Regeneración de Aceite Lubricante en Tower and Tower S.A. y su Impacto Ambiental, Esquemas y mapas conceptuales de Ecotoxicología

¡Descarga Regeneración de Aceite Lubricante en Tower and Tower S.A. y su Impacto Ambiental y más Esquemas y mapas conceptuales en PDF de Ecotoxicología solo en Docsity! UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA FACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE QUÍMICA CURSO: ECOTOXICOLOGÍA TEMA: Trabajo final de investigación PROFESOR: Dra. Paola Jorge Montalvo INTEGRANTES: ● Santi Alata, Hans Yaset 20181047 ● Solis Paucar, César Augusto 20181048 ● Farfan Julca, Renzo Sebastian 20181033 FECHA DE ENTREGA: 05/12/2023 LA MOLINA – LIMA – PERÚ 2023-II ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN................................................................................................................. 3 2. OBJETIVOS.........................................................................................................................3 3. REVISIÓN DE LITERATURA.............................................................................................. 4 3.1. Proceso de regeneración de aceite lubricante en la planta Tower and Tower S.A..... 4 3.2. Problemas ambientales generados por la contaminación de lubricantes................... 6 3.3. Peligros que tienen los lubricantes ante la salud del hombre..................................... 8 3.4. Estudios relacionados............................................................................................... 10 4. MATERIALES Y MÉTODOS..............................................................................................13 4.1. Test de inhibición de microorganismos transformadores de nitrógeno..................... 13 4.1.1. Materiales de laboratorio..................................................................................13 4.1.2. Reactivos..........................................................................................................14 4.1.3. Metodología......................................................................................................14 4.2. Determinación espectrofotométrica de nitratos.........................................................15 4.2.1. Materiales.........................................................................................................15 4.2.2. Reactivos..........................................................................................................15 4.2.3. Metodología......................................................................................................15 4.3. Test de inhibición del crecimiento de algas...............................................................16 4.3.1. Materiales.........................................................................................................16 4.3.2. Reactivos..........................................................................................................16 4.3.3. Metodología......................................................................................................16 5. RESULTADOS Y DISCUSIONES......................................................................................18 5.1. Test de inhibición de organismos transformadores de nitrógeno..............................18 5.2. Test de inhibición de crecimiento de algas................................................................19 6. RECOMENDACIONES......................................................................................................21 7. CONCLUSIONES.............................................................................................................. 22 8. BIBLIOGRAFÍA................................................................................................................. 23 Ingreso de materias primas y Cribado Los aceites residuales que ingresan a la planta de rerefinacion pasan por una criba para separar los residuos de mayor tamano. Deshidratación En esta etapa se eliminan compuestos menos densos que el lubricante, en la cual obtenemos lubricante usado deshidratado y un primer destilado de agua e hidrocarburos ligeros. Acidificación El aceite lubricante usado deshidratado se pasa a tanques de acidificación, donde se añade ácido sulfúrico. Este ácido reacciona con el aceite lubricante usado deshidratado, generando un precipitado denominado borra ácida. Posteriormente, esta borra ácida se transporta al vertedero como residuo peligroso. Neutralización Este aceite-ácido se le añade cal para que reaccione con el ácido, neutralizando la muestra. Clarificado En esta etapa se adiciona arcilla con el propósito de aclarar el aceite. En esta fase, también se obtiene un segundo destilado de agua e hidrocarburos ligeros. Figura 2. Proceso de clarificado Filtración En esta etapa, el aceite lubricante usado clarificado se pasa por un filtro, obteniendo así el aceite lubricante usado refinado. Además, se genera un subproducto denominado borra de arcilla, que se recoge en recipientes para su posterior traslado al relleno como residuo peligroso. Aditivado Al aceite lubricante usado refinado se le añade un aditivo para aumentar la viscosidad, dependiendo de las características del aceite deseado. El producto ya aditivado se envía a tanques de almacenamiento de producto terminado, listo para su envasado. Envasado y distribución El aceite lubricante usado refinado, almacenado en los tanques de producto terminado, se envasa en cilindros y/o baldes según los requisitos del cliente. Se coloca una etiqueta que indica el tipo de producto y el número de lote. El producto final se almacena a temperatura ambiente, listo para su distribución. Figura 3. Área de almacenamiento del aceite lubricante refinado 3.2. Problemas ambientales generados por la contaminación de lubricantes El incremento significativo en la fuga de aceites lubricantes y la ineficacia de las técnicas de reciclaje asociadas mayormente afectan al ecosistema. De acuerdo con cálculos, aproximadamente la mitad de los aceites lubricantes se liberan al medio ambiente, y el 95% de estos aceites desechados causan un impacto negativo tanto en la salud humana como en el equilibrio del ecosistema (Xu et al., 2019). Otra fuente de preocupación surge de la liberación de metales traza, tales como calcio, magnesio, partículas de hierro y zinc, que se originan a partir de la quema de estos lubricantes, planteando inquietudes acerca del deterioro del medio ambiente (Umesh et al., 2023). La quema de lubricantes producto de la alta demanda produce emisiones descontroladas de sustancias nocivas, tales como plomo (Pb), azufre (S), cloro (Cl), entre otros. Esta emisión tiene un impacto directo en la calidad del aire que respiramos, contribuyendo significativamente a la polución atmosférica. No obstante, el problema no se limita al aire. La contaminación del suelo también se torna crítica, ya que los compuestos resultantes de la combustión de aceites, encabezados por el ácido sulfúrico (H2SO4), ácido nítrico (HNO3) y ácido carbónico (H2CO3), se infiltran en la tierra, alterando su composición y afectando su fertilidad (Cevallos, 2022; Granados et al., 2010). El aceite lubricante provoca infertilidad en el suelo debido al alto contenido de hidrocarburos que contiene. Además, al caer aceite lubricante al suelo, se forma un film en la superficie lo que imposibilita la entrada de oxígeno, convirtiendo al suelo en infértil (Barrera & Velecela, 2015). La generación de compuestos como benceno, naftaleno y fenantreno a partir del aceite lubricante tienen el efecto de deteriorar la estructura terciaria de las proteínas, desnaturalizar enzimas y deshidratar células, lo que resulta en afectaciones para las poblaciones microbianas del suelo (Galindo et al., 2017) En el aire, la contaminación ocurre debido a la evaporación parcial o la incineración no controlada del lubricante. Además, la quema de 5 litros de aceite usado contamina la cantidad de aire que una persona respiraría a lo largo de 3 años (Padilla et al., 2022). Por otro lado, si se quema el aceite usado, ya sea solo o mezclado con combustible, sin un tratamiento y control apropiado, da lugar a significativos problemas de contaminación y emite gases altamente tóxicos. Esto se debe a la presencia en el aceite de compuestos como plomo, cloro, fósforo, azufre, entre otros (Barrera & Velecela, 2015). En el agua, el vertido de aceite genera una capa impermeable entre la atmósfera y la superficie del agua, lo que resulta en una reducción del oxígeno disuelto en el agua. Acciones como verter aceites a través de los sistemas de alcantarillado causan graves daños a las estaciones depuradoras (Observatorio del medio ambiente de Aragón, 2007). Algunas otras consecuencias son mostradas en la Tabla N° 1. Cromo (Cr) Respirar niveles altos de cromo puede producir irritación del revestimiento interno de la nariz, úlceras nasales, secreción nasal y problemas respiratorios, tales como asma, tos, falta de aliento o respiración jadeada. Aluminio (Al) La exposición al aluminio generalmente no es perjudicial, pero la exposición a cantidades altas puede afectarla salud. Algunas personas con enfermedades del riñón almacenan gran cantidad de aluminio en sus cuerpos y pueden desarrollar enfermedades de los huesos o del cerebro que pueden deberse al exceso de aluminio. Nitrobenceno El contacto con poca cantidad de nitrobenceno puede causar leves irritaciones en piel y ojos. Exposiciones repetidas a altas concentraciones pueden llevar a metahemoglobinemia, reduciendo la capacidad de transporte de oxígeno en la sangre. Síntomas como dolor de cabeza, irritabilidad y mareo pueden presentarse. También hay indicios de que la inhalación de altas concentraciones de nitrobenceno puede dañar el hígado. Cobre (Cu) Los niveles altos de cobre pueden ser dañinos. La inhalación de niveles altos de cobre puede producir irritación de la nariz y la garganta. Zinc (Zn) La inhalación de grandes cantidades de polvos o vapores de zinc puede producir una enfermedad de corta duración, llamada fiebre de vapores de metal. Cloro (Cl) La exposición a niveles bajos de cloro puede producir irritación de la nariz, la garganta y los ojos. La exposición a niveles más altos puede producir tos y alteraciones del ritmo respiratorio y daño de los pulmones. Bifenilos Policlorados (PCB) El efecto que se observa más comúnmente en gente expuesta a grandes cantidades de PCB son efectos en la piel como acné o sarpullido. En estudios en trabajadores expuestos se han observado alteraciones en la sangre y la orina que pueden indicar daño al hígado. Nota. Rengifo, 2015 3.4. Estudios relacionados Título del Artículo 1: Biorrecuperación de suelo contaminado por 75,000 ppm de aceite residual automotriz y evaluado con Lactuca sativa como bioindicador Objetivo: Los objetivos de esta investigación fueron; i) bioestimular un suelo contaminado con 75,000 ppm de ARA mediante el uso de detergente,solución mineral, lombricomposta, P. vulgaris como abono verde, peróxido de hidrógeno para reducir el ARA a valores inferiores al máximo permisible de la NOM-138 y ii) demostrar la biorrecuperación del suelo con Latuca sativa. Principales Conclusiones: La investigación se enfocó en la restauración biológica de suelos contaminados con una concentración elevada de 75,000 ppm de aceite residual automotriz, clasificado como peligroso según las normativas ambientales mexicanas. La aplicación de técnicas de bioestimulación, que incluyeron el uso de detergentes, solución mineral, lombricomposta, Phaseolus vulgaris como abono verde y peróxido de hidrógeno, resultó en una reducción significativa de la concentración de aceite residual a niveles tan bajos como 625 ppm en un período de 110 días. Este logro contrasta de manera significativa con el control negativo, donde la disminución natural solo redujo la concentración a 51,440 ppm. La siembra de Lactuca sativa en el suelo tratado evidenció la total ausencia de aceite residual automotriz. En otras palabras, en el suelo restaurado biológicamente, la germinación exitosa de L. sativa indica que la concentración residual de aceite derivada de la bioestimulación secuencial, complementaria y acumulativa se equipara a la que se esperaría en un suelo saludable. Además, la inoculación de A. fumigatus y S. griseus resultó en la conversión de los exudados de la semilla en sustancias promotoras del crecimiento vegetal o fitohormonas, lo que incrementó el porcentaje de germinación en L. sativa. Se registró un aumento significativo en la densidad microbiana aerobia oxidante del aceite residual automotriz, y se restableció el pH del suelo en condiciones óptimas para el desarrollo microbiano. Estos hallazgos destacan la eficacia de las estrategias de bioestimulación como una alternativa viable y sostenible para la recuperación de suelos afectados por residuos de aceites automotrices. DOI o enlace: https://revista.itson.edu.mx/index.php/rlrn/article/view/266/200 Título del Artículo 2: Regeneración De Aceites Lubricantes Usados Que Cumplan La Norma Nte - Inen 2030 En El Ecuador, Empleando El Método De Extracción Con Butanol Y El Método Ácido-Arcilla. Objetivo (no lo menciona explícitamente en el trabajo): Determinar cuál de los métodos de regeneración de aceites lubricantes es el más adecuado para implementar en el Distrito Metropolitano de Quito, siempre y cuando cumpla con las normas NTE INEN 2030. Metodología: - Pesar 10 g de muestra y adicionar 50 mL de KCl 0.1 M de solución extractante (5ml/g de muestra), agitar a 150 rpm por 60 minutos y filtrar, almacenar el sobrenadante a 4°C. - Determinar nitratos en el sobrenadante Actividad 4. Determinación colorimétrica de nitratos (Abs 410 nm) - En un tubo de prueba adicionar 50 uL de muestra, 100 uL de ácido salicílico al 5%, 1000 uL de NaOH 4M, agitar y reposar por 30 min. - Hacer lecturas de absorbancia 410 nm - Hacer 3 repeticiones por cada tratamiento 4.2. Determinación espectrofotométrica de nitratos 4.2.1. Materiales Vasos de precipitado 10 ml, gradillas, tubos de 10 ml, micropipetas de 200, 1000 y 5000 ul 4.2.2. Reactivos Solución stock de nitratos, 50 ml solución de ácido salicílico 5% en ácido sulfúrico concentrado, 50 ml solución de naoh 4m, agua destilada material que deben ser traídas por el estudiante:, marcador, cinta adhesiva de papel 4.2.3. Metodología Actividad 1. Cálculo de la concentración de los tubos estándar - Halle la concentración de cada tubo estándar. Solución stock 50 ppm Actividad 2. Preparación de los tubos de reacción - Siga el protocolo para la preparación de los tubos (Tabla 4) Tabla 4. Protocolo para preparación de tubos V (uL) B St1 St2 St3 St4 St5 St6 Sol stock 50 ppm 2.3 4.6 9.2 13.8 18.4 23 H2Od 50 47.7 45.4 40.8 36.2 31.6 27 Sol. Salicílico 5% 100 100 100 100 100 100 100 NaOH 4M 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 Agitar y reposar 30 min A 410 nm - Reporte las absorbancias de los tubos de reacción. - Con los datos de absorbancia halle el promedio, desviación estándar y coeficiente de variabilidad, elimine valores atípicos. - Grafique la curva de calibración, la tendencia lineal, la ecuación de la recta y el valor de R cuadrado o coeficiente de determinación 4.3. Test de inhibición del crecimiento de algas 4.3.1. Materiales Microscopio, cámara neubauer, espectrofotómetro, sistema de extracción al vacío, balanza analítica, estufa, 18 matraces 150 ml, 3 vasos de 500 ml, 3 probetas de 25 ml, 3 probetas de 100 ml, 18 fiolas de 100 2 ml, micropipetas 1000, 200, 20 ul, papel filtro, 9 placas petri, algodón, gasa, lámpara de luz blanca , guantes, marcador, cinta adhesiva de papel 4.3.2. Reactivos 1 L de inóculo de chlorella sp., 50 ml solución de ácido acético (ph = 4.93), efluente de tclp proveniente de muestra de tierra contaminada con aceite lubricante, agua destilada 4.3.3. Metodología Actividad 1. Diluciones del efluente - Realice diluciones de 50, 25, 12,5 y 6.25% del efluente para un volumen de 75 mL, utilice la solución de ácido acético pH = 4.93, agite por inmersión y rotule. Actividad 2. Cultivo de microalga - Coloque en un matraz de 150 mL, 25 mL del cultivo de Chlrella sp. y 75 mL de agua destilada (mantenga la proporción de 1:3) o efluente diluido, adicione el nutriente Bayfolan (2 mL/L) y agite - Coloque el sistema de aireación y cubra con el tapón - Mida el pH inicial y final en cada tratamiento Condiciones del cultivo - Expuesto a luz blanca continua por los días de tratamiento - Aireado de forma continua - Temperatura = 23 °C - pH = 7.1 – 7.2 - Fase de adaptación 24 h (color verde tenue) - Fase exponencial de 3 a 4 días (color verde oscuro) - Fase estacionaria de 3 a 4 días (color verde oscuro) - Fase muerte (color pardo) - El cultivo se contamina a pH 6.7 y se debe eliminar, pero se mantiene hasta un pH 7.9 Actividad 3. Curva de crecimiento - Es una relación entre la biomasa y el tiempo. El crecimiento y la inhibición del crecimiento se cuantifican a partir de mediciones de la biomasa de algas en función del tiempo. La biomasa de algas se define como el peso seco por volumen - Se puede realizar de diferentes formas: Recuento de células - Agite y extraiga 2 uL del cultivo de cada tratamiento, traspase el volumen en la cámara Neubauer, coloque el cubreobjeto y contabilice el total de células que se encuentra en el extremo superior, el conteo es por columna de arriba hacia abajo, al contabilizar una cuadrícula incluya las células que estén presentes en el límite derecho. - Exprese el conteo en número de células por mililitro Espectrofotómetro - Halle el espectro de absorción del cultivo y la absorbancia con el control - Relacione el número de células por mililitro con la absorbancia del control - Halle la absorbancia de cada tratamiento todos los días, use 1 mL de cada tratamiento - Grafique la curva de crecimiento, relacione la biomasa y el tiempo, la biomasa es el número de células por mililitro. Peso seco - Halle el peso del papel filtro seco - Filtre todo el contenido del matraz Las celdas de amarillo, no tuvieron una correcta aireacion debido a que la bomba no tenia suficiente potencia para oxigenar todos los matraces, por lo tanto esto tambien se convierte en una variable significante para los resultados ya que estas algas requieren de CO2 para su metabolismo. Rey (2021), en su tesis de “Evaluación del Efecto de la Aireación y el Fotoperiodo para la Obtención de Biomasa a Partir de la Microalga Chlorella vulgaris” menciona que el factor aireación influye significativamente en la productividad del proceso de obtención de biomasa a partir de Chlorella vulgaris, a aireaciones mas elevadas, mayor proactividad de biomasa. Tabla 6. Registro de pH para cada tratamiento de algas Por otro lado, en la Tabla 6 vemos que el pH de las muestras no son los óptimos según la guía (7.1 - 7.2). Dondel y Moreno (2020), mencionan que es necesario evitar una reducción del pH ya que eso conlleva a disminuir la actividad fotosintética e inhibir el crecimiento de algas, por lo tanto, es otra variable más que afecta a los resultados. Una regla general en la realización de tests de toxicidad es que el acortamiento del tiempo de duración del test resulta ser interesante para minimizar variabilidades en las condiciones del mismo test tanto para el protocolo de la EPA y OECD (Ramos et al, 1996). Gráfico 3. Recuento de células de algas Según el gráfico 3, obtenido a través de un cálculo mediante conteo y absorbancia se logra una tendencia en la cantidad de algas y concentración de aceite contaminante, se observa mayor cantidad de número de células a mayor contaminación, este comportamiento es antagónico respecto a lo mencionado por Dominique, (2008) donde en su prueba de ecotixicidad de algas con suelos contaminados de biolubricantes y un hidráulico común resultaron ser siempre tóxicos en diferentes niveles. Por otro lado, se conoce que estos comportamientos pueden variar debido al origen de los aceites lubricantes, alguno de pueden presentar Cadmio en su composición. Yushu et al. (2023), en su estudio The metabolic mechanisms of Cd-induced hormesis in photosynthetic microalgae, Chromochloris zofingiensis concluye que bajo una concentración 0.05mg L-1 de Cd+2 estimuló a una mayor proliferación celular, mientras que a dosis mas altas 2.5 mgL-1. 6. RECOMENDACIONES Según el protocolo de OECD 201, se debe tener en cuenta varios factores que puedan cambiar el comportamiento de los test químicos. Uno de ellos es el tamaño suficiente de matraz de vidrio que permita una transferencia de masa suficiente de CO2 a la atmósfera circundante de la solución y tampoco debe haber un riesgo de agotamiento de nutrientes para que asi exista un metabolismo exitoso de las algas. Es muy importante asegurarse de mantener las condiciones ambientales estables y controladas, como la iluminación constante, la temperatura adecuada y una circulación constante de aire para mantener una concentracion de oxígeno adecuado. Una excesiva aireación provocaría una mayor proliferación, afectando el experimento Comprobar el estado de las bombas para evaluar su potencia de aireación, asegurándonos de mantener una concentración adecuada de oxígeno en todos los matraces y así evitar interferencias en el crecimiento de las algas. Aseguramiento de que las algas están en fase de crecimiento exponencial preparando el inóculo 2- 4 días antes del inicio de prueba con las condiciones establecidas en el OECD. La agitación constante del matraz es necesario para mantener a las algas en suspensión y facilitar la transferencia de CO2 de la muestra hacia la fase gaseosa. 7. CONCLUSIONES