Asfaltos A Partir De Crudo De Desecho

ELABORACION DE ASFALTOS A PARTIR DE CRUDO DE DESECHO Manuel Arias., PhD PROTOTEK CIA. LTD.

Dirección:

Av. América 4327 P.O. Box 17-031612 Quito – Ecuador

E-Mail:

[email protected]

Hoja de Vida: Nombre:

Manuel Arias Basantes

Titulos:

Ingeniero Químico de la Universidad Central del Ecuador. Dipl.-Ing. de la Universidad Técnica de Viena, Austria, en la especialidad de Física Técnica. Ph.D en Ciencias Técnicas de la Universidad Técnica de Viena, Austria, en la especialidad de Física de Superficies.

Postgrado:

Cursos de Postgrado en las Universidades de Paris y Toulouse en Francia y en el Centro Internacional de Física Teórica en Italia.

Cargos:

Gerente Técnico de la empresa Prototek. Consultor Internacional en Energía y Medio Ambiente

ANTECEDENTES En varios paises de latinoamérica existen piscinas de petróleo o crudo de desecho proveniente de la explotación e industrialización del petróleo. Los procesos comunmente utilizados para reutilizar éste petróleo producen grandes cantidades de desechos, por lo cual se requieren tratamientos adicionales para un tratamiento completo. El crudo de desecho es un material cuyo valor económico es nulo o negativo, el cual además causa graves daños al medio ambiente y a la salud humana. Los procesos para tratamiento de los desechos de petróleo deben eliminar en forma definitiva el foco contaminante y obtener, en lo posible, productos que tengan un valor económico positivo.

TECNOLOGIAS PARA REUTILIZACION DEL CRUDO DE DESECHO Los principales procesos que pueden aplicarse para eliminar o reutilizar el crudo de desecho son: • • •

Incineración; Recuperación; Asfaltos.

Del análisis de las propiedades físico – químicas (Cuadro #1) se deduce que el crudo no puede ser utilizado directamente para algún proceso de los indicados anteriormente; por lo cual es necesario acondicionar el crudo para que pueda ser reutilizado. Del Cuadro #2 se observa que, debido al alto contenido de agua no es posible utilizar éste crudo directamente para incineración, ya que a temperaturas superiores a 80°C el crudo con agua se convierte en mezcla explosiva. Asi mismo, el retirar dicha agua con adición de energía, con procesos, por ejemplo de destilación se descarta de plano por ser impracticables (es una refinería de petróleo) y a toda vista totalmente anti-económico. La práctica más común que se practica es introducir este crudo en el oleoducto diluyéndolo con diesel y mezclándolo con el petróleo normal. Para esto se debe incrementar los grados API hasta más de 22, reducir el agua y los sólidos a valores inferiores al 2%. De los análisis también se observa que el crudo de desecho es de mala calidad, ya que tiene bajo contenido de asfaltenos y alto contenido de parafinas. Por lo anterior se puede deducir que la práctica de mezclar el crudo de desecho con el petróleo normal lo que hace es degradar la calidad del petróleo normal y producir gran cantidad de desechos adicionales. En el Cuadro #2 se observan las características Técnicas, Económicas y Ambientales de las diferentes tecnologías para reutilización del crudo. Del Cuadro #2 se deduce que la tecnología más viable es la que convierte el crudo de desecho en materia prima para la elaboración de asfaltos. Esto sería factible si se resuelven los problemas técnicos indicados.

CUADRO #1 PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS DEL ASFALTO Y DEL CRUDO DE DESECHO

ASFALTO

CRUDO DE DESECHO

GRAVEDAD API

16

11

PENETRACION ( 1/10 mm )

80

N/A

VISCOSIDAD a 100 °C ( cts )

170

30

PARAFINAS ( % vol. )

2

15

ASFALTENOS ( % )

25

10

RELACION C/H

0,80

0,44

AGUA POR DESTILACION ( % vol. )

0,20

30

BSW ( % vol. )

0,20

30

40

20

PARAMETRO ,

PODER CALORICO ( KJ/Kg )

CUADRO #2 TECNOLOGIAS PARA REUTILIZACION DEL CRUDO DE DESECHO CARACTERISTICAS PROCESO RESTRICCIONES TECNICAS

IMPACTO ECONOMICO

IMPACTO AMBIENTAL GENERACION DE GASES TOXICOS

BAJO PODER CALORICO INCINERACION REQUIERE PROCESOS PARA: - ELIMINACION DE AGUA Y SOLIDOS; - DISMINUCION DE LA VISCOSIDAD

PRODUCE RESIDUOS COSTO ALTO TRATAMIENTO ADICIONAL

USO DE EQUIPO ESPECIAL.

BAJO API ALTA CANTIDAD DE RESIDUOS REQUIERE PROCESOS PARA: RECUPERACION - ELIMINACION DE AGUA Y SOLIDOS; - DISMINUCION DE LA VISCOSIDAD

COSTO ALTO

TRATAMIENTO ADICIONAL

USO DE EQUIPO ESPECIAL.

ASFALTOS

BAJA CONCENTRACION DE ASFALTENOS REQUIERE PROCESOS PARA: - NEUTRALIZACION DE PARAFINAS Y AGUA

COSTO MODERADO

NO GENERA RESIDUOS LIXIVIADOS NO TOXICOS NINGUN TRATAMIENTO ADICIONAL.

- INCREMENTO DE LA VISCOSIDAD USO DE PLANTAS DE ASFALTO CONVENCIONALES

TECNOLOGIA ECOASPHALT Nuestra empresa ha desarrollado y patentado una tecnología, denominada ECOASPHALT®, para utilizar el crudo de desecho como materia prima para la elaboración de asfaltos de buena calidad. Descripción de la Tecnologia: La tecnología ECOASPHALT® consiste en tratamientos físicos y químicos que acondicionan el crudo de desecho para que pueda ser utilizado como asfalto. Luego del proceso de acondicionamiento y de mezclarlo con los agregados, el asfalto obtenido es de buena calidad y cumple con todas las exigencias que requiere este tipo de material. La tecnología ECOASPHALT® es un proceso único y altamente eficiente. Los productos utilizados en el proceso de acondicionamiento son una mezcla de minerales naturales que actúan sinergéticamente con el objeto de inmovilizar los componentes tóxicos contenidos en el crudo de desecho e incrementar la adhesión y cohesión del asfalto final. La inmovilización o encapsulamiento de los materiales tóxicos se realiza por medio de mecanismos de adsorción selectiva e intercambio iónico. La adsorción selectiva es de tipo químico y físico. La adsorción química tiene entalpias de enlace cercanas a 200 MJ/Mol y se realiza por medio de enlaces aniónicos y de coordinación, así como por enlaces catión-dipolo. Estos enlaces son prácticamente irreversibles y pueden soportar presiones de hasta 1.45 MLb/Pulg2. La adhesión y cohesión se basan en la formación de grupos funcionales de superficie y se llevan a cabo por medio de mecanismos que incluyen: • • • •

Fuerzas de Madelung; Fuerzas intermoleculares; Fuerzas químicas; y Enlaces de coordinación.

El conocimiento de las características, y el manejo apropiado de estos mecanismos da como resultado una optima cohesión y adhesión entre los diferentes componentes del asfalto.

PRUEBAS DE LABORATORIO Para medir la eficiencia de los procesos se han efectuado pruebas de laboratorio, según procedimientos y normas de THE ASPHALT INSTITUTE, ASTM, ANS y EPA. Las pruebas realizadas son las siguientes: • • • •

Prueba Marshall : ASTM D1559 Adhesión: ASTM D3625 Lixiviados por inmersión : ANS – 16.1 Parafinas: DIN 12606-1

Las probetas fueron preparadas con crudo con ECOASPHALT® y con asfalto de refinería mezclado en diferentes proporciones. En las Figuras #1 y 2 se muestran algunos resultados de las pruebas de laboratorio realizadas.

De los resultados de las pruebas se deduce que: •

El cemento asfáltico elaborado en base al 100% de crudo de desecho con ECOASPHALT® está dentro de los rangos de estabilidad y flujo que se requiere para éste tipo de materiales.

•

Si se agrega al asfalto de refinería crudo con ECOASPHALT® hasta en un 25%, el cemento asfáltico obtenido es de mejor calidad. Este cemento asfáltico posee mayor estabilidad y es más compacto que el que se obtiene solamente con el asfalto de refinería.

•

El cemento asfáltico con concentraciones de crudo con ECOASPHALT® mayor al 25% pueden ser utilizados eventualmente para tráfico ligero. Preferiblemente estos asfaltos pueden ser usados para diferentes aplicaciones como: control de erosión del suelo, impermeabilización, canchas deportivas, caminos vecinales, etc.

•

Los lixiviados no presentan componentes tóxicos como hidrocarburos y metales pesados.

•

En las pruebas de deslizamiento y durabilidad (lluvia, ciclos térmicos, uso) se observa que las muestras que contienen hasta el 50% de ECOASPHALT® presentan resultados similares a las del asfalto obtenido en refinería.

•

La gran capacidad de encapsulamiento que posee esta tecnología permite que se pueda incorporar en el asfalto otros materiales de desecho como: aceites usados, residuos de refinación de petróleo, residuos de los tanques “slop”, lodos de tratamientos de aguas, etc.

BENEFICIOS La tecnología ECOASPHALT® : •

Neutraliza y suprime los efectos negativos de la humedad y de las parafinas contenidas en el crudo de desecho;

•

No permite la emigración hacia el medio ambiente de los productos tóxicos del crudo o de materiales incorporados en el cemento asfáltico;

•

Incrementa la impermeabilidad del pavimento;

•

Mejora la adhesión y la cohesión de los diferentes componentes;

•

Incrementa la estabilidad y la rigidéz del pavimento convencional; y

•

Utiliza para el tratamiento equipos móviles y plantas de asfalto convencionales.

CUADRO # 3 EXTENSION DE LA CARPETA ASFALTICA Area de carpeta asfáltica de 6,5 cm de espesor

CRUDO CON ECOASPHALT

VOLUMEN DE CRUDO DE DESECHO (m3)

50%

100%

100

12.000 m2

6.000 m2

1.000

120.000 m2

60.000 m2

REFERENCIAS ARBIT. Sicheres Arbeiten mit Bitumen. 2001. Arias M. Patente Ecuador SP-01-4124. The Asphalt Institute. The Asphalt Handbook. 1980. N. N. Umweltschonung durch niedrigere Aspahltmischgut-Temperaturen. Asphalt 2/2000.