Reutilización de aceites de cocina usados en la producción de aceites epoxidados

Abstract

La problemática ambiental y de salud pública generada por el manejo inadecuado de los aceites de cocina usados (ACUs), y los problemas asociados al uso de aceites vegetales de uso alimentario como materia prima de la industria oleoquímica, motivan la investigación sobre la reutilización de los ACUs en aceites epoxidados. En esta tesis de maestría se realizó la caracterización de ACUs generados en la ciudad de Bogotá, y se desarrolló un estudio de alternativas de tratamiento para su adecuación como materia prima oleoquímica. Así mismo, se establecieron las condiciones más favorables para la epoxidación de ACUs y se estableció la viabilidad técnica del proceso. Tras la caracterización de los ACUs se encontró que presentan una alta heterogeneidad en las propiedades fisicoquímicas, específicamente en índice de acidez y de peróxido, contenido de compuestos polares totales, y color. Lo anterior está asociado con las diferentes prácticas de procesamiento utilizadas durante la cocción y/o fritura en los establecimientos estudiados. Sin embargo, los ACUs presentan índices de yodo entre 72 y 119 gI2/100g ACU, lo que permite su reutilización en la producción de aceites epoxidados. Los tratamientos de desgomado y blanqueo del aceite se realizaron utilizando adsorción, y extracción con solventes y agentes blanqueadores. Se encontró que la alternativa más eficiente para el desgomado y el blanqueo es la utilización de peróxido de hidrógeno. Con este agente se logra la reducción del color (74.2 %) y remoción los sólidos hidratables (1.2 %) en la misma etapa. Posteriormente se determinaron las mejores condiciones para obtener aceite epoxidado con contenido de oxírano de 3.2%, logrando conversiones alrededor del 60% de las insaturaciones en el ACU. Finalmente, se desarrolló una propuesta del proceso para la producción de aceites epoxidados a partir de ACUs, involucrando las etapas de pretratamiento del aceite, epoxidación y purificación del ACU epoxidado.

Abstract: The environmental and health problems generated by the inadequate disposal of used cooking oils (UCOs), together with the social problems of using edible oils as feedstock in oleochemical industry, are main drivers that boosting their reuse and valorization. In this direction, this work explores the valorization of UCOs by transformation into epoxidized oils. In this work, UCOs generated in the city of Bogota were collected, characterized and treated to turn them into oleochemical raw materials for the epoxidation process. Likewise, the most favorable conditions for the epoxidation of UCOs were studied to establish the technical viability of the process. The characterization of UCOs shows a high heterogeneity in the physicochemical properties, specifically in the acid value, peroxide value, total polar compounds, and color. The high variability of the evaluated properties is a consequence of the different operating conditions used during cooking and frying of foods, the origin of the vegetable oil, the different cooking practices at the different types of restaurants, and the different processes foods. Despite the heterogeneity, UCOs have iodine values between 72 and 119g I2/100g UCO, which allows their reuse in the production of epoxidized oils. Degumming and bleaching pretreatments were carried out on the collected UCOs, using adsorption, solvents extraction, and chemical bleaching. It was found that the most efficient alternative for degumming and bleaching is the treatment with hydrogen peroxide. With this agent it was possible to obtain, simultaneously, good color reduction (74.2%) and high hydratable solids (1.2%) removal. Subsequently, the best epoxidation conditions were determined, allowing to obtain 60% conversion, and a product with an oxirane oxygen content of 3.2%. Finally, a process proposal for the production of epoxidized oils from UCOs was developed involving UCOS pretreatment and epoxidation, along with the final product purification.