18
https://doi.org/10.47460/minerva.v6i17.190
Obtención de grasas lubricantes a partir de
la epoxidación del aceite de las semillas de
Sacha Inchi
Recibido (14/10/2024), Aceptado (08/01/2025)
Fernando David García Pallo*
https://orcid.org/0009-0006-6664-9285
fgarcia5251@utm.edu.ec
Universidad Técnica de Manabí
Portoviejo, Ecuador
Resumen: El presente estudio se enfoca en la obtención de grasas lubricantes a partir de la epoxidación del
aceite extraído de las semillas de Sacha Inchi. La investigación aborda la creciente necesidad de alternativas
sostenibles a los lubricantes tradicionales a base de petróleo, esto mediante el aprovechamiento de las
propiedades de la semilla del Sacha Inchi. Mediante un proceso de epoxidación, se modificó químicamente
el aceite para mejorar sus propiedades fisicoquímicas y adaptarlo a aplicaciones como lubricante. Se incluyó
el diseño experimental para optimizar las condiciones de reacción, evaluando factores como la
concentración de reactivos, la temperatura y el tiempo de reacción. Los resultados obtenidos demostraron
la viabilidad de esta semilla como una opción sostenible y efectiva en la formulación de grasas lubricantes,
concluyendo que este posee características físico-químicas favorables tanto en su forma cruda como
epoxidada y hallándose dentro de las normativas INEN e ISO especificadas para este tipo de grasas.
Palabras clave: aceites vegetales, biolubricantes, química verde, sostenibilidad.
Abstract.- This study focuses on the production of lubricant fats from the epoxidation of oil extracted from
Sacha Inchi seeds. The research addresses the growing need for sustainable alternatives to traditional
petroleum-based lubricants by leveraging the properties of the Sacha Inchi seed. Through an epoxidation
process, the oil was chemically modified to enhance its physicochemical properties and adapt it for
lubricant applications. An experimental design was implemented to optimize the reaction conditions,
evaluating factors such as reactant concentration, temperature, and reaction time. The results
demonstrated the viability of this seed as a sustainable and effective option in the formulation of lubricant
fats, concluding that it has favorable physicochemical characteristics both in its crude and epoxidized forms
and complies with the INEN and ISO standards for such lubricants.
Keywords: vegetable oils, biolubricants, green chemistry, sustainability.
Obtaining lubricating greases from the epoxidation of Sacha Inchi seed oil
García F. et al. Obtención de grasas lubricantes a partir de la epoxidación del aceite de las semillas de Sacha Inchi
Brando José Ponce Holguín
https://orcid.org/0009-0008-7636-4317
bponce2046@utm.edu.ec
Universidad Técnica de Manabí
Portoviejo, Ecuador
Artículo de investigación
*Autor de correspondencia: fgarcia5251@utm.edu.ec
ISSN-E: 2697-3650
Revista Minerva
Vol.6, Número 17, (pp. 18-28)
PERÍODO: MAYO-AGOSTO 2025
Segundo García Muentes
https://orcid.org/0000-0002-8152-3406
segundo.garcia@utm.edu.ec
Universidad Técnica de Manabí
Portoviejo, Ecuador
Manuel Saltos Giler
https://orcid.org/0000-0001-8908-5116
manuel.saltos@utm.edu.ec
Universidad Técnica de Manabí
Portoviejo, Ecuador
Gonzalo García Vinces
https://orcid.org/0000-0001-9819-7451
gonzalo.garcia@utm.edu.ec
Universidad Técnica de Manabí
Portoviejo, Ecuador
19
I. INTRODUCCIÓN
Actualmente, la industria está cada vez más interesada en el desarrollo de productos que sean sostenibles
y que minimicen la dependencia de recursos no renovables. Los aceites vegetales se utilizan ampliamente en
la producción de alimentos en diferentes campos: como el doméstico, el comercial o el industrial [1]. Esta es
una realidad sobre todo en Latinoamérica, en donde las regulaciones y leyes ambientales para el uso y
manejo de lubricantes no están establecidas de manera clara. Siendo esto una problemática, ya que podría
provocar un claro deterioro del ecosistema, además de una reacción en cadena que eventualmente afectaría
a la sociedad a largo plazo, presentando un alto riesgo de contraer ciertas enfermedades [2].
De manera global, el consumo anual promedio de lubricantes fluctúa de 30-40 millones de toneladas
métricas, de los cuales el 95% son de origen mineral, a su vez se estima que alrededor del 75% de estos
lubricantes usados tienen como último fin cuerpos de agua u otros ecosistemas, a través de fugas, derrames
o accidentes industriales, lo que trae como consecuencia una alta contaminación ambiental que ya es
preocupante al ser generalmente precedida por la presencia de componente con baja biodegradabilidad
como lo son metales pesados y aditivos altamente tóxicos [3].
En el Ecuador, actualmente no existen registros estadísticos sobre la elaboración de aceites lubricantes, ya
que, en su mayoría, estos son importado. Entre los años de 2017 y 2018, la importación de lubricantes
alcanzó las 4.020.000 toneladas métricas, lo que representó un valor aproximado de 333 millones de dólares
americanos [4]. Dichos datos sugieren que el desarrollo de la industria local de lubricantes podría
constituirse una alternativa sostenible, especialmente si se basa en investigaciones que utilicen materia
prima cultivada en Ecuador.
La materia prima vegetal del lubricante es derivada de semillas como la de Sacha Inchi (Plukenetia Volubilis
L.) para la epoxidación se ofrece como una alternativa ideal a los recursos fósiles y ha sido propuesta como
una fuente sostenible equivalente al petróleo. Entre las diferentes fuentes de biomasa se encuentran los
aceites vegetales no comestibles, como el aceite de Sacha Inchi [4]. Los aceites epoxidados son fluidos
viscosos de apariencia translúcida y una leve coloración blanca, están compuestos por triacilgliceroles cuyas
insaturaciones fueron sustituidas por la inclusión de una molécula de oxígeno que forma un anillo carbono
oxígeno-carbono, confiriéndole la estructura de un éter cíclico. Los aceites epoxidados se usan
principalmente en la elaboración de lubricantes, alcoholes, alcano amidas, compuestos carbonílicos y
glicoles. En el sector de los polímeros, los aceites epoxidados son empleados para elaborar resinas de
poliuretano, poliéster y epóxicas [5].
En Ecuador hay 13 provincias que cultivan Sacha Inchi, entre las que se encuentran: Manabí, El Oro,
Pichincha, Loja, Morona Santiago, Esmeraldas, Napo, Orellana, Pastaza, Santo Domingo de los Tsáchilas,
Azuay, Cañar y Guayas; por tanto, desde el año 2021 se ha incentivado su producción pues representa
grandes beneficios económicos [6]. El sacha Inchi (Plukenetia volubilis L.) es una planta amazónica que
presenta floración y fructificación continua, su aceite contiene un alto porcentaje de ácidos grasos
poliinsaturados, considerados de gran importancia para la salud humana [7]. El ácido α-linolénico es el
principal ácido graso en este aceite, con porcentajes superiores al 51 %, seguido de los ácidos α-linoleico y
oleico2,3 [8].
De acuerdo con lo expuesto, se plantea la obtención de grasas lubricantes a partir de la epoxidación del
aceite de las semillas de Sacha Inchi (“Plukenetia volubilis L”), del cantón “San Vicente” de la provincia de
Manabí. Esta investigación busca brindar una alternativa al uso de lubricantes a base de petróleo,
proponiendo un enfoque que aproveche recursos renovables y no tan conocidos como lo es las semillas de
Sacha Inchi, contribuyendo a la sostenibilidad ambiental y al desarrollo de una futura industria local.
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II. DESARROLLO
El Sacha Inchi (Plukenetia volubilis), una planta nativa de la Amazonía peruana produce semillas ricas en
aceites insaturados, principalmente ácidos grasos como el linoleico y el linolénico. Estas propiedades hacen
que su aceite sea una excelente materia prima para procesos de modificación química orientados a la
obtención de compuestos industriales como grasas lubricantes.
Por su parte, la epoxidación es una reacción química que introduce grupos epóxido (anillos oxiranos) en las
moléculas de ácidos grasos insaturados, a partir de sus dobles enlaces carbono-carbono. Este proceso se
lleva a cabo generalmente mediante la acción de un agente oxidante, como el ácido peracético o ácido
performico, en condiciones controladas de temperatura y pH. El producto resultante, un aceite epoxidado,
exhibe mejoras en estabilidad térmica, resistencia a la oxidación y características de viscosidad, lo cual lo
hace adecuado para aplicaciones como lubricantes, plastificantes y resinas.
A partir del aceite de Sacha Inchi epoxidado, las grasas lubricantes se desarrollan mediante procesos
adicionales de modificación, tales como la apertura controlada del anillo epóxido y la incorporación de
aditivos estabilizantes. Estas grasas presentan propiedades deseables como alta capacidad de lubricación,
resistencia a la degradación térmica y química, así como una menor huella ambiental en comparación con
lubricantes derivados de petróleo. De esta manera, el aprovechamiento del aceite de Sacha Inchi para la
obtención de grasas lubricantes no solo agrega valor a un recurso natural renovable, sino que también
promueve prácticas de producción más sostenibles y reduce la dependencia de recursos fósiles. Esta
alternativa verde es especialmente relevante en el contexto actual de transición hacia productos
ecoamigables.
A. Proceso de epoxidación del aceite de Sacha Inchi
La epoxidación del aceite de Sacha Inchi se desarrolla a través de varias etapas cuidadosamente
controladas para asegurar la formación eficiente de los grupos epóxido (figura 1). Inicialmente, se lleva a
cabo la preparación del sistema reactivo, en la cual se mezclan el aceite con un ácido carboxílico (como ácido
acético) y un agente oxidante (generalmente peróxido de hidrógeno). Posteriormente, se inicia la formación
in situ del ácido peracético mediante la reacción del ácido carboxílico con el peróxido, generando el oxidante
activo responsable de atacar los dobles enlaces presentes en los ácidos grasos.
Una vez formado el agente epoxidante, se procede a la reacción de epoxidación, donde el ácido peracético
interactúa con las insaturaciones del aceite, transformando los enlaces dobles en anillos de oxirano. Esta
fase requiere un control estricto de la temperatura y la agitación para maximizar el rendimiento y minimizar
la formación de subproductos indeseables. A continuación, se realiza la terminación de la reacción, que
implica detener la actividad del oxidante mediante la adición de agentes neutralizantes o mediante lavados
sucesivos con agua para eliminar residuos ácidos y peróxidos.
Finalmente, se efectúa la purificación del aceite epoxidado, la cual incluye procesos de separación de fases,
secado y, en algunos casos, filtrado, con el objetivo de obtener un producto limpio, estable y apto para su
posterior utilización en la formulación de grasas lubricantes. Cada una de estas fases es crítica para asegurar
la calidad del producto final y su desempeño en aplicaciones industriales.
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III. METODOLOGÍA
El aceite de Sacha Inchi utilizado en este estudio fue obtenido durante la cosecha del mes de julio,
proporcionado por un emprendimiento artesanal del cantón San Vicente (0.5976° S, 80.4194° O), ubicado en
la provincia de Manabí. Para garantizar la pureza del material y evitar interferencias en el proceso de
epoxidación, las muestras fueron sometidas a un pretratamiento de secado a 100 °C en una estufa Helos
Heat, modelo H055N [9].
La epoxidación del aceite se llevó a cabo utilizando ácido acético (85%) y ácido fórmico (85%), siguiendo el
procedimiento ilustrado en la figura 1. En cada ensayo, se emplearon 50 gramos de aceite de Sacha Inchi,
manteniendo una temperatura constante de 75 °C. A la mezcla se añadieron 16,5 ml de ácido fórmico y 0,9
ml de ácido sulfúrico como catalizador, con un tiempo de reacción establecido de 4,5 horas. Finalizado este
periodo, el pH de la mezcla fue ajustado mediante la adición de hidróxido de sodio (NaOH) al 30%.
La separación de las fases acuosa y oleosa se realizó en un balón de 100 ml durante un reposo de 24
horas. Posteriormente, se llevaron a cabo varios lavados con agua destilada para eliminar impurezas
residuales, y las muestras fueron secadas nuevamente en una estufa Helos modelo H055N a 105 °C. En este
proceso, se empleó un volumen de 1,35 ml de ácido sulfúrico y 13,5 ml de hidróxido de sodio para catalizar y
ajustar la reacción. Con respecto al análisis estadístico se utilizó como prueba paramétrica la ANOVA,
además de un procedimiento para determinar la normalidad de los datos.
Antes de evaluar la ANOVA de dos factores, se evaluó el supuesto de normalidad mediante la prueba de
Shapiro-Wilk, considerando el tamaño de la muestra. El análisis se realizó en Statgraphics Centurion XVIII,
estableciendo como hipótesis nula la normalidad de los datos y como alternativa, su no normalidad.
Fig. 1. Proceso de epoxidación del aceite de Sacha Inchi.
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En la tabla 1 se describen los análisis físico-químicos aplicados tanto al aceite crudo de Sacha Inchi, como al
aceite epoxidado. Dichos ensayos fueron realizados según lo estipulan las normas INEN y ASTM.
22
Fig. 2. Esquema del proceso de obtención de grasas lubricantes a partir de aceite de las semillas de Sacha Inchi
(Plukenetia volubilis ¨L¨).
Tabla 1. Análisis físico-químicos y bromatológicos aplicado al aceite crudo y epoxidado Sacha Inchi
mediante métodos estandarizados.
En la tabla 2 se describen las ecuaciones utilizadas para las principales propiedades, como el índice de
acidez, de yodo, densidad, viscosidad y humedad.
Fuente: [9].
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IV. RESULTADOS
El aceite de Sacha Inchi caracterizado presentó algunas diferencias significativas en sus propiedades en
comparación con investigaciones anteriores. La tabla 3 muestra los resultados de las propiedades físico-
química y bromatológicas analizadas para el aceite crudo de Sacha Inchi, a su vez se realiza una comparación
con lo reportado por otros autores debido que este tipo de aceite no tiene una norma establecida en cuanto
a su uso para fines de grasas lubricantes.
Tabla 2. Propiedades y sus ecuaciones.
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En la tabla 4, se presentan los valores obtenidos de la caracterización físico- química realizada al aceite
epoxidado, teniendo una variación poco significativa entre los dos ácidos utilizados, lo que podría ser un
indicativo de que ambos tienen una alta eficacia en el proceso de epoxidación y la elección entre ellos
dependería de factores como costo o disponibilidad.
24
Tabla 3. Resultados de la caracterización del aceite crudo de Sacha Inchi (“Plukenetia Volubilis L.”)
Tabla 4. Resultados de la Epoxidación del aceite crudo de Sacha Inchi (“Plukenetia volubilis L”).
El ácido fórmico parece tener una ligera ventaja en términos de un índice de yodo más bajo y un índice de
acidez más cercano al estándar máximo permitido. Esto podría indicar que el ácido fórmico es
marginalmente más eficiente en la epoxidación, resultando en un aceite con menos insaturaciones (menor
índice de yodo) y una acidez ligeramente menor. La diferencia en densidad entre los dos aceites es notable,
con el ácido acético produciendo un aceite ligeramente más denso. Esto podría influir en la decisión de
elección del ácido dependiendo del uso final del lubricante. Ambos aceites tienen niveles de humedad muy
bajos, lo que es visualmente apreciable en el gráfico, subrayando que ambos procesos de epoxidación son
eficaces en mantener la baja humedad del producto final.
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La tabla 5 se describe un análisis de t student aplicado a los resultados obtenidos, teniendo que en todas
propiedades se halló una diferencia significativa p> 0,05, a excepción de la densidad en donde no se halló
diferencias significativas (p=0,4861), lo que podría indicar que no existe una diferencia relevante en la
densidad de las dos muestras de aceite con los diferentes ácidos utilizados.
25
Tabla 5. Análisis de t student.
La muestra de aceite de Sacha Inchi presentó un índice de acidez mayor (1,25 mg/KOH/g) que el reportado
por Paucar et al. [12](0,38 mg/KOH/g), lo que indica un mayor contenido de ácidos grasos libres presentes
en el aceite, esto puede deberse a distintos factores entre los que destacan la calidad de materia prima, las
condiciones de extracción del aceite y también la degradación oxidativa que este haya sufrido, si el aceite ha
sido almacenado por un tiempo prolongado puede provocar una hidrolisis de los triglicéridos, liberando con
ello más ácidos libres.
Se obtuvo una densidad de 902 kg/m , considerándose un aceite con buena composición, similar a lo
reportado por otros autores. En la investigación de Corach [13], se obtuvo un valor de 952,3 kg/m utilizando
aceite de oliva, la diferencia reside en que predomina el ácido oleico (un ácido graso monoinsaturado), lo
que contribuye a su mayor densidad en comparación con el aceite de Sacha Inchi, que tiene un alto
contenido de ácidos grasos poliinsaturados como el ácido alfa-linolénico. Según la norma técnica
ecuatoriana INEN (2014) la densidad debería tener un mínimo de 926 y máximo de 931, sin embargo, esta
norma no es clara con respecto a si además de aplicar para el rango en que debe estar para consumo
humano, también es aplicable para su posterior uso en grasas lubricantes.
3
3
La viscosidad cinemática obtenida del aceite crudo fue de 41,2 mm /s, aquel valor se puede constatar en la
investigación de Mejía [14] que obtuvo un valor de 41,639; además en comparación a los otros tipos de
aceites vegetales, éste posee una mayor viscosidad; ya que en este tipo de aceite predomina más el ácido
linoleico, un ácido graso que le brinda la propiedad de ser más viscoso.
2
El valor obtenido de índice de yodo en el aceite crudo es ligeramente bajo respecto a valores establecidos
por (NTP 151.400, 2009) que anuncia un intervalo entre 176-186 g de I /100g de grasa. Pérez-Romero [15],
que en su trabajo de investigación obtuvieron un índice de yodo de 186,25 g de I /100g , estas variaciones
pueden deberse al tipo de extracción de aceite que usaron. Una mayor variación en el índice de yodo indica
fluctuaciones en la cantidad de dobles enlaces, lo que es crucial para la epoxidación, ya que estos dobles
enlaces son los sitios reactivos para la formación de epóxidos. Si el índice de yodo es bajo, habrá menos
sitios disponibles para la epoxidación, resultando en un menor rendimiento de epóxidos.
2
2
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García F. et al. Obtención de grasas lubricantes a partir de la epoxidación del aceite de las semillas de Sacha Inchi
El contenido de humedad es bajo (0,048%), alineado con otros estudios, lo que es favorable para la
estabilidad del aceite. Aranda et al. [16], obtuvieron un valor similar al de esta investigación de 0,05%, casi al
límite de lo recomendable. Una alta humedad en el aceite puede interferir con la epoxidación al promover
reacciones secundarias, como la hidrólisis de los epóxidos formados, lo que reduce la eficiencia del proceso
y la calidad del producto final. Además, la presencia de agua puede catalizar la descomposición de los
reactivos utilizados, comprometiendo el rendimiento del proceso.
El aceite de Sacha Inchi tiene un color amarillo debido a la presencia de carotenoides y otros pigmentos
naturales. Este color puede ser más intenso en aceites no refinados o menos procesados, como en este
caso era un aceite artesanal su color no podía ser tan claro al no haber pasado por un proceso de refinación
industrial, es decir era un aceite crudo.
Se evidenció en la tabla 3 que el aceite epoxidado con ácido fórmico está dentro de la norma, mientras que
el aceite epoxidado con ácido acético está fuera de la norma ASTM 1298 que establece un valor máximo de
2 mg/KOH/g. Sin embargo, en investigaciones como la de Baque et al. [9], en el que usaron ácido fórmico
para la epoxidación de un aceite vegetal obtuvieron un valor de 18,94. Un aceite epoxidado no debe tener
un índice de acidez alto porque los ácidos libres presentes pueden catalizar la apertura de los anillos
epóxidos, lo que conduce a la formación de compuestos no deseados y reduce la estabilidad y calidad del
aceite epoxidado.
Los resultados de la media de la densidad medidos a 27°C para el aceite epoxidado obtenido a partir del
ácido fórmico y del ácido acético, cuyos valores son 974 y 998 kg/m3 respectivamente; muestran un
aumento que se debe principalmente a la estructura y composición de ambos ácidos cuya reacción conlleva
a la formación de anillos aromáticos en la estructura de los triglicéridos del aceite crudo; estos anillos que
tienen en su estructura un átomo de oxígeno provoca un incremento de las fuerzas intermoleculares tipo
dipolo-dipolo llevando así al aumento de esta propiedad [17]. En ambos aceites la densidad se encuentra
dentro del límite que indica la norma ASTM D-1298, que especifica un valor máximo de 920-1000kg/m para
su uso como lubricantes en motores a diésel. Un cambio en la densidad puede indicar alteraciones en la
estructura del aceite después del proceso de epoxidación. Un aceite con una densidad demasiado baja o
alta puede tener propiedades físicas y químicas diferentes a las esperadas, lo que puede afectar su
desempeño en aplicaciones específicas.
3
La viscosidad obtenida del aceite epoxidado con ácido fórmico fue de 69,3 mm /s y del aceite epoxidado
con ácido acético fue de 72,5 mm /s; esta variación entre ambos aceites es causado básicamente por la
reacción que se produce entre los ácidos grasos (linoleicos) y con el tipo de ácido y también por el aumento
de la masa molar del aceite epoxidado [18]. De igual manera, ambos resultados están entre el límite que
denota la norma ISO para el uso de lubricante ya que el valor máximo permisible es de 74,8 mm /s, de
manera que su empleo es óptimo en los distintos equipos de engranaje, bisagras, rodamientos, entre otras
aplicaciones de alta viscosidad.
2
2
2
El índice de yodo de los aceites epoxidados se reducen considerablemente a 29,81 (para el ácido fórmico) y
36,51 (para el ácido acético), puesto que es un indicativo que hubo una conversión parcial de los enlaces
dobles a grupos epoxi [19]. De acuerdo a la norma EN 14111, los índices de yodos obtenidos están dentro
del rango máximo de 120. Un aceite epoxidado debe tener un índice de yodo bajo porque un alto índice de
yodo indica una alta insaturación, lo que significa que hay muchos dobles enlaces en los ácidos grasos. Estos
enlaces insaturados son reactivos y pueden llevar a una mayor formación de productos secundarios no
deseados durante la epoxidación, como la oxidación o la formación de compuestos inestables. Un índice de
yodo bajo, en cambio, sugiere que el aceite ya ha sido saturado, resultando en un producto más estable y
con una mejor calidad en el proceso de epoxidación.
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El porcentaje de humedad disminuyó notablemente en los dos aceites epoxidados (0,035 para el ácido
fórmico y 0,041 para el ácido acético), de modo que ambos valores se encuentran dentro del límite que
sugiere la norma ASTM D63304 [20], para la utilización de lubricantes en las plantas de producción y
aplicaciones mecánicas. Aranda et al. [16], en su investigación sobre obtención y evaluación de epoxidos,
obtuvo una humedad de 0,08% con aceite de palma y 0,07% con aceite de soya, esto podría variar por
muchos factores como las condiciones durante la epoxidación, el tipo de reactivos y el método de secado,
que pueden afectar el contenido de humedad.
El color del aceite epoxidado no suele estar regulado por normas específicas como ocurre con otros
parámetros físico-químicos más críticos. Sin embargo, el color puede ser un indicador de la calidad, el color
visualizado en este caso fue ligeramente amarillo, considerandolo aceptable ya que no afectó negativamente
a las propiedades físico-químicas del lubricante.
27
CONCLUSIONES
Se pudo demostrar que el aceite de Sacha Inchi presenta características físico-químicas favorables tanto en
su forma cruda como epoxidada. Tras el proceso de epoxidación, tanto el ácido fórmico como el ácido
acético resultan en aceites con índices de yodo bajos, lo que indica una conversión efectiva de enlaces
insaturados a epóxidos, y una baja humedad, lo que favorece la estabilidad del producto final. Sin embargo,
el ácido fórmico presenta una ligera ventaja en términos de un índice de yodo más bajo y un índice de acidez
más cercano al estándar máximo permitido, sugiriendo una mayor eficiencia en la epoxidación.
Se pudo confirmar que ambos aceites epoxidados cumplen con los límites estipulados por las normativas
de densidad y viscosidad para lubricantes, pero la elección entre los dos ácidos también dependerá de las
aplicaciones específicas del lubricante. Este estudio presenta una base sólida para futuras investigaciones
orientadas a la optimización del proceso y la implementación comercial del aceite de Sacha Inchi en la
industria de lubricantes ecológicos.
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ISSN-E: 2697-3650
Revista Minerva
Vol.6, Número 17, (pp. 18-28)
PERÍODO: MAYO-AGOSTO 2025
García F. et al. Obtención de grasas lubricantes a partir de la epoxidación del aceite de las semillas de Sacha Inchi
