La calidad y propiedades del aceite empleado y el biodiesel producido se evaluaron mediante pruebas fisicoquímicas basadas en normas AOAC, ASTM y NTC señaladas a continuación:

La evaluación de la viscosidad se realizó mediante el método de prueba estándar para la viscosidad cinemática de líquidos transparentes y opacos (ASTM-D445). La gravedad API se determinó empleando un densímetro automático DMA 4500M (ASTM-D4052). El índice de cetano se halló según la norma ASTM-D4737-10, el índice de cetano se calculó por medio de una ecuación de 4 variables proporcionando un medio para estimar el número de cetano.

El contenido de agua se basó en la norma ASTM-D4377 y ASTM-D1533, se midió en un equipo 870KF Titrino plus y 899 Coulometer, respectivamente. La Temperatura del Punto de inflamación es una medida de la tendencia de un producto para formar una mezcla inflamable con aire bajo las condiciones controladas, empleando el equipo pensky martens copa cerrada según la ASTM-D93 método A. Finalmente, la oxidación se evaluó con base en la norma ASTM-D130.

El índice de yodo se determinó de acuerdo con la norma A.O.A.C.920.159, empleando reactivo de Wijs, en tanto que el índice de peróxidos según la metodología de la AOAC-965.33, valorando la solución de tiosulfato de sodio 0,01 N.

Para la espectroscopia UV-VIS se empleó el espectrofotómetro Genesys-10S con celdas de cuarzo, como muestra madre se empleó el biodiesel puro para determinar la longitud de onda de mayor absorbancia. Por su parte, el índice de acidez se evaluó siguiendo el procedimiento de la NTC-218, con etanol en caliente y la densidad fue evaluada empleando un picnómetro de Gay-Lussac según la NTC-336.

Una vez caracterizado el aceite empleado como materia prima, se procedió a la producción de biodiesel; mediante norma EN14103 se determinaron los metilésteres de ácidos grasos (FAME) y la conversión en esteres metílicos, obteniéndose un rendimiento del 59,72 %, quedando en el biodiesel una concentración elevada (40,28 %) de triglicéridos propios del aceite que no reaccionaron como se muestra en la figura 1 y posibles trazas de metanol residual, glicerina libre y total que no fueron cuantificadas.

De acuerdo con los resultados obtenidos (Cuadro 2) se observa que, según la gravedad API (23 °API), el biodiesel obtenido se clasifica como crudo medio, el cual tienen un rango de densidad de 0,87 a 0,92 g/cm3, lo cual concuerda con la densidad obtenida, Por su parte, el punto de inflamación, que es la medida de temperatura a la cual el combustible comenzará a quemarse en contacto con una fuente de calor y, que por tanto, es un parámetro importante para la seguridad, transporte y almacenamiento, se encuentra en 63,5 °C superior al diésel fósil (52 °C) según el Ministerio De Minas Y Energía Y Ministerio De Ambiente Y Desarrollo Sostenible (Colombia, 2021), lo que significa que el biodiesel de Sasha inchi se podría almacenar en mezcla con el diésel, no obstante, el biodiesel de palma registra temperatura de inflamación superior a 120 °C (Colombia, 2021).

Por otro lado, una combustión de calidad ocurre con una ignición rápida seguida de un quemado total y uniforme del carburante, para ello se requiere un número de cetano de 43 para el diésel, sin embargo, el valor obtenido fue es de 33, por lo cual, al mezclar el biodiesel obtenido, afectaría este parámetro (Arias et al., 2011). El número de cetano pudo disminuir debido a la pérdida de ácidos grasos saturados y una alta proporción de ácidos grasos insaturados; igualmente, la literatura señala que el biodiesel de sacha inchi se caracteriza por poseer números de cetano bajos debido a un contenido de metilésteres poliinsaturados mayores al 60 % que lo hace propenso a las reacciones de oxidación (Benjumea et al., 2009; Ramos et al., 2019). El color se encuentra por debajo del límite establecido para diésel de 2 (Colombia, 2021), y es un indicativo del grado de refinación, además, un color claro puede relacionarse con menor posibilidad de oxidación.

Finalmente, la viscosidad es de gran interés para los motores que emplean mezcla con biodiesel ya que suele ser elevado respecto al diésel comercial (1,9-5,0 mm2/s), como es el caso del B100 que, según la Resolución 40103 del 2021 se encuentra en un rango entre 3,5 y 5 mm2/s) (Colombia, 2021), mientras que la viscosidad del biodiesel objeto de estudio (7,874 mm2/s) es elevada, lo que podría generar problemas en los sistemas de inyección e insuficiencia en el proceso de atomización y puede deberse al incremento de saturaciones y longitud de la cadena carbonada de los ácidos grasos libres (Niraj, 2017), evidenciando que no tendría un uso comercial puro. Para reducir la viscosidad se puede realizar mezclado del biodiesel en bajas proporciones con diésel convencional, mezclas de aceites que contienen diferentes composiciones de ácidos grasos o usar aditivos formulados para mejorar las propiedades de flujo a baja temperatura (Benavides et al., 2018).

La estabilidad oxidativa del biodiesel se determinó mediante pruebas fisicoquímicas, relacionando el índice de acidez, índice de peróxidos e índice de yodo durante 28 días (Figura 2a y Figura 2b).

Se observa un incremento constante del índice de peróxidos en el tiempo de estudio, asociado a la degradación que sufren los ácidos grasos insaturados en las fases iniciación, propagación y terminación, que dan lugar a hidroperóxidos (Chee et al., 2020). Por su parte, la estabilidad del índice de acidez durante los primeros 21 días se puede asociar al tiempo de formación de complejos metálicos que impiden la interacción entre el metal y los hidroxiperóxidos formados durante el proceso de degradación de los ésteres metílicos, sin embargo, se puede presentar concentración de nuevos productos en la solución, que conllevan al aumento en la acidez como se evidencia a partir del día 21.

La disminución del índice de yodo se puede relacionar con la auto oxidación de los ésteres metílicos que se producen como consecuencia de las reacciones en cadena de radicales libres debido a los ácidos grasos insaturados durante las fases de iniciación, propagación y terminación. El radical lipídico se forma a partir del ataque de radicales, luz, calor o por las trazas de cobre, seguidamente reacciona con oxígeno generando un radical peroxilo (ROO-), que ataca la matriz base, dando lugar a la formación de hidroperóxidos lipídicos (ROOH) y un nuevo radical que inicia de nuevo la secuencia de propagación. Teniendo en cuenta que el índice de yodo evalúa la presencia de insaturaciones y éstas disminuyen en el proceso de degradación, su disminución concuerda con la teoría de oxidación y con el comportamiento del índice de acidez y peróxidos (Reddy et al., 2018; Sia et al., 2020). Con objeto de evaluar la degradación de los esteres metílicos de Sacha inchi se realizaron mediciones de absorbancia a través del tiempo, a 455 nm (longitud de onda de mayor absorbancia).

En la Figura 3 se observa que la absorbancia disminuye ligeramente, lo cual se puede asociar a la tonalidad opaca que tomó la muestra a medida que aumentaba el tiempo de estudio, así como a la degradación de los ésteres metílicos en contacto con lámina de cobre.

Según lo establecido en la norma ASTM-D130 para determinar el índice de corrosión, en la Figura 4 se presentan las láminas de cobre que estuvieron sumergidas en el biodiesel, observándose que no hubo una variación significativa en ellas, encontrándose en la franja 1B de naranja oscuro (según la clasificación del cuadro 1 de ASTM-D13), evidenciando que no hay ocurrencia de un proceso de corrosión representativo en el tiempo de estudio, pero si la formación de mancha ligeras que se pueden asociar a complejos metálicos.

Finalmente, se procedió a evaluar el comportamiento del diésel en mezcla con el biodiesel de aceite de Sacha inchi en diferentes porcentajes de mezcla, B5, B10, B20 y B50.

En la Figura 5, se observa el comportamiento de la densidad, gravedad API y viscosidad de la mezcla diésel-biodiesel en diferentes proporciones, observándose que, debido a que la densidad del biodiesel es mayor a la del diésel, esta aumenta gradualmente en relación con el incremento de la concentración en la mezcla. De igual manera, la viscosidad presenta un incremento progresivo esperado, debido a que la viscosidad del biodiesel es superior a la del diésel. Por su parte, las muestras presentan entre 32 y 29 °API, catalogándose como crudo mediano (Espitia et al., 2019) y se resalta que los valores para estos parámetros en la mezcla se mantienen en el rango estipulado en la norma NTC 5444.

En la Figura 6a se observa el comportamiento del índice de acidez e índice de yodo de la mezcla diésel-biodiesel para diferentes concentraciones, encontrándose que la acidez aumentó de manera proporcional a la concentración de biodiesel en mezcla, debido a que la acidez de los ésteres metílicos es superior a la del diésel, como resultado de los ácidos grasos libres producto de la hidrólisis. Sin embargo, este parámetro se mantiene en el rango estipulado para la mezcla comercial, no obstante, debido a que el aumento de acidez puede indicar degradación oxidativa, se recomienda estudiar la influencia del tiempo y temperatura de almacenamiento (Niraj, 2017).

Por otro lado, se observa que los valores del índice de yodo de las muestras superan los parámetros establecidos en la NTC 5444, donde el máximo permitido es de 120 g I₂/100 g. Autores como Federico Ganduglia y su equipo de investigación para el manual de biocombustible del IICA del Perú (2009), plantean qu,e a medida que los aceites poseen en su composición mayor proporción de ácidos grasos insaturados, presentan un menor número de cetano y menor estabilidad, lo que se traduce en un mayor Índice de Yodo, lo que define al aceite de Sacha inchi como unos de los aceites más insaturados.

Finalmente, la Figura 6b muestra el comportamiento del índice de cetano para la mezcla diésel-biodiésel, observándose que este parámetro disminuye proporcional al incremento porcentual en la muestra. Un número de cetano por debajo de 47 está fuera de los parámetros establecidos para el biodiesel, y es indicativo de la baja calidad de ignición de un combustible diésel, lo que puede provocar el llamado “golpeteo diésel” que hace referencia a la demora en el inicio de la combustión. Los resultados anteriores conllevan a concluir que el biodiesel producido a partir del aceite de Sacha inchi bajo los parámetros de estudio, solo se podría mezclar con diésel hasta un 20 % v/v, sin alterar significativamente los parámetros de calidad del diésel.