Lubricantes vegetales - Noria Latín América

Cuando se trata de la producción de lubricantes, los aceites vegetales no se crean todos por igual. Los aceites vegetales más utilizados son la colza (un pariente de la canola norteamericana), la soja/soya y el girasol. Cada aceite vegetal es una criatura en sí misma. Tiene que entender cómo hacer que cada uno haga lo que quiere que haga.

La colza, una semilla ampliamente cultivada en Europa, es el principal tipo de aceite vegetal utilizado para los lubricantes en el mercado europeo. En respuesta a los primeros mandatos ambientales aplicados por algunos países europeos —Alemania y la región alpina en particular—, años de investigación se han centrado en el desarrollo de las características de desempeño del aceite de colza. Como resultado, este aceite también ha hecho el mayor camino en el mercado de América del Norte, que poco a poco está surgiendo. Frost & Sullivan estima que, del aceite vegetal utilizado para la producción de lubricantes en los Estados Unidos, el 85 por ciento es aceite de canola y 15 por ciento de soja y otros aceites como el girasol.

La producción nacional estadounidense de colza es pequeña. La soja, por otro lado, se produce en abundancia. Si los lubricantes a base de soja pudieran capturar apenas el diez por ciento del mercado de aceites industriales, por ejemplo, se utilizarían 110 millones de galones adicionales de aceite de soja (alrededor del 5 por ciento de la producción actual), una demanda creciente y potencialmente precios. Los investigadores también continúan experimentando con cultivos como cártamo y ricino.

Las ventajas de los aceites vegetales

Los aceites vegetales tienen diversas cualidades inherentes que les dan ventajas sobre los aceites minerales. Debido a que los aceites vegetales se derivan de un recurso renovable, su uso evita la contaminación asociada con la extracción y re nación de petróleo. A diferencia de los aceites minerales, que pueden persistir en el medio ambiente durante años, los aceites vegetales son fácilmente biodegradables. También son de baja toxicidad y no dañan los organismos acuáticos y la vegetación circundante. Estas cualidades son particularmente importantes para los lubricantes utilizados en áreas ambientalmente sensibles como los ecosistemas marinos y para aquellos con un alto potencial de perderse en el medio ambiente circundante.

Desde el punto de vista de la seguridad de los trabajadores, los lubricantes vegetales son más atractivos que sus homólogos de petróleo debido a su relativa baja toxicidad, alto punto de in amación y bajas emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COV, por sus siglas en inglés).

Los aceites vegetales también ofrecen una serie de ventajas de desempeño. Tienen un índice de viscosidad naturalmente alto y por lo tanto no se adelgazan tan fácilmente como los aceites minerales en temperaturas cálidas, lo que permite a algunos lubricantes una vida más larga. Los aceites vegetales poseen una lubricidad natural superior, la capacidad de reducir la fricción, lo que se traduce en menos desgaste del equipo.

Además de sus ventajas físicas, los lubricantes vegetales tienen un gran potencial para el desarrollo económico rural. Los agricultores podrían beneficiarse no sólo del aumento de la demanda de aceites vegetales, sino también, y más significativamente, de la propiedad colectiva de una empresa que fabrica productos de valor añadido.

Problemas de desempeño

Junto con las ventajas, tradicionalmente ha habido una serie de preocupaciones técnicas con el desempeño de los lubricantes a base de aceite vegetal. Los dos problemas principales son las limitaciones de temperatura operativas y la inestabilidad oxidativa. En climas fríos, los aceites vegetales tienen la tendencia a solidificarse más fácilmente que los aceites minerales, teniendo un punto de fluidez más alto (la temperatura a la que todavía el lubricante aún puede fluir). En condiciones de calor extremo, están sujetos a oxidación, una reacción química que hace que el aceite se descomponga, lo que reduce su capacidad de funcionamiento.

Para abordar estas preocupaciones, los investigadores han desarrollado una serie de lubricantes de base vegetal que cumplen o superan las expectativas de desempeño de los lubricantes minerales. Los enfoques actuales incluyen la reformulación de aditivos, la modificación química del aceite base vegetal y la modificación genética del cultivo de semillas oleaginosas.

Reformulación de aditivos

Un lubricante consiste en un aceite base (generalmente entre 70 a 99 por ciento) y un paquete de aditivos diseñado para mejorar características de desempeño como la estabilidad oxidativa, punto de fluidez e índice de viscosidad. En el pasado, se suponía que los aditivos diseñados para lubricantes a bases de aceite mineral funcionaban de manera similar cuando se utilizan con aceites vegetales. Esto condujo a la producción de lubricantes vegetales técnicamente inferiores. Muchas de las opiniones negativas de la industria sobre los lubricantes vegetales provienen de estos primeros productos. Más recientemente, las empresas han comenzado a reformular y/o diseñar aditivos específicamente para aceites vegetales con resultados exitosos.

Algunas empresas utilizan aditivos derivados de fuentes petroquímicas. Otras empresas han desarrollado paquetes aditivos puramente vegetales. GEMTEK, que produce una línea completa de lubricantes para aplicaciones a toda pérdida y fluidos hidráulicos, utiliza telómeros de aceite de semillas vegetales, otros ésteres de semillas y sustancias cerosas rarificadas como aditivos. Badger Oil (Spooner, Wisconsin), una empresa que todavía está en fase de desarrollo ha licenciado una tecnología patentada de la empresa alemana TESSOL GmbH que también produce aditivos a partir de fuentes vegetales.

Modificación química del aceite base

Varias tecnologías patentadas y patentadas se basan en este enfoque. El programa de Lubricantes Industriales Basados en Agricultura de la Universidad del Norte de Iowa utiliza hidrogenación y otros procesos químicos para aumentar la estabilidad oxidativa del aceite de soja. Lubricantes de este tipo son comercializados por West Central Cooperative. A través de una tecnología patentada llamada XBO (abreviatura de aceite base experimental), Terresolve Technologies modifica químicamente los aceites de soja y canola para producir fluidos hidráulicos y aceites de motor de dos tiempos.

Modificación genética

Ciertos aceites como la soja, que en su forma cruda pueden no poseer rasgos ideales para la producción de lubricantes (el aceite de soja crudo es uno de los aceites vegetales menos estables oxidativamente) son objeto de investigación dirigida a mejorar y/o añadir rasgos favorables a través de la modificación genética. Los defensores dicen que, además de hacer que el aceite sea más utilizable para aplicaciones de lubricantes, la modificación puede reducir la necesidad de aditivos adicionales y/o pasos de fabricación. Una variedad de soja de alto contenido oleico, originalmente modificada para fines alimentarios, ya está en uso por algunas empresas para la producción de lubricantes. También se utiliza aceite de canola de alto contenido oleico. Los investigadores están explorando nuevas modificaciones específicamente para la producción de lubricantes.

Sin embargo, hay opiniones divergentes sobre este enfoque. La preocupación pública por los efectos ambientales y para la salud humana de la modificación genética ha hecho que algunos vean la cuestión con cautela. Kim Kristo , presidente de GEMTEK, no cree que los aceites modificados genéticamente sean necesarios para alcanzar los objetivos de alto desempeño de la empresa para los lubricantes. Para mejorar los rasgos de desempeño, GEMTEK voltea hacia su paquete de aditivos vegetales y utiliza un aceite de soja extraído mecánicamente, que es más altamente clarificado y oxidativamente estable que el aceite extraído químicamente.

Costo

El costo varía según la aplicación específica, pero en general los lubricantes vegetales son de 2 a 2.5 veces más caros que los aceites minerales, y la mitad que los lubricantes sintéticos. La diferencia de precios entre los lubricantes vegetales y los aceites minerales es atribuible tanto al mayor costo de la materia prima de los aceites base vegetales como a los aditivos más costosos. Según Mark Miller, CEO de Terresolve, los aceites base vegetales están en el rango de USD $1.90 a USD $2.30 por galón (aceite de soja en el extremo inferior en los Estados Unidos y canola en el más alto), mientras que los aceites base de petróleo cuestan USD $1.20 a USD $1.40 por galón. Los aditivos que Terresolve utiliza con aceites vegetales son aproximadamente cinco veces el costo de los utilizados para lubricantes a base de petróleo.

Para comparar los costos de los fluidos hidráulicos: los fluidos biodegradables sintéticos están en el rango de USD $25-35 por galón; los fluidos a base de vegetales tienen un promedio de USD $13 por galón; y los fluidos minerales de alta calidad cuestan USD $7-8 por galón. Otros productos a base de aceite vegetal, como los aceites para lubricar los flancos de las vías de ferrocarril y los aceites de corte, se acercan mucho más en precio a los lubricantes de base mineral.

El precio de compra, sin embargo, no es una medida exacta del costo total. Debido a que los lubricantes a base de aceite vegetal se evaporan menos rápidamente y se adhieren mejor a las superficies metálicas, los usuarios finales a menudo utilizan menos producto por aplicación. Otros beneficios de costos asociados con los aceites vegetales pueden incluir reducciones en las sanciones ambientales y de seguridad en el caso de derrames, desgaste de componentes y costos de mantenimiento y tarifas de eliminación o disposición. Como es el caso de muchos productos de base vegetal, una vez que se consideran factores como stos, los lubricantes de base vegetal parecen ser competitivos en costo con los aceites elaborados a partir del petróleo.

Usos de los lubricantes

La mayoría de las empresas que fabrican lubricantes vegetales se han centrado principalmente en aceites industriales. Dentro de esta categoría, ciertas aplicaciones son más adecuadas para lubricantes vegetales, incluyendo, entre otros, lubricantes a toda pérdida y fluidos hidráulicos.

Lubricantes a toda pérdida

Los lubricantes a toda pérdida son aquellos que se pierden directamente en el medio ambiente durante el uso. Las aplicaciones específicas incluyen aceites de motor de dos tiempos, aceites de barra y cadena de motosierra, aceites y grasas de las vías del ferrocarril, aceites de goteo, lubricantes para cables, supresores de polvo y lubricantes marinos. Debido a que estos tipos de lubricantes representan un daño inmediato al medio ambiente circundante, hay una presión regulatoria cada vez mayor para buscar alternativas biodegradables y menos tóxicas. Muchos países de Europa ya necesitan lubricantes biodegradables para utilizarse en aplicaciones específicas.

El aceite de motor de dos tiempos, por ejemplo, se utiliza en equipos como máquinas cortadoras de césped, barcos, motos acuáticas y algunas motocicletas. A medida que el motor funciona, el aceite no quemado o parcialmente quemado se libera directamente al medio ambiente, enviando columnas de humo al aire y formando un brillo aceitoso en el agua. En el caso de los motores de embarcaciones y motos acuáticas, los aceites minerales contaminan el agua y dañan la vida acuática. Las cortadoras de césped liberan aceite que puede matar la vegetación circundante, causando manchas color marrón y requiriendo una costosa remediación. Las alternativas a base de aceite vegetal no representan estas amenazas para el medio ambiente: reducen significativamente las emisiones de los equipos, y el fluido que se libera se biodegrada fácilmente y es de baja toxicidad. Además, los fabricantes de aceites para motores de dos tiempos a base de aceite vegetal apuntan a un aumento de la vida útil del motor. Los aceites de barra y cadena de motosierra son otro ejemplo de un lubricante a toda pérdida. En el proceso de uso de la motosierra, estos lubricantes son salpicados por la máquina. Los aceites minerales utilizados en esta aplicación contaminan el entorno circundante y crean un riesgo para la salud humana. Los aceites vegetales son mucho más seguros, tanto para los trabajadores como para el medio ambiente.

Fluidos hidráulicos

Varias empresas ofrecen fluidos hidráulicos a base de aceite vegetal. Aunque no son lubricantes a toda pérdida, los fluidos hidráulicos se han clasificado como lubricantes de “pérdida de alto riesgo”, se utilizan en grandes volúmenes en equipos que son susceptibles a derrames. Una vez más, los fluidos hidráulicos a base de aceite vegetal son mucho menos peligrosos para el medio ambiente e implican menos gastos durante la limpieza.

En 1996, un costoso derrame de petróleo hidráulico de 25 galones de una barredora de calles llevó a Sandia National Laboratories (SNL, Albuquerque, Nuevo México) a buscar alternativas. SNL inició un programa piloto para probar un fluido hidráulico a base de soja. El producto, BioSoy (desarrollado por el programa ABIL de la UNI y comercializado por West Central Cooperative), fue probado en 20 máquinas hidráulicas móviles, incluyendo barredoras, camiones de garaje, montacargas, motoniveladoras, cargadores frontales, perforadoras de suelo y otras. SNL ahora utiliza BioSoy en todos los equipos hidráulicos de su flota.

Por razones similares, Johnson & Johnson ha convertido en una política de la compañía mundial el uso de un fluido hidráulico a base de canola (hecho por HydroSafe Oil Division de East Lansing, Michigan) en sus ascensores hidráulicos.

Lubricantes automotrices

El aceite de motor automotriz presenta una gran oportunidad de mercado, pero los exigentes requisitos de desempeño y el bajo precio de las alternativas minerales hacen de este un mercado difícil de penetrar. Dos empresas, sin embargo, están vendiendo aceites base vegetal para motores automotrices. Agro Management Group (AMG) deriva su producto (llamado AMG2000) de canola, soja y varios otros aceites vegetales, y Renewable Lubricants, Inc. (RLI) utiliza aceites de canola, girasol, soja y maíz. En las pruebas de campo realizadas por AMG y el Servicio Postal de los Estados Unidos en Michigan, AMG2000 funcionó tan bien como el aceite de motor convencional y tuvo las ventajas añadidas de emitir signi cativamente menos emisiones tóxicas al aire y lograr una mayor e ciencia de combustible.

Otro lubricante automotriz extremadamente exitoso que contiene materiales vegetales es Lubegard de International Lubricant Inc. (ILI)TM suplemento de fluido de transmisión automática, disponible a través de tiendas automotrices NAPA. Aunque ILI produce una línea completa de lubricantes de base vegetal (incluyendo lubricantes a toda pérdida, fluidos hidráulicos y otros), el 90 por ciento de las ventas de la compañía provienen de LubegardTM. LubegardTM se basa en la tecnología de éster de cera líquida, una tecnología que une el ácido graso del aceite de colza erúcica con alcohol para formar una cera líquida lineal. Esta sustancia es similar al aceite de ballena utilizado como aditivo de transmisión hasta 1972 y es mejor en protección contra el desgaste y otras características de desempeño.

La aceptación generalizada de lubricantes automotrices de base vegetal depende, en cierta medida, del tema de la certificación. Actualmente, los fabricantes de motores automotrices requieren que los aceites de motor cumplan con los estándares establecidos por el Instituto Americano del Petróleo (API, por sus siglas en inglés). Este es un costoso proceso que implica metodologías de prueba que se han desarrollado durante el último siglo para lubricantes derivados del petróleo. La industria está dividida sobre este tema. Mark Miller, de Terresolve, cree que cada lubricante a base de aceite vegetal debe cumplir con los mismos protocolos de prueba que los lubricantes minerales. Considera que el establecimiento de normas separadas para los aceites vegetales va en detrimento de la industria de lubricantes vegetales. AMG, por otro lado, está tratando de establecer un nuevo protocolo de pruebas para el aceite de motor a base de aceite vegetal con la ayuda de Savant Inc., un laboratorio de pruebas independiente que ha desarrollado métodos de prueba para la API y la Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM, por sus siglas en inglés). Un representante de la industria llama a los aceites vegetales una “ciencia completamente diferente”: y de hecho los lubricantes a base de aceite vegetal tienen características de desempeño que no se incorporan al protocolo de pruebas de petróleo actual.

Política: La clave del éxito

Se dice que Europa está al menos diez años por delante de los Estados Unidos en términos de ventas y aceptación de lubricantes de base vegetal, y muchos lo atribuyen directamente a la legislación. Aunque actualmente no existe una legislación a escala europea que aborde el uso de lubricantes, algunos países han tomado la iniciativa en la obligación de usar biolubricantes (lubricantes a base de aceite vegetal, así como algunos sintéticos) en lugar de aceites minerales. Según Frost & Sullivan, los principales biolubricantes vendidos en el mercado europeo son, por orden de cuota de mercado: fluidos hidráulicos (67 por ciento), aceites de motosierras (14 por ciento), aceites especializados (12 por ciento, incluidos aceites para engranajes, aceites de motor de dos tiempos y aceites de corte) y agentes de desmoldado de hormigón (7 por ciento).

Alemania posee la mayor parte del mercado de biolubricantes en Europa, con un 45 por ciento. De los biolubricantes que se venden allí, el 70 por ciento se basan en aceite de colza. (3). La fuerte política medioambiental del país ha prohibido en gran medida el uso de aceites minerales en lubricantes para motosierras y en vías navegables interiores. Suiza impuso las primeras regulaciones para los aceites biodegradables de motor de dos tiempos en los lagos. (4). Austria cuenta con una política que inhibe el uso de aceites de motosierras a base de petróleo. Tanto Portugal como Bélgica exigen el uso de lubricantes biodegradables en motores fuera de borda (5).

El etiquetado ecológico de los lubricantes es común en toda Europa. Algunos ejemplos son la etiqueta ecológica Blue Angel de Alemania. La etiqueta Nordic Swan de los países escandinavos también promueve aceites lubricantes amigables con el medio ambiente, otorgando créditos a productos derivados de recursos renovables. En el caso del aceite de cadenas, aceites desmoldantes y los fluidos de corte de metal, solo los productos basados en recursos renovables calificarán. El Programa de Environmental Choice de Canadá también incluye lubricantes y tiene una categoría separada para lubricantes sintéticos y a base de aceite vegetal. El programa Green Seal de los Estados Unidos en este momento no incluye criterios para lubricantes.

La política regulatoria gubernamental de Estados Unidos se ha quedado atrás de la europea. No existen regulaciones federales específicamente relacionadas con la producción y el uso de lubricantes biodegradables en lugar de aceites minerales. Aunque existen un puñado de ordenanzas estatales y regionales que pueden desalentar el uso de lubricantes minerales, particularmente en aplicaciones marinas, las regulaciones no son consistentes, ni son ampliamente obligatorias o aplicadas (6). Los reglamentos relativos a los derrames de petróleo y la remediación también varían y se aplican de manera inconsistente. Sin embargo, se ha explorado un tipo diferente de iniciativa de política en los Estados Unidos.

El presidente Clinton firmó varias órdenes ejecutivas que exigían ampliar la producción y el uso de productos de base biológica, incluidos los lubricantes. Las órdenes ejecutivas tienen por objeto aumentar la contratación gubernamental de estos productos y proporcionar asistencia financiera adicional para su desarrollo. Muchos esperan que el aumento de las adquisiciones federales permita a las empresas de lubricantes vegetales pasar con mayor éxito al mercado de consumo.

A nivel estatal, Iowa y Michigan han implementado políticas similares. En lugar de restringir el uso de lubricantes de base mineral, estos estados, reconociendo el valor de los productos derivados de recursos renovables, han aplicado mandatos de adquisición de lubricantes vegetales. Iowa Senate File 2249 alienta a las agencias estatales a usar lubricantes a base de soja. La Resolución 34 concurrente de Michigan House exige el uso de aceite de motor a base de aceite vegetal. Si bien este tipo de políticas no son vinculantes, los partidarios dicen que son valiosas como primer paso para hacer que los consumidores sean más conscientes de las alternativas de base vegetal disponibles y para establecer resultados sobre el terreno para el desempeño del producto.

Lubricantes vegetales: El futuro

Aunque la industria de lubricantes vegetales es joven, particularmente en América del Norte, ha progresado mucho en los últimos cinco años. Los preconceptos negativos asociados con tecnologías anteriores y menos desarrolladas se están poniendo gradualmente en reposo a medida que la industria demuestra que los lubricantes vegetales cumplen y exceden el desempeño de las alternativas de base mineral. Mediante la colaboración continua con fabricantes de equipos, usuarios finales y otros fabricantes de lubricantes, la industria puede garantizar que las normas de desempeño y los protocolos de prueba no pongan los lubricantes a base de aceite vegetal en una desventaja injusta. Las normas para los atributos ambientales, como la biodegradabilidad y la toxicidad, deben establecerse claramente e incorporarse a la corriente principal, tanto en términos de expectativas de los consumidores como de medidas reglamentarias. Debe aplicarse una política gubernamental que premia la gama de beneficios que ofrecen los lubricantes vegetales.

Idealmente, los fabricantes, los políticos y otros involucrados en la construcción del mercado de lubricantes vegetales fomentarán la participación de los agricultores. A medida que se desarrollen los involucrados en la fabricación de lubricantes vegetales, las comunidades rurales cosecharán los beneficios relacionados.

NOTAS

National Petrochemical Refiners Association
Las citas en donde se menciona a Frost & Sullivan se tomaron de dos reportes, U.S. Biodegradable Lubricant Markets (1999) y European Biolubricant Markets (2000).
Frost & Sullivan, 1999 figures
A. Igartua, “Vegetable Oils: Lifecycle of seed obtention and production, behavior during use, biodegradability and toxicity, recycling,” disponible en http://www.dainet.de/fnr/ctvo/lubricants/Igartua. doc
Frost & Sullivan
Comunicación personal con Jim Martin, gerente de Desarrollo de Mercado en Omni Tech International.

Noria Corporation. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América.