valor establecido. En la tabla 27 se observan otros valores durante la destilación aunque estos valores no se encuentran estandarizados es importante tomarlos en cuenta para observar el rendimiento de la destilación. Tabla 27. Resultado de análisis de destilación de biodiesel Prueba Unidad Valor obtenido Destilación °C temperatura Inicial Destilación °C temperatura Máxima Destilación °C temperatura Final Volumen inicial ml Volumen ml recuperado Residuo ml Perdidas por ml evaporación Fuente: Naranjo, Carolina (2014) 103 282 Valor establecido por ASTM PARA Biodiesel 100 - 328 360 Max. 252 - 100 85 - 10 5 - Grafico 12. Curva de temperatura de destilación de biodiesel Figura 23. Análisis de destilación del biodiesel 104 Gravedad API.La gravedad API (American Petroleum Institute) es una medida de densidad que en comparación con el agua, precisa lo pesado o liviano que es el petróleo. Índices superiores a 10 indican que son más livianos que el agua y por lo tanto flotaran en esta. El análisis de la gravedad API se realiza bajo la norma COVENIN 883-2002, no hay norma ASTM ni EN para este análisis. Sin embargo es importante realizarlo porque con este resultado se obtiene el índice de cetano. Tabla 28. Resultado de análisis de la densidad API Prueba Unidad Valor Obtenido Gravedad API Fuente: Naranjo, Carolina (2014) 26,05 Valor establecido Reportar Figura 24. Análisis de densidad API de biodiesel 105 Índice de Cetano. Para calcular el índice de cetano se realizó a través de la norma COVENIN 2057-83, el cálculo se realiza a través de una fórmula matemática. Para este análisis se necesita tener la temperatura de destilación y la densidad API. Es un método alternativo cuando no se dispone de un motor de prueba para realizar este cálculo. Podemos observar que el índice de cetano obtenido está dentro de los parámetros establecidos, lo ideal sería hacer la prueba en un motor directamente. La fórmula a desarrollar es la siguiente IC = 454, 74 - 1641,416 D + 774, 74 D2 - 0,554 B + 97,803 (log B) 2 Dónde: IC = Índice de Cetano D = Densidad a 15°C, en g/ml, determinada a partir de la gravedad especifica. B = Temperatura media de ebullición, en °C, determinada mediante la Norma Venezolana COVENIN 850 y corregida a la presión barométrica estándar. G = Gravedad API, determinada mediante la Norma Venezolana COVENIN 883. . IC = 454, 74 - 1641,416 (0, 8759) + 774, 74 (0, 8759)2- 0,554 (328) + 97,803 (log 328) 2 IC= 48,74 Tabla 29. Resultado del cálculo de índice de Cetano Prueba Unidad Valor obtenido indicé de cetano Fuente: Naranjo, Carolina (2014) 48,74 106 Valor establecido por ASTM PARA Biodiesel 100 47 min. Punto de nube. Este ensayo permite determinar la temperatura a la cual el biodiesel comienza a solidificarse, es de gran importancia para los países donde hay bajas temperaturas, el método a usar es la norma ASTM D 2500. No hay un valor estandarizado ya que este punto depende de la naturaleza del aceite o grasa con que se realizó el biodiesel. Podemos observar en la tabla 30 el resultado obtenido para el biodiesel. Tabla 30. Resultado de análisis de punto de nube Prueba Unidad Valor obtenido Punto de nube °C Fuente: Naranjo, Carolina (2014) -2° Valor establecido por ASTM PARA Biodiesel 100 Reportar Figura 25. Análisis punto de nube del biodiesel 107 Residuo Carbonoso. Este análisis nos da una idea de la cantidad de residuos de carbón que pueda dejar el biodiesel en el motor. Para este ensayo se utiliza el remanente que queda en el fondo del balón cuando se destila el combustible. La prueba también es llamada método de residuo al carbón de Conradson, y se realiza a través de la norma ASTM D 189-01. En el biodiesel obtenido el residuo carbonoso dio un resultado de 0, indicándonos que el biodiesel al quemarse no dejara residuos en el motor. Tabla 31. Resultado de análisis de determinación de Residuo carbonoso Prueba Unidad Valor obtenido Residuo % carbonoso Fuente: Naranjo, Carolina (2014) 0 Figura 26. Análisis de residuo carbonoso 108 Valor establecido por ASTM PARA Biodiesel 100 0,050 Max. Cenizas sulfatadas. Las cenizas sulfatadas nos indican si en el combustible ha quedado presente restos de catalizador, jabones metálicos formados que contengan azufre. La presencia de este elemento en el motor causa desgastes en los inyectores, pistón, anillos es por ello que es un parámetro de análisis importante de medir. El biodiesel obtenido arrojo un valor de 0, y el valor establecido es de un 0,02 % máximo. Tabla 32. Resultado de análisis en la determinación de Cenizas sulfatadas Prueba Unidad Valor obtenido Cenizas sulfatadas % 0 Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Figura 27. Análisis de cenizas sulfatadas 109 Valor establecido por ASTM PARA Biodiesel 100 0,02 Max. Índice de Acidez. La acidez en el biodiesel se determina para cuantificar la cantidad de ácidos grasos presentes, una acidez alta indica presencia de ácidos grasos libres, los cuales forman depósitos en el sistema y corrosión en el mismo. El índice de acidez obtenido lo podemos observar en la tabla 33, este resultado se encuentra dentro de los valores establecidos en la norma ASTM Tabla 33: Resultado de análisis de índice de Acidez. Prueba Unidad Valor obtenido Índice de acidez mg KOH/g 0,4281 Valor establecido por ASTM PARA Biodiesel 100 0,8 Máximo Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Figura 28. Determinación de índice de acidez de biodiesel 110 Análisis de espectro infrarrojo del biodiesel obtenido.El biodiesel obtenido fue sometido a un ensayo de espectrometría infrarroja en equipo Broker, modelo Tensor 27 perteneciente a la Universidad Simón Bolívar. Observándose el espectro obtenido en la imagen de la figura 29. De la misma manera se realizó un análisis comparativo con el espectro infrarrojo del diesel, el cual podemos observarlo en la figura 30. 100 90 70 1 11 9 .0 3 %T 60 1 24 4 .2 5 50 40 7 23 . 13 1 65 3 .2 2 80 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1 17 0 .5 7 1 19 5 .8 8 1 36 2 .9 2 1 43 6 .3 9 10 1 46 5 .4 8 1 74 3 .8 5 2 85 4 .4 0 3 00 8 .6 7 20 2 92 5 .2 2 30 1000 cm-1 Figura 29. Espectro infrarrojo de biodiesel obtenido El espectro correspondiente al biodiesel podemos observar las bandas de los grupos funcionales presentes en el biodiesel; entre estas se destacan con una fuerte intensidad en la región de 2850-3000 cn-1 el grupo correspondiente al estiramiento de radicales; -CH, -CH2 y -CH3. 111 500 Presencia de esteres en la banda 1740cn-1 y de 1750 – 1770 cn-1 la presencia de grupo carbonilo C=O propio de los esteres. Otros picos observados son 1000 1260 cn-1 estiramiento del grupo –CO de los ácidos carboxílicos, banda de 1300 1450cn-1 flexión y oscilación de –CH, y banda de 1450 - 1610 estiramiento de – C-C. Por comparación podemos observar en la figura 30 una gran semejanza con el espectro del aceite de oliva % T ransm itancia % T ransm itancia % T ransm itancia Title: *Mar May 13 13:51:52 2014 (GMT-04:30) Mar May 13 14:02:01 2014 (GMT-04:30) 100 *Mar May 13 13:51:52 2014 (GMT-04:30) 50 OLIVE OIL Emparejar:90.68 Aldrich Catalog No: 24816-9 50 CAS Number: 8001-25-0 Molecular Formula: Molecular Wt: METHYL NONANOATE, 98% Emparejar:89.87 Aldrich Catalog No: 24589-5 50 CAS Number: 1731-84-6 Molecular Formula: C10H20O2 Molecular Wt: 172.27 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Número de Ondas (cm-1) Espectrom: Tiempo de recogida: Mar May 13 13:52:48 2014 (GMT-04:30) Mar May 13 14:00:34 2014 (GMT-04:30) BUSCAR PICOS: Espectros: *Mar May 13 13:51:52 2014 (GMT-04:30) Región: 4000.00 400.00 Umbral absoluto: 77.006 Sensibilidad: 50 Lista de picos: Posición: 723.13 Intensidad: 64.817 Posición: 1119.03 Intensidad: 58.703 Posición: 1170.57 Intensidad: 33.698 Posición: 1195.88 Intensidad: 41.270 Posición: 1244.25 Intensidad: 49.618 Posición: 1362.92 Intensidad: 61.661 Posición: 1436.39 Intensidad: 47.112 Posición: 1465.48 Intensidad: 44.547 Posición: 1653.22 Intensidad: 76.974 Posición: 1743.85 Intensidad: 20.682 Posición: 2854.40 Intensidad: 28.056 Posición: 2925.22 Intensidad: 25.196 Posición: 3008.67 Intensidad: 60.502 *Mar May 13 13:51:52 2014 (GMT-04:30) Región: 3999.64-449.33 Tipo de búsqueda: Correlación Lista de Aciertos: Índice Simili Nombre del compuesto 102 93.27 METHYL MYRISTATE 99% 109 93.26 METHYL HEPTADECANOATE, 99% 104 93.00 METHYL PENTADECANOATE, 98% 99 92.80 METHYL LAURATE, 99.5% 110 92.63 METHYL STEARATE, 97% 97 92.54 METHYL UNDECANOATE, 99% 363 92.38 CIS-VACCENIC ACID METHYL ESTER, 98% 208 90.68 OLIVE OIL 93 89.87 METHYL NONANOATE, 98% 207 89.86 COTTONSEED OIL Biblioteca HR Aldrich Esters, Lactones, and Anhydrides HR Aldrich Esters, Lactones, and Anhydrides HR Aldrich Esters, Lactones, and Anhydrides HR Aldrich Esters, Lactones, and Anhydrides HR Aldrich Esters, Lactones, and Anhydrides HR Aldrich Esters, Lactones, and Anhydrides HR Aldrich Esters, Lactones, and Anhydrides HR Aldrich Esters, Lactones, and Anhydrides HR Aldrich Esters, Lactones, and Anhydrides HR Aldrich Esters, Lactones, and Anhydrides Figura 30. Espectro infrarrojo de biodiesel obtenido vs aceite de oliva y metil nonanoate 112 Análisis de biodiesel mediante cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas. Se preparó una solución de biodiesel en cloruro de metilo ( CH 2Cl2 ) grado de pureza HPLC, Diluyendo 5 µL del biodiesel en 50 µL de solvente. Esta solución se analizó con Cromatógrafo de gases marca Agilent, modelo 7890ª. Acoplado a un espectrómetro de masas, maraca Agilent, modelo 5975C.De impacto electrónico (70 eV) , operado en modo SCAN ( rango de m/z 30 a 500), y fuente de ionización a 300 °C. Se utilizó como modo de inyección sin división de flujo (splitless), con tiempo de apertura de válvula de 0,60 min, presión constante a la entrada de a 10 psi y helio( grado UAP) como gas de arraste. La fase estacionaria de la columna capilar instalada en el CG-EM fue no polar, 5% fenilmetilsilicona (EquityTM5, Supelco, 30 m x 018 mm d.i., o,25 µm de espesor de fase). El programa de temperatura fue 60°C mantenido por 2 min, con rampas de temperatura, la primera a 6 °C /min hasta 200° C y la segunda a 3° C /min hasta 300°C. Los cromatogramas se analizaron mediante programa de deconvolutionAMDIS ( del ingles, AutomatedMassSpectralDeconvolution and identificationSystem, Agilent), que permite con técnicas matemáticas separar espectros de masas compuestos que coeluyen en una muestra, generando espectros que facilitan la búsqueda convencional en la librería de espectros y la interpretación de los espectros de masas. Se utilizó la librería de espectros NIST (versión 2008). En la tabla 34 podemos observar los resultados obtenidos, mediante Cromatografía de gases. 113 Tabla 34. Resultados obtenidos en análisis por cromatografía de gases Banda Índice de retención Compuesto Área (%) 1 30,748 Pentadecanoato de metilo 28,91 2 34,270 Linoleato de metilo 42,00 3 34,700 Oleato de metilo 17,15 4 34,969 Estereato de metilo 9,05 Prueba del Biodiesel como combustible en motores, y como generador de flama en lámpara. Para probar el biodiesel obtenido proveniente de los aceites residuales, se procedió a realizar diferentes pruebas de campo: En primer lugar se probó en una maquina desmalezadora perteneciente al servicio de jardinería de la Universidad de Oriente que utiliza gasolina como combustible. Se sustituyó totalmente el gasolina por biodiesel y aceite 2 tiempos en una proporción 20:1 respectivamente. Los resultados fueron los siguientes: Tiempo de encendido: 10 s Vapores emanados: Blancos Olor de los vapores: Aceite Tiempo de funcionamiento: 5 Min. 114 La máquina desmalezadora se apagó a los 5 minutos, no se mantuvo encendida por más de este periodo de tiempo ya que se apagaba. La prueba de flama realizada consistió en llenar una lámpara de alcohol con el biodiesel obtenido, encender la mecha del mismo y observar las propiedades al momento de inflamarse. Los resultados fueron los siguientes: Tiempo de encendido: Inmediato Color de la llama: Amarilla Vapores emanados: Gris Olor de los vapores: Aceite Tiempo de llama: Constante, hasta agotarse el combustible. 115 Tabla 35. Comparación de las características del biodiesel obtenido y lo establecido en la norma ASTM 6751- 11ª Análisis Unidad Densidad g/ml Índice de refracción Viscosidad cSt cinemática Viscosidad cp dinámica Punto de °C inflamación Punto de °C combustión Corrosión en lámina de cobre Humedad % Índice de yodo g yodo/100g Temperatura de ° C destilación Gravedad API Índice de cetano Residuo % carbonoso Cenizas sulfatadas % Índice de acidez mg KOH/ g Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Valor obtenido biodiesel de aceite residual 0,8759 1,4598 Valor establecido por ASTM 4,15 1,9-6,0 3,75 - 190 130 min 200 - 1-b 3 máx. 0 14,72 328 0,05 máx. 120 máx. 360 máx. 26,05 48,74 0 47 min. 0,050 máx. 0 0,4281 0,02 máx. 0,8 máx. 0,860-0,900 - En la tabla 35 se puede observar que cada uno de los análisis realizados al biodiesel obtenido a partir de los aceites residuales se encuentra dentro de los parámetro establecidos por la norma ASTM 6751-11 a. 116 CAPITULO V PROPUESTA Los resultados obtenidos en el trabajo de investigación nos confirman que los aceites residuales provenientes de comedores y restaurantes pueden ser aprovechados, dejando de ser un problema para los establecimientos que al momento de desecharlo no saben qué hacer con estos desperdicios. El trabajo de investigación realizado puede tener un impacto positivo en la ciudad de Maturín para ello se propone lo siguiente: 1.- Realizar un proyecto de recogida de los aceites residuales que se generan en los comedores y restaurantes y presentarlo ante el Ministerio del Ambiente y la Alcaldía de Maturín, ya que son los organismos gubernamentales que se encarga de los desechos que se generan en la ciudad. Sustentar dicho proyecto con los resultados obtenidos en el presente trabajo de investigación, y hacer énfasis en los beneficios que esto representa para los establecimientos de comida, para el estado y sobre todo para el medio ambiente. Este proyecto podría extenderse a los hogares, que por lo general vierten estos aceites residuales por los desagües. 2.- La creación o compra de una planta de producción de biodiesel, con capacidad para procesar 210.000 litros de aceite residual mensual. En la actualidad hay empresas extranjeras dedicadas a la fabricación de plantas para la producción de biodiesel con diferentes capacidades de producción. Para este punto conviene una evaluación con respecto al precio ya pueda darse el caso que sea más viable económicamente la fabricación de la planta. 3.- Realizar pruebas con el biodiesel obtenido, para formular fluidos de perforación como sustituto del diesel fósil que se usa actualmente. 4.- Realizar pruebas con mezcla de gasolina-biodiesel en relación 80:20 en motores automotrices. Y comprobar su eficacia como combustible. 117 CAPÍTULO VI EVALUACIÓN ECONÓMICA La realización de una evaluación económica es fundamental en cualquier proyecto de investigación, la finalidad de toda empresa nueva es obtener beneficios económicos. Es por ello que se hace necesaria una evaluación para comprobar si la producción de biodiesel es un proceso viable y rentable económicamente. Hay tres criterios principales para la evaluación económica. Tasa de retorno Precio de venta mínima Tiempo de recuperación de capital ( calculada en el inverso de la tasa de retorno) Para fines prácticos se ha elegido como variable de comparación el precio de venta mínima ya que el 07 de febrero del presente año salió en laGaceta Oficial 40.351. Una ley mediante la cual la Superintendencia Nacional para la Defensa de los Derechos Económicos (SUNDEE) fija los criterios contables generales a ser tomados en cuenta para la determinación de precios justos. Serán criterios de cumplimiento obligatorio en la contabilidad de sujetos de aplicación: 1.-Los costos de producción son apenas una parte de la información financiera, que se genera, prepara y presenta, con base al desempeño de sus operaciones, la valuación de todos los eventos que la afectan y la aplicación de un conjunto de normas, principios y políticas contables adoptadas por los sujetos de aplicación. 2.-La información financiera debe prepararse y presentarse de manera íntegra, fiable y razonable, con apego a los principios de contabilidad de aceptación general vigentes en Venezuela. 3.-El costo será el valor de los elementos necesarios asociados directa e indirectamente para la producción de un bien o la prestación de un servicio. 118 Los costos de producción y los gastos ajenos a la producción (gastos del período) son diferentes. 4.-Los inventarios son activos mantenidos para ser vendidos en el curso normal de la operación del negocio; en proceso de producción para su posterior venta o en forma de materiales o suministros para ser consumidos en el proceso de producción. 5.-Los elementos de costo de producción incluirán: costo de adquisición de materiales, materias primas y los costos de conversión o transformación, para darle a los productos o servicios su condición de terminados o prestados. 6.-Forman parte de los costos de adquisición de materiales y materias primas: el precio o valor de compra de los materiales; aranceles de importación, gastos de importación; otros impuestos no recuperables, transporte y manejo de materiales. 7.-Forman parte de los costos aquellos presentes en la conversión o transformación: mano de obra directa, costos indirectos de producción fijos; costos indirectos de producción variable y costos indirectos de producción mixtos. 8.-El proceso de producción puede dar lugar a la fabricación simultánea de más de un producto a través de la producción conjunta o de la producción de productos principales junto a subproductos. 9.-Solo se reconocerán como parte de los costos de producción los valores necesarios en condiciones de eficiencia normal. 10.-Estarán excluidos de los costos de producción: cantidades anormales de desperdicio de materiales, y otros costos de producción;costos de almacenaje, a menos que sean necesarios en el proceso de producción; los costos ya reconocidos como costos de venta; costos relacionados al financiamiento. 11.-En ningún caso la cantidad de gastos ajenos a la producción e incorporados a la estructura de costos excederá de 12,5% de los costos del bien o de la prestación del servicio, determinada antes de la incorporación de los gastos ajenos a la producción. 12.-Los gastos de distribución solo serán reconocidos como elemento de cotos a los sujetos de aplicación que llevan a cabo esta actividad (distribuidores). 119 Los tributos, donaciones y liberalidades, los gastos por muestras sin valor comercial y otros egresos, a criterios de la SUNDEE no forman parte del costo. 13.-El Impuesto al Valor Agregado (IVA) representará un costo cuando éste no pueda ser recuperado o trasladado conforme a las leyes respectivas y dicha situación no sea imputable al sujeto de aplicación. 14.-Los costos indirectos deben ser razonables con respecto a la misma estructura de costos de la actividad económica que desempeña el sujeto de aplicación en la cadena productiva. Considerando los aspectos antes mencionados se realiza un análisis para determinar el precio justo del biodiesel. Inversión inicial Para la producción de biodiesel es necesario la adquisición de una planta procesadora de biodiesel o construirla, para el presente trabajo se investigaron los precios de una planta de producción de biodiesel con capacidad instalada de 170.000 litros de biodiesel mensual. En la tabla 30 se detalla el costo de la misma. Tabla 36: Costo de Inversión inicial Inversión Costo( Bs F) Planta productora de biodiesel 1.400.000 Fuente: BIOCOMINGENIERIA. (2014) Costo de Mano de Obra Tomando en cuenta el volumen de fabricación de biodiesel mensual estimado de acuerdo al trabajo de investigación, es necesaria una planta de producción pequeña. Para la operativa de la planta se requiere de un mínimo de 4 120 trabajadores. Cada uno con un manual de cargos diferentes. Se investigó en el portal del departamento de análisis y costos del Colegio de Ingenieros de Venezuela, vía internet el salario para cada uno de los cargos establecidos y las leyes que rigen para cada contratación. En la tabla 36 se observa cada uno de los cargos y su respectivo salario. Tabla 37: Costo de mano de obra Puesto Salario Bs F/ mensual Jefe de planta 15000 Supervisor 11000 Analista de laboratorio 8000 Obrero 5500 39,500 Total Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Costo de Materia Prima La materia prima necesaria para la fabricación del biodiesel consta principalmente de la recogida de los aceites residuales de los comedores y restaurantes; es bueno saber que como estos aceites son desechos no tienen costo, lo cual es una ventaja ya que no hay un costo asociado con esta materia prima, que es la principal fuente para producir el biodiesel. Los costos del resto de materia prima se nombran en la tabla 37. Tabla 38: Costo de Materia Prima Materia Prima Costo ( BsF/ litro de biodiesel) Aceite residual 0 Metanol 12,8 Hidróxido de Sodio 0,84 Total 13,64 121 Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Costos indirectos En toda producción se encuentran involucrados costos indirectos, estos no forman parte del producto pero hay que tomarlos en cuenta para el cálculo del producto terminado. En la tabla 33 se detallan estos costos indirectos. Tabla 39: Costo de Material indirecto Material indirecto Costo Bs F /mes. Electricidad 7200 Agua 1500 Transporte 5000 Depreciación equipo (5 años) 5000 Total 18700 Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Con los costos directos e indirectos involucrados en el proceso y una producción mensual de 170.100 litros de biodiesel y 31.500 de glicerina calculamos el precio por litro de biodiesel. En la tabla 40 podemos observar un balance general de los costos del biodiesel. 122 Tabla 40Costo de producción del biodiesel Capacidad l/mes 210.000 Inversión 1.400.000 equipos 5 años Amortización Bs F/mes Estructura de costo Concepto Costos fijos Mano de obra 39.500,00 0,1881 TOTAL COSTOS FIJOS COSTOS VARIABLES 39.500,00 Metanol 0,1881 2.688.000,00 12,800 Hidróxido de Sodio 176.400,00 0,840 Aceite residual Materia prima Bs F/ litro 0,00 0,000 Agua 1.890,00 0,009 Electricidad 8.820,00 0,042 Transporte 6.090,00 0,029 TOTAL COSTOS VARIABLES 2.881.200,00 13,720 TOTAL COSTOS NETOS 2.920.701,00 13,9081 Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Con los costos netos por litro (13,9081 Bs) del producto terminadose toma un margen de ganancia del 30% tal como se encuentra establecido en la Gaceta Oficial 40.351 de fecha 7 de febrero de 2014, y calculamos el precio de venta del biodiesel y de la glicerina por litro. Precio de venta de biodiesel: Tomando en cuenta la siguiente fórmula de cálculo de 30% de ganancia % ganancia = (BsF Ventasmes – costos de producción) x 100 Precio de producción % ganancia = 30 123 Costo de producción = 2.920.701 BsF Ventas mensuales = 30 = (ventas mes - 2.920.701) x 100 2.920.701 Ganancia en ventas mensuales = 3.796.911 BsF Tenemos que la relación entre los litros producidos de biodiesel respecto a la glicerina es de 5,4. Con esta relación y un sistema de ecuaciones se calcula el precio de la glicerina y del biodiesel. Precio de venta Glicerina= 3,99 BsF Precio del biodiesel = 5,4 * 3,99 = 21,55 BsF De acuerdo al cálculo de precios justo el precio del biodiesel seria de 21,55 BsF y la glicerina de 3,99 BsF. En la tabla 41 podemos observar los precios en dólares a los cuales se cotiza la gasolina y el biodiesel internacionalmente observando que el precio del biodiesel está por debajo de lo que cuesta en otros países. Es importante resaltar que el precio de la gasolina en Venezuela esta subsidiado, siendo su costo de producción real 25,2 BsF, para la de 95 octanos que actualmente está en 0,9 BsF y de 27,3 BsF para la de 91 octanos que actualmente está en 0,7BsF. Para el diesel 2,4 BsF actualmente está en 0,048 BsF. 124 Tabla 41Comparación de precios nacionales e internacionales para gasolina y biodiesel. Producto Precio en Venezuela/$ Gasolina subsidiada Gasolina sin subsidio(costo de producción) 91 Oct. 95 Oct. Diesel 91 Oct. 95 Oct. Diesel 0,018 Precio promedio internacional/$ - 0,014 0,0096 0,546 1,34 0,504 0,048 Biodiesel 0,431 Fuente: Naranjo, Carolina (2014) Nota: Dólar calculado a 50 BsF (Sicad 2) 0,72 Analizando la tabla 41 podemos observar que el precio del biodiesel obtenido en referencia a los precios internacionales se encuentra por debajo, e igualmente con respecto al precio de la gasolina sin subsidio. Solamente con el precio subsidiado es que se encuentra por encima de su valor. El 17 de diciembre en el diario El Universal salió publicada la siguiente información: EL GOBIERNO NACIONAL ABONA EL TERRENO PARA ANUNCIAR AL PAÍS UN AUMENTO DE LA GASOLINA, TRAS RECONOCER PÚBLICAMENTE QUE EL SUBSIDIO ACTUAL REPRESENTA PÉRDIDAS DE 12.592 MILLONES DE DÓLARES AL AÑO. LA CIFRA, SUMINISTRADA POR EL MINISTRO DE PETRÓLEO Y MINERÍA Y PDVSA, RAFAEL RAMÍREZ, SE REFIERE AL COSTO DE PRODUCCIÓN DE LA GASOLINA Y EL DIESEL QUE SE COMERCIALIZAN EN EL PAÍS, Y POR LOS CUALES "PDVSA PAGA PARA QUE SE CONSUMAN" (ESTOS COMBUSTIBLES) POR LAS DISTORSIONES EN LA ESTRUCTURA DE COSTOS Y PRECIOS. ASEGURÓ QUE "HEMOS AGUANTADO Y PODRÍAMOS AGUANTAR (EL SUBSIDIO ACTUAL) PERO ESO NO TIENE SENTIDO". RECONOCIÓ QUE LO QUE DESTINA PDVSA PARA CUBRIR EL MERCADO INTERNO DE COMBUSTIBLES "NOS IMPACTA MUCHÍSIMO", ACLARANDO QUE "NO ES UNA PÉRDIDA PARA PDVSA", SINO QUE "SE PRESIDENTE DE 125 LE HACE DAÑO A LA NACIÓN" PUES ESOS RECURSOS PODRÍAN DESTINARSE A ALIMENTOS. LA ACTUAL ESTRUCTURA DEL SUBSIDIO REVELA QUE EL COSTO DE PRODUCCIÓN DE LA GASOLINA DE 95 OCTANOS ES 28 VECES EL PRECIO DE VENTA ACTUAL; LA DE 91 OCTANOS ES 39 VECES EL PRECIO ACTUAL; Y CON EL DIESEL EQUIVALE A 50 VECES EL VALOR DE VENTA. (ERNESTO J. TOVAR | EL UNIVERSAL MARTES 17 DE DICIEMBRE DE 2013). Por estas declaraciones realizadas por el Ministro, podríamos asegurar que el panorama a futuro de los precios de la gasolina podría cambiar y el biodiesel estaría en ventaja con respecto a los precios de la gasolina. Tabla 42Análisis costo-beneficio para producción de biodiesel a partir de aceites residuales. Costos (BsF/mes) Adquisición de planta productora= 1.400.000 Mano de obra =39.500 Materia Prima = 2.864.400 Transporte = 6.090 Otros gastos indirectos = 10.710 Beneficios Reciclaje de aceites residuales, trae beneficios a la comunidad Generación de empleo Disminución de impacto ambiental Disminución de CO2 en el ambiente Producto biodegradable Producto innovador, trae beneficios a los vehículos 126 CAPITULO VII CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones Una vez culminado el presente trabajo de investigación y basándose en los objetivos trazados se puede concluir La cantidad de aceite residual que se desecha de los comedores y restaurantes del municipio Maturín es bastante alta, no es posible establecer un promedio mensual ya que la cantidad de aceite que se desecha va a variar dependiendo de varios factores como son: el tamaño del restaurante, la época del año, el tipo de comida que se prepara, y sobre todo del mecanismo de fritura que usa el restaurante o comedor. Los restaurantes que poseen freidoras industriales desechan más cantidad de aceite que los que el proceso de fritura se lleva a cabo en calderos. El tipo de aceite que más se consume es el de Soja; esto debido a que es el aceite que más se encuentra disponible en el mercado, esta situación resulto ser una ventaja al momento de hacer biodiesel ya que las características que presenta este aceite son favorables para la transesterificación alcalina, que fue la usada en el proceso.Asi mismo el presente trabajo de investigación resulto de interés para los restaurantes y comedores que se visitaron, se mostraron interesados en que el proyecto se lleve a cabo ya que el aceite residual es considerado un problema para ellos, ya que no consiguen que hacer con este tipo de residuo. Los aceites residuales recogidos se encontraban en condición bastante aceptable para ser usados en el proceso de transesterificación, debido a que el índice de acidez (parámetro importante) se encontraba dentro del 127 rango establecido que es menor de 5 %. Solo una muestra de las recogidas estaba fuera de rango. El proceso de transesterificación alcalina es un proceso viable y fácil para ser usado y así reciclar los aceites residuales.En el proceso se obtiene glicerina en un 15 % como sub-producto de la reacción de la de transesterificación la cual puede ser aprovechada como materia prima para otros productos. Uno de los parámetros a tener en cuenta al momento de la reacción es la temperatura ya que una temperatura superior nos evaporaría el metanol el cual tiene un punto de ebullición de 65 ° C. Otro aspecto a considerar durante la reacción es realizar cada paso bajo medidas de seguridad e higiene, ya que se está trabajando con productos químicos corrosivos. El biodiesel obtenido aprovechando los aceites residuales, resulto ser un producto con características fisicoquímicas aceptables y lo más importante, los análisis a los que fue sometido el biodiesel especificaciones establecidas por la ASTM. cumplieron con las Los resultados del análisis infrarrojo nos indica que el proceso de transesterificación de los aceites residuales es completa ya que se observan las bandas características de los esteres y ácidos carboxílicos. Una aplicación, que se le puede dar al biodiesel obtenido, es como combustible en motores de combustión. En prueba realizada a una maquina desmalezadora,el paso del biodiesel por los inyectores se dificulta ya que posee una viscosidad superior a la de la gasolina y por ende se apaga el motor de la máquina. Se requiere hacer otras pruebas con mezclas de gasolina-biodiesel. A pesar de todas las ventajas y bondades que pueda tener el aprovechamiento de los aceites residuales convirtiéndolos en biodiesel. Podemos observar que desde el punto de vista económico no es 128 muy favorable. El costo de producción es muy alto un litro de biodiesel tiene un valor de 16,1 Bs F, nada competitivo para el precio del gasoil y de la gasolina en nuestro país que actualmente está en 0,09 y 0,17 BsF. respectivamente. Como conclusión general podemos decir que reciclar los aceites residuales transformándolos en biodiesel tiene muchos beneficios, primero se está usando un desecho. Segundo es una ventaja desde el punto medio ambiental, por ser biodegradable y emitir menos CO2 a la atmosfera. Tercero tiene beneficios para el motor ya que no va a dejar residuos, tiene mayor lubricidad y posee un buen índice de cetano. Pero se encuentra en desventaja con respecto a su precio. ya que el combustibles fósiles los en nuestro país son de muy bajo costo por estar subsidiados por el gobierno. En un futuro no muy lejano este panorama podría cambiar y el uso de biodiesel sería una alternativa para ser usado como combustible, aportando un granito de arena a la conservación de nuestro planeta. 129 Recomendaciones A través de organismos gubernamentales y no gubernamentales encargados del cuidado del medio ambiente se recomienda dictar charlas y cursos a los dueños encargados y trabajadores con respecto a las leyes que rigen en materia ambiental. Concientizar a la población en general acerca del daño que causa el verter aceites residuales a través de los desagües o en los suelos, este programa se puede realizar a través de los canales de comunicación local como es la televisión y la radio. Involucrar al estado ya sea la alcaldía o la gobernación, dándole a conocer los objetivos alcanzados en el presente trabajo de investigación, con respecto al reciclado de los aceites residuales para convertirlos en biodiesel y aprovechar este combustible en el transporte público de la ciudad, reduciendo la emanación de CO2 a la atmosfera. Realizar futuras investigaciones llevando a cabo el proceso de transesterificación con una planta industrial adecuada para producir biodiesel a mayor escala ya que en esta oportunidad se realizó a nivel de laboratorio. Realizar pruebas de campo, con mezclas de biodiesel y diesel en diferentes proporciones, para disminuir la viscosidad y observar si el tiempo de permanencia de encendido de la maquina es mayor. Someter el biodiesel obtenido a otras pruebas en motores automotriz para observar su funcionamiento y rendimiento como combustible. Aprovechar la glicerina obtenida, comercializándola para otros fines industriales. Se sugiere pruebas para la realización de jabones de glicerina. 130 ANEXOS 131 Anexo [A] ENCUESTA La presente encuesta consta de diez preguntas y tiene como finalidad conocer e indagar acerca de las políticas de uso, manejo, control y desecho de los aceites comestibles usados en los restaurantes y comedores principales de la ciudad de Maturín. Por favor conteste las preguntas que a continuación se expones de la manera más certera posible. La información aquí recogida se usará con fines de estudios de investigación y en ningún momento será usada para fines legales que afecten al encuestado. Gracias por su colaboración. 2. ¿Qué tipo de aceites o grasas se consumen en el establecimiento (girasol, maíz, canola, soya, manteca vegetal o manteca animal) --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2.- ¿Qué cantidad de aceite se consume mensualmente en el establecimiento? --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3.- ¿Qué cantidad establecimiento? de aceite es desechado mensualmente en el ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4.- ¿Posee el establecimiento alguna política o criterio para el desecho de los aceites usados? Sí _______ No_______ De ser si su respuesta cual es el criterio que posee---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------132 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5.- ¿En dónde es desechado o envasado el aceite usado que se va generando? -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6.- ¿Posee el establecimiento algún lugar para el almacenaje de los residuos de aceite que se van generando? -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------7.- ¿Posee la empresa alguna política para el reciclaje de los residuos de aceite que se van generando? Sí ________ No_________ De ser afirmativa su pregunta ¿Cuál es la política de reciclaje que poseen? -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------8.-¿ Poseen conocimiento en el establecimiento de los siguientes reglamentos Ley orgánica del ambiente, Ley de gestión integral de la basura y Ley penal del ambiente? Sí ______________ No___________ De ser positiva su respuesta, cual(es) conoce --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------9.- Posee conocimiento acerca de que los aceites comestibles usados se pueden aprovechar transformándolos en otros productos a través de una reacción química. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------10.- Ha oído acerca del biodiesel como alternativa de combustible no fósil. 133 Anexo [B] Tabla de composición de los ácidos grasos presentes en los aceites de soja y palma Tabla 40. Composición química de aceite de palma y soja. Aceite Proporción Saturada Mono Inst. /Satu. Poli-insaturada insaturada Acido Acido Acido Acido Acido Acido Acido Acido Cáprico Laurico Mirístico Palmítico Esteárico Oleico Linoleico Alfa- C10:0 C12:0 C14:0 C16:0 C18:0 C18:1 C18:2 linoleico C18:3 Palma 1 - - 1 45 4 40 10 - Soja 5,7 - - - 11 4 24 54 7 134 Anexo [C] Composición química y peso molecular de Methyl Ester (biodiesel) 135 Anexo [D] Normas ASTM D6751 Biodiesel. ASTM D6751 Abstracto Esta especificación cubre mezcla de combustible biodiesel, B100, en los grados S15 y S500 para su uso como un componente de la mezcla con los combustibles de destilado medio. Esta especificación establece las propiedades requeridas de los combustibles diesel en el momento y lugar de entrega. Los requisitos señalados aquí pueden aplicarse en otros puntos del sistema de producción y distribución cuando el proporcionado por acuerdo entre el comprador y el proveedor. El biodiesel se especifique será ésteres monoalquílicos de ácidos grasos de cadena larga derivados de aceites vegetales y grasas animales. El producto deberá someterse a análisis químicos para el punto, metanol, agua y sedimento, viscosidad cinemática, ceniza sulfatada, estabilidad a la oxidación, azufre, cobre tira la corrosión, el número de cetano, punto de turbidez, índice de acidez, residuos de carbono, glicerina total y libre, fósforo, flash reducir la temperatura de presión de destilación, la temperatura atmosférica equivalente, calcio combinado y magnesio, y de sodio combinado y magnesio. Este resumen es un breve resumen de la norma referenciada. Es informativos solamente, y no forma parte oficial de la norma, el texto completo de la misma norma debe ser referido para su uso y aplicación.ASTM no da ninguna garantía expresa o implícita ni hace ninguna representación que el contenido de este resumen es exacta, completa o actualizada. 1. Alcance 1.1 Esta especificación cubre cuatro grados de biodiesel (B100) para su uso como componente de mezcla con los combustibles destilados medios. Estos grados se describen de la siguiente manera: 1.1.1 grado N ° 1-B-S15 Un propósito para mezcla con biodiesel especial destinado para su uso en aplicaciones de combustible de destilado medio que puede ser sensible a la presencia de glicéridos parcialmente reaccionado, incluyendo aquellas aplicaciones que requieren una buena operatividad de baja temperatura, y que también requieren un combustible mezclar los componentes con 15 ppm de azufre (máximo). 1.1.2 grado N ° 1-B S500- Un propósito de biodiesel para mezcla con especial diseñado para su uso en aplicaciones de combustible de destilado medio que puede ser sensible a la presencia de glicéridos parcialmente reaccionado, incluyendo aquellas aplicaciones que requieren una buena operatividad de baja temperatura, y que también requieren un combustible mezclar componente con 500 ppm de azufre (máximo). 1.1.3 N º 2 Grado B-S15- Un propósito para mezcla con biodiesel en general para uso en aplicaciones de combustible de destilado medio que requieren un componente de la mezcla de combustible con 15 ppm de azufre (máximo). 1.1.4 N º 2 Grado B-S500- Un propósito para mezcla con biodiesel en general para uso en aplicaciones de combustible de destilado medio que requieren un componente de la mezcla de combustible con 500 ppm de azufre (máximo). 1.2 Esta especificación establece las propiedades requeridas de los combustibles diesel en el momento y lugar de entrega. Los requisitos de las especificaciones se pueden aplicar en otros 136 puntos del sistema de producción y distribución cuando el proporcionado por acuerdo entre el comprador y el proveedor. 1.3 Ninguna disposición de esta especificación será obstáculo para la observancia de leyes federales, estatales o locales que pueden ser más restrictivos. NOTA 1 - La generación y la disipación de la electricidad estática puede crear problemas en el manejo de aceites combustibles destilados con la que el biodiesel puede ser mezclado. Para obtener más información sobre el tema, consulte la GuíaD4865 . 1.4 Los valores indicados en unidades SI deben ser considerados como los estándares. No hay otras unidades de medida se incluyen en esta norma. 2. Documentos de referencia. ASTM Normas D93 Métodos de Prueba para Punto de Pensky-Martens Closed Cup Tester D130 Método de prueba para la corrosividad de Cobre de productos derivados del petróleo por la tira de prueba de cobre D189 Método de prueba para ConradsonCarbon Residuos de Productos del Petróleo D445 Método de prueba para la viscosidad cinemática de líquidos transparentes y opacos (y cálculo de la viscosidad dinámica) D524 Método de prueba para RamsbottomCarbon Residuos de Productos del Petróleo D613 Método de prueba para cetano Número de Diesel Fuel Oil D664 Método de prueba para Acid Número de productos derivados del petróleo mediante valoración potenciométrica D874 Método de prueba para la ceniza sulfatada de Aceites Lubricantes y Aditivos D974 Método de prueba para ácido y Número Base de Titulación Color-Indicador D975 especificación para el fueloil diesel D976 Método de ensayo para el índice de cetano calculado de combustibles destilados D1160 Método de prueba para la destilación de productos derivados del petróleo a presión reducida D1266 Método de prueba para azufre en productos derivados del petróleo (método de la lámpara) D1796 Método de prueba para agua y sedimentos en los aceites combustibles por el método de centrifugación (Procedimiento de Laboratorio) D2274 Método de prueba para la estabilidad a la oxidación de aceite combustible destilado (Accelerated Método) D2500 Método de prueba para la nube de puntos de Productos Petrolíferos D2622 Método de prueba para azufre en productos derivados del petróleo por Longitud de onda dispersiva de rayos X Espectrometría de Fluorescencia D2709 Método de prueba para agua y sedimentos en combustibles destilados medios por Centrífuga D2880 Especificación para Turbinas de Gas Fuel Oils D3117 Método de prueba para Wax Apariencia Punto de combustibles destilados D3120 Método de prueba para restos de azufre en hidrocarburos ligeros Licuados del Petróleo por microculombimetría oxidativo D3242 Método de prueba para la acidez en Aviación combustible de la turbina D3828 Métodos de Prueba para Punto de Pequeña Escala Closed Cup Tester D4057 Práctica para muestreo Manual de Petróleo y Derivados, D4177 Práctica para el muestreo automático de Petróleo y Derivados, 137 D4294 Método de prueba para azufre en petróleo y productos derivados del petróleo por energía dispersiva de rayos X Espectrometría de Fluorescencia D4530 Método de ensayo para la determinación de residuos de carbono (Método Micro) D4737 Método de prueba para el índice de cetano calculado por la ecuación de cuatro variables D4865 Guía para la generación y disipación de electricidad estática en los sistemas de combustible de petróleo D4951 Método de ensayo para la determinación de elementos aditivos en aceites lubricantes por plasma acoplado inductivamente espectrometría de emisión atómica D5453 Método de ensayo para la determinación de azufre total en hidrocarburos ligeros, la chispa de ignición del combustible del motor, combustible para motores diesel, y aceite del motor por fluorescencia ultravioleta D5771 Método de prueba para la nube de puntos de Productos del Petróleo (detección óptica escalonada Método de refrigeración) D5772 Método de prueba para la nube de puntos de Productos del Petróleo (Linear Velocidad de enfriamiento Método) D5773 Método de prueba para la nube de puntos de Productos del Petróleo (Constant Velocidad de enfriamiento Método) D6217 Método de prueba para la contaminación por partículas en combustibles destilados medios por filtración Laboratorio D6450 Método de Prueba para Punto de Inflamación por la continua clausurada Cup (CCCFP) Tester D6469 Guía para la contaminación microbiana de los combustibles y sistemas de combustible D6584 Método de ensayo para la determinación de las totales monoglicéridos, diglicéridos total, triglicéridos totales, y glicerina libre y total en la B-100 Biodiesel ésteres metílicos mediante cromatografía de gases D6890 Método de ensayo para la determinación de retardo de encendido y el número de cetano derivado (DCN) de fueloil diesel de combustión en una cámara de volumen constante D7039 Método de prueba para azufre en la gasolina y el diesel por monocromática de longitud de onda dispersiva de rayos X Espectrometría de Fluorescencia D7397 Método de prueba para la nube de puntos de Productos de Petróleo (Método óptico miniaturizado) D7501 Método de prueba para la determinación del potencial de bloqueo del filtro de combustible de Biodiesel (B100) Mezcla de Stock por Cold Test de Soak filtración (CSFT) 138 Anexo [E] Especificaciones para Biodiesel (B100) según normas ASTM 6751-11a 139 Anexo [F] Ficha de información y seguridad del Biodiesel 140 Anexo [G] Prueba del biodiesel obtenido con maquina desmalezadora 141 Anexo [H] Prueba de flama en lámpara con biodiesel. 142 Anexo [I] Precios de la Gasolina Mundial Precios de la gasolina, 16-junio-2014: El precio medio dela gasolina en todo el mundo es de 1.34 (USDollar) per litro. No hay diferencia sustancial en estos precios entre los distintos países. Como regla general, los países más ricos tienen los precios más altos, mientras que los países más pobres y los países que producen y exportan petróleo tienen precios significativamente más bajos. Una excepción es los EE.UU., un país económicamente avanzado con los bajos precios de gasolina. Las diferencias de precios entre países se deben a los diferentes impuestos y subsidios para la gasolina. Todos los países tienen acceso a los mismos precios del petróleo en los mercados internacionales, pero se imponen diferentes impuestos. Como resultado, los precios de la gasolina son diferentes. En algunos casos, como en Venezuela, el gobierno subsidia los precios de la gasolina y por lo tanto la gente pagan casi nada. 143 144 145 146 Anexo [J] Plantas para producción de Biodiesel 147 REFERENCIAS CONSULTADAS Textos Arias, F (2006, Marzo). El proyecto de Investigación Introducción a la Metodología científica. (5ª ed.) 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