MÉTODOS Y COMPOSICIONES PARA EL CONTROL DE POLVO Y EL CONTROL DE CONGELACIÓN Campo Técnico Esta invención se refiere al control de polvo y al control de la congelación. Más particularmente, esta invención se refiere a composiciones de control de polvo y control de congelación que comprenden subproductos que contienen glicerina, provenientes de un proceso de fabricación de biodiesel o reacciones de transesterificación que involucran triglicéridos y a un método para utilizar los fluidos . ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El polvo del tráfico o de los caminos polvosos y el proveniente del manejo de productos particulados puede originar significativos problemas de salud, ambientales y de seguridad. En las instalaciones mineras, los sitios industriales y los lugares de construcción, las operaciones pueden restringirse significativamente por la formación de nubes de polvo. Además, el polvo puede afectar adversamente la salud humana y el ambiente. Los agentes conocidos de control de polvo incluyen subproductos oleosos provenientes de la fabricación de papel, tales como dispersiones de ligno-sulfonato y agua, conteniendo opcionalmente varias sales tales como magnesio y cloruro de calcio o cloruro de sodio. La Patente de U.S. No.
6,589,442, nos muestra que una mezcla parcialmente saponificada de aceite resinoso natural y aceite vegetal, emulsionada en agua puede utilizarse como un agente de control de polvo. Los problemas del polvo pueden persistir incluso en temperaturas bajo cero. Es deseable utilizar agentes de control de polvo económicos que sean ecológicos y se deriven de fuentes renovables. En operaciones de manejo de particulado y/o aglomerado, el clima congelante puede detener las operaciones. Por ejemplo, el carbón puede contener una significativa cantidad de humedad. Cuando se congela la humedad de la superficie del carbón y de dentro del carbón, ocasiona que los trozos de carbón se aglomeren en grandes bloques difíciles de manejar, que crean problemas de manejo. El carbón también puede congelarse en las paredes de vagones y carros de ferrocarril que se utilizan para transportar el carbón, lo cual ocasiona además un problema de manejo de material. Sería deseable identificar un agente de control de congelación económico y altamente efectivo que sea ecológico y se derive de fuentes renovables. Se describen en la Patente No. 6, 890, 451 composiciones descongelantes y anticongelantes que comprenden subproductos que contiene glicerol, provenientes de procesos del procesamiento ' de triglicéridos . Se describen en la US
2005/0087720 Al, composiciones descongelantes y anticongelantes que comprenden polioles de cadena corta que incluyen glicerol y varios agentes humectantes, antioxidantes/conservadores, amortiguadores y/o agentes tensoactivos del punto de congelación. En las anteriores referencias "descongelamiento" se entiende que significa el retiro de la precipitación congelada de una superficie después de que ya se ha formado. "Anticongelamiento" se refiere a la aplicación de un fluido anticongelante sobre la superficie antes de que se presente el hielo a fin de disminuir el punto de congelación de cualquier precipitación que entre en contacto con la superficie evitando mediante esto que se convierta en hielo. SUMARIO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a composiciones de control de polvo y/o control de congelación que comprenden un subproducto que contiene glicerina proveniente de un proceso de fabricación de biodiesel o reacciones de transesterificación que involucran triglicéridos . Las composiciones de control de polvo y control de congelación de esta invención son económicas, ecológicas y se derivan de fuentes renovables. En una modalidad, esta invención es un método para evitar la aglomeración de un material particulado y la adhesión del mismo a las superficies al exponer el material a
temperaturas bajo cero que comprende a) proporcionar material particulado no aglomerado; b) proporcionar una composición que comprende un subproducto que contiene glicerina formado a partir de un proceso de fabricación para elaborar ésteres de ácidos grasos a partir de al menos un aceite seleccionado del grupo que consiste de aceite vegetal y grasas animales; y c) aplicar la composición al material particulado no aglomerado en una cantidad suficiente para eliminar la aglomeración del material particulado y su adhesión a las superficies al exponer el material particulado a las temperaturas bajo cero. En otra modalidad, esta invención es un método para evitar la generación de polvo proveniente de materiales particulados que comprende a) proporcionar un material particulado; b) proporcionar una composición que comprende un subproducto que contiene glicerina formado a partir de un proceso de fabricación para elaborar ésteres de ácidos grasos de al menos un aceite seleccionado del grupo que consiste de aceite vegetal y grasas animales; y c) aplicar la composición al material particulado en una cantidad efectiva para humedecer la superficie del material y sustancialmente evitar la generación de polvo a partir del material particulado. En otra modalidad, esta invención es un método para evitar la generación de polvo proveniente de un camino polvoso que comprende a) proporcionar un camino polvoso; b) proporcionar una composición que comprende un subproducto que
contiene glicerina formado a partir de un proceso de fabricación para elaborar ésteres de ácidos grasos a partir de al menos un aceite seleccionado del grupo que consiste de aceite vegetal o grasas animales; y c) aplicar la composición al camino polvoso en una cantidad efectiva para humedecer la superficie del camino polvoso y evitar sustancialmente la generación de polvo proveniente del camino polvoso. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Esta invención utiliza subproductos que contienen glicerina proveniente de reacciones de transesterificación que involucran procesos de fabricación de biodiesel que incluyen triglicéridos para evitar la aglomeración y la adhesión de materiales particulados a superficies en temperaturas bajo cero, para eliminar la generación de polvo proveniente de materiales particulados y caminos polvosos. La glicerina en subproducto obtenida como se describe en la presente es económica y "ecológica", i.e. no peligrosa, no tóxica, biodegradable, ambientalmente favorable y/o derivada de fuentes renovables. Las "reacciones de transesterificación que involucran triglicéridos" como se utilizan en la presente se refieren a la división de ésteres de triglicéridos derivados de aceites vegetales y/o grasas animales en la presencia de una base y un alcohol monohidroxilado tal como metanol o etanol para producir monoésteres de los ácidos grasos que
comprenden los triglicéridos originales. Los triglicéridos, los componentes principales de las grasas animales y de los aceites vegetales, son ésteres de glicerol, un alcohol trihidrico, con diferentes ácidos grasos de variados pesos moleculares asociados con la grasa o aceite particular. Los ácidos grasos más comunes se originan de grasas y aceites naturales incluyendo ácido palmitico, esteárico y linoleico. Las grasas y aceites representativos utilizados en las reacciones de transesterificación descritas en la presenten incluyen sebo, aceite resinoso, aceites vegetales vírgenes, soya, mostaza, cánola, coco, semilla de colza, palmera, menudencias de aves de corral, aceites de pescado, aceites de cocina ya utilizados y/o grasa separada y lo similar. En una modalidad, el subproducto que contiene glicerina se deriva de un proceso de fabricación de biodiesel . El biodiesel es un combustible de remplazo del diesel de combustión más limpia, hecho a partir de fuentes naturales, renovables. Por ejemplo el biodiesel puede incluir ésteres de alquilo de ácidos grasos utilizados como combustible de remplazo del diesel de combustión más limpia hechos de fuentes tales como aceites vegetales y grasas animales nuevas y utilizadas. De acuerdo con el Centro Americano de Datos Sobre
Combustible (American Fuel Data Center) del departamento de energía de U.S. (U.S. Department of Energy), aproximadamente el 55% del biodiesel se produce actualmente a partir de grasas o materias primas de aceites reciclados, incluyendo grasas para cocinar recicladas. La otra mitad de la industria se limita a aceites vegetales, de los cuales él menos costoso es el aceite de soya. La industria de la soya ha sido la fuerza conductora detrás de la comercialización del biodiesel debido al exceso de capacidad de producción, excedentes de producto y precios a la baja. Cuestiones similares aplican a la industria de la grasa reciclada y grasas animales, aun cuando estas materias primas son menos costosas que los aceites de soya. En base a los recursos combinados de ambas industrias, existe suficiente materia prima para abastecer 1.9 miles de millones de galones de biodiesel . Típicamente el biodiesel se fabrica a través de un proceso químicos denominado transesterificación en el cual el aceite vegetal o las grasas animales se convierten en ésteres de alquilo de ácidos grasos y subproductos de glicerina. Los ácidos grasos y los ésteres de alquilo de ácidos grasos pueden producirse a partir de aceites y grasas mediante transesterificación del aceite catalizada por base, esterificación directa del aceite catalizada por ácido y la conversión del aceite eri ácidos grasos y la subsecuente
esterificación a biodiesel. La mayoría de los ásteres de alquilo de ácidos grasos se producen mediante el método catalizado por una base. En general, puede utilizarse cualquier base como el catalizador utilizado para la transesterificación del aceite para producir biodiesel, sin embargo el hidróxido de sodio o hidróxido de potasio se utilizan en la mayoría de los procesos comerciales. En los procesos de fabricación de biodiesel, los aceites y las grasas pueden filtrarse y procesarse para retirar el agua y los contaminantes. Si se encuentran presentes los ácidos grasos libres, pueden retirarse o transformarse en biodiesel utilizando tecnologías especiales de pretratamiento, tales como esterificación catalizada por ácido. Los aceites y grasas pre-tratados pueden mezclarse entonces con un alcohol y un catalizador (e.g. base). La base utilizada para la reacción típicamente es hidróxido de sodio o hidróxido de potasio, que se disuelve en el alcohol utilizado (típicamente etanol o metanol) para formar el alcóxido correspondiente, con agitación o mezclado estándar. Debe apreciarse que puede utilizarse cualquier base adecuada. El alcóxido puede después cargarse en un recipiente de reacción cerrado y se agregan los aceites y las grasas. El sistema puede cerrarse entonces y mantenerse a aproximadamente 71°C (160°F) durante un período de
aproximadamente 1 a 8 horas, aunque algunos sistemas recomiendan que las reacciones se lleven a cabo a temperatura ambiente . Una vez que las reacciones se completan, las moléculas de aceite (e.g. triglicéridos) se hidrolizan y se producen dos productos principales: 1) una fase de ésteres de alquilo de ácidos grasos naturales (i.e. fase de biodiesel) y 2) una fase de subproducto de glicerina. Típicamente, la fase de ésteres de alquilo de ácidos grasos naturales forma una capa sobre la parte superior de la fase de subproducto de glicerina más densa. Debido a que la fase de subproducto de glicerina es más densa que la fase de biodiesel, las dos pueden separarse por gravedad. Por ejemplo, la fase de subproducto de glicerina puede extraerse simplemente de la parte inferior del recipiente de asentamiento. En algunos casos, puede emplearse una máquina centrífuga para acelerar la separación de las dos fases. La fase de subproducto de glicerina consiste típicamente de una mezcla de glicerina, ésteres de metilo, metanol, mong y sales inorgánicas y agua. Mong es "matiere organique non glycerol" (materia orgánica sin glicerol) . Mong consiste normalmente de jabones, ácidos grasos libres y otras impurezas. Los ésteres de metilo y el metanol típicamente se encuentran presentes en una cantidad de aproximadamente 0.01
hasta aproximadamente 5 por ciento. Las sales inorgánicas típicas incluyen, por ejemplo, sales . (e.g. cloruros y sulfatos) de sodio, potasio y/o calcio. · En una modalidad, los subproductos pueden contener aproximadamente 0.01 hasta aproximadamente 15 por ciento por peso de las sales inorgánicas. En una modalidad, las sales inorgánicas se seleccionan de cloruro de sodio, cloruro de potasio, cloruro de calcio y mezclas de los mismos . En una modalidad, el subproducto que contiene glicerina comprende aproximadamente de 45 hasta 90 por ciento por peso de glicerina, aproximadamente de · 5 hasta aproximadamente 50 por ciento por peso de agua y aproximadamente de 0.01 hasta aproximadamente 15 por ciento por peso de sales inorgánicas. El · subproducto que contiene glicerina puede diluirse opcionalmente con un diluyente adecuado para reducir el costo por metro cuadrado de la superficie a tratarse. Un diluyente preferido es agua. La cantidad de diluyente puede variar con las condiciones y puede determinarse en el sitio de uso, dependiendo de la naturaleza de la materia particulada (caminos polvosos, pilas de carbón o pilas de arena o lo similar) y de la temperatura al momento de la aplicación. En una modalidad, el subproducto que contiene
glicerina se diluye con aproximadamente de 10 hasta aproximadamente 400 por ciento por peso de agua, en base al peso del subproducto. Se ha descubierto que la aplicación de composiciones que comprenden subproductos que contienen glicerina descritas en la presente, evitan de manera efectiva la aglomeración de materiales particulados y la adhesión de los materiales particulados a las superficies al exponerse a temperaturas bajo cero. Este fenómeno es referido como "acondicionamiento contra la congelación" Sin limitarse por la teoría, se cree que el acondicionamiento contra la congelación resultado de un •debilitamiento de los enlaces entre los cristales que forman hielo debido a la glicerina y otras impurezas contenidas en el subproducto, evitando mediante esto la aglomeración del material particulado en una masa sólida. De esta manera, aunque el agua contenida en el material particulado se congela en una aplicación típica, el material particulado no se congela en una masa sólida. Por lo tanto el acondicionamiento contra la congelación es distinto de la descongelación, en la cual el hielo formado se convierte en agua mediante el descenso del punto de congelación del hielo, o el anti-congelamiento en el cual se aplica un agente a una superficie o material para evitar la formación de hielo cuando la superficie o material
hace contacto mediante precipitación. De manera más importante, la dosis requerida para el acondicionamiento contra la congelación es sustancialmente menor que la dosis requerida para el descongelamiento o el anti-congelamiento . A manera de ejemplo, una tonelada de carbón puede contener 8% de agua (160 libras) de agua. A fin de reducir el punto de congelación del agua a -25 °F, el carbón debería de tratarse con aproximadamente 85 libras de glicerina pura. En contraste, puede evitarse de manera efectiva la aglomeración del carbón a la misma temperatura al aplicar una composición que contiene 2-3 libras de subproducto que contiene glicerina como se describe en la presente al carbón no aglomerado. Éste ejemplo demuestra que aunque la humedad contenida en el carbón tratado de acuerdo con este invención se congela, el carbón permanece no aglomerado y manejable a una fracción de la dosis requerida para el descongelamiento. De acuerdo con lo anterior, en una modalidad, esta invención es un método para evitar la aglomeración del material particulado, tal como carbón, astillas de madera, fertilizantes y aglomerado y la adhesión de los mismos a superficies en temperaturas bajo cero, el cual comprende aplicar al material particulado el subproducto que contiene glicerina mientras el material se encuentra en un estado no aglomerado en una cantidad efectiva para evitar la aglomeración del material al exponerse a temperaturas bajo
cero . Como se utiliza en la presente "aglomerados" se refiere a una mezcla de materiales minerales particulados que incluyen minerales de la minería y de carbón, arena, grava, fosfato, carbonato sódico, caolín,' sílice, cemento, hierro, taconita, alumina bauxita y lo similar. En una aplicación típica de control de congelación, el subproducto que contiene glicerina se diluye con agua para proporcionar una composición que contiene aproximadamente de 20 hasta aproximadamente 60 por ciento por peso de glicerina. Por ejemplo, para evitar la aglomeración de carbón se aplica aproximadamente de 2 hasta aproximadamente 4 pintas de composición de subproducto que contiene glicerina por tonelada de carbón. Se ha demostrado que esta dosis debilita de manera efectiva los cristales de hielo para evitar la aglomeración en clima bajo cero. La composición se aplica al material particulado mientras éste se encuentra en un estado de flujo libre no aglomerado, por ejemplo al rociarse sobre el material a medida que este cae desde una rampa o siendo transportado sobre un transportador. En algunas modalidades la composición se aplica al material particulado a una dosis de aproximadamente 200 hasta aproximadamente 1400 g de glicerina por tonelada de material particulado .
Como se describe en la presente, esta invención proporciona control de congelación efectivo, evitando la aglomeración por congelación de materiales particulados, tales como el carbón. Un beneficio inesperado del subproducto que contiene glicerina es su propiedad depresora del punto de congelación. Le invención muestra mayores características depresoras del punto de congelación que las esperadas. Por ejemplo, una solución acuosa al 50% de glicerina pura se congela a aproximadamente -27.2°C (-17°F). Una solución acuosa al 50% de una formulación preferida de esta invención se congela a aproximadamente -40°C (aproximadamente -40°F) . De esta manera, las composiciones de esta invención pueden utilizarse incluso bajo condiciones de invierno ártico como un agente de control antiaglomerante/de adhesión/de polvo ya que la composición no se congelara durante el almacenaje o la aplicación. De igual manera no es necesario agregar depresores del punto de congelación adicionales a la composición. En algunas modalidades, el subproducto que contiene glicerina tiene un punto de congelación de al menos aproximadamente -35 °C. Las composiciones de esta invención también controlan el polvo a través de sus propiedades inherentes astringentes y humectantes. De acuerdo con lo anterior, en algunas modalidades, esta invención proporciona métodos para
evitar la generación de polvo a partir de materiales particulados que comprenden agregar una cantidad de la composición de subproducto que contiene glicerina efectiva para humedecer la superficie del material particulado y evitar la generación de polvo. La composición puede aplicarse adecuadamente a cualquier particulado capaz de generar polvo cuando se perturba, maneja o procesa. En algunas modalidades, los materiales particulados se seleccionan de carbón, astillas de madera, fertilizantes, tierra, suciedad y aglomerados. En otras modalidades, esta invención proporciona métodos para evitar la generación de polvo proveniente de caminos polvosos que comprenden agregar una cantidad de la composición de subproducto que contiene glicerina efectiva para humedecer la superficie del camino y evitar la generación de polvo. "Caminos polvosos" se refiere a superficies no pavimentadas incluyendo caminos, senderos, veredas, estacionamientos y lo similar y superficies pavimentadas como se describe arriba que comprenden una cantidad de materiales particulados que generan polvo tales como suciedad, arena, grava y lo similar. En aplicaciones de control de polvo, el subproducto que contiene glicerina típicamente se diluye con agua para
proporcionar una composición que comprende aproximadamente de 20 hasta aproximadamente 80 por ciento por peso de glicerina. En las modalidades de control de polvo, la composición se aplica al material particulado en una dosis aproximadamente de 200 hasta aproximadamente 2400 gramos de glicerina por tonelada de material particulado. Para la aplicación en caminos polvosos, la composición puede aplicarse en el camino a una dosis de aproximadamente 200 hasta aproximadamente 1000 gramos de glicerina por yarda cuadrada de la superficie del camino. Lo anterior puede entenderse mejor mediante la referencia a los siguientes ejemplos, los cuales se presentan para propósitos de ilustración y no se pretende limitar el alcance de la invención. Ejemplo 1: Control de Polvo La solución de glicerina natural se obtiene, de un proceso de síntesis de biodiesel. En esta modalidad, el componente de glicerina natural comprende aproximadamente 80 por ciento por peso de glicerina, aproximadamente 10-11 por ciento por peso de agua, aproximadamente 7 por ciento por peso de cloruro de sodio y aproximadamente 1-2 por ciento por peso de ácidos grasos y ésteres de metilo de los mismos. El producto se diluye con 100 por ciento por peso de agua para proporcionar una solución al 40% del subproducto de glicerina natural. La composición se aplica a un camino polvoso en una
dosis de un cuarto de galón por yarda cuadrada. La glicerina natural, diluida es altamente efectiva para reducir la generación de polvo de los vehículos pasantes. La generación de polvo del camino se evita adicionalmente durante cuatro semanas antes de que sea necesaria una aplicación de mantenimiento. La práctica industrial actual es utilizar agua o sal para controlar el polvo del camino. Estas aplicaciones son efectivas pero únicamente duran de una hora hasta varios días antes de que se requiera otra aplicación. El tratamiento de acuerdo con esta invención puede durar semanas. También, el producto diluido retiene un punto de congelación de aproximadamente -28.8°C (aproximadamente -20°F) . Esto contrasta con el punto de congelación para la solución de glicerina pura al 40% en agua de aproximadamente -17°C (aproximadamente 1°F). De esta manera, el producto diluido de este ejemplo es altamente adecuado para el uso a temperaturas bajo cero, para la eliminación de polvo y/o el control de congelación de los productos particulados tales como carbón, como se describe arriba. Ejemplo 2: Control de Congelación La composición de subproducto que contiene glicerina del ejemplo 1 se aplica a carbón no aglomerado en carros abiertos de ferrocarril utilizando una boquilla rociadora que aplica la composición a medida que el carbón
sale de la banda transportadora y cae en el carro de ferrocarril. Un nivel de dosificación de desde aproximadamente dos hasta aproximadamente cuatro pintas de material a medida que se aplica, se utiliza por tonelada de carbón. El carbón se embarca a las plantas de energía durante temperaturas bajo cero durante los meses de invierno en donde llega en un estado no aglomerado y fácilmente se retira de los carros de ferrocarril y se maneja en la planta de energía. Aunque la presente invención se describe arriba en relación con modalidades representativas o ilustrativas, estas modalidades no pretenden ser exhaustivas o limitantes de la invención. Más bien, la invención se propone para cubrir todas las alternativas, modificaciones y equivalentes incluidas dentro de su espíritu y alcance, como se define por las reivindicaciones adjuntas.