INNOVA Research Journal, ISSN 2477-9024  
Estrategias de gestión ambiental para el manejo y disposición final del  
catalizador gastado de la unidad de craqueo catalítico fluidizado (FCC)  
generado en una refinería estatal de Ecuador  
Strategies of environmental management for the management and final  
disposal of the spent catalyst of the fluidized catalytic cracking unit (FCC)  
generated in a state refinery in Ecuador  
Suárez Daysi  
Coral Katty  
Gallegos Walberto  
Universidad Internacional SEK, Ecuador  
Tapia Diego  
Investigador independiente, Ecuador  
Autor por correspondencia: walberto.gallegos@uisek.edu.ec  
Fecha de recepción: 6 de Febrero de 2017 - Fecha de aceptación: 28 de Abril de 2017  
Resumen: La Refinería Estatal Esmeraldas “REE” cuenta con una unidad de Craqueo Catalítico  
Fluidizado (FCC), cuyo objetivo es la producción de combustible de alto octano a partir del  
Gasóleo y crudo reducido de la unidad de Destilación al Vacío (VGO). Durante la operación, el  
catalizador es presente en las reacciones del proceso. Consecuentemente, el catalizador disminuye  
su área superficial, aumenta la densidad aparente, y se convierte en lo que se conoce como  
catalizador gastado, que no puede ser regenerado y es desechado como residuo. Se caracterizó al  
catalizador gastado de la FCC mediante los parámetros físico químicos: ABD, DSP, metales en  
peso seco y características CRTIB. La característica de toxicidad ambiental se definió mediante  
ensayo de lixiviación (EPA 1311). Se aplicó la metodología IBR según API 581 y la evaluación  
de impactos ambientales según Leopold. Se determinó que el catalizador gastado de craqueo  
catalítico evaluado, no excede en ninguno de los límites máximos permisibles de las características  
CRTIB, para considerarse como un residuo peligroso. Según la prueba estadística no paramétrica  
de Krustal Wallis (p <0,0001), se plantea la reposición (make up) del catalizador como medida de  
prevención en la fuente, para mantener un bajo contenido de metales durante la alimentación y la  
re- utilización del catalizador gastado como materia prima en cementeras para su aprovechamiento  
y/o valorización.  
Palabras clave: FCC; catalizador; metales; VGO; CRTIB  
Abstract: The Esmeraldas State Refinery "REE" has a Fluidized Catalytic Cracking (FCC) unit,  
whose objective is the production of high octane fuel from Diesel and reduced crude from the  
Vacuum Distillation (VGO) unit. During operation, the catalyst is deactivated due to heavy metal  
poisoning and coke fouling present in the process reactions. Consequently, the catalyst decreases  
its surface area, increases bulk density, and becomes what is known as spent catalyst, which cannot  
be regenerated and is discarded as waste. The spent catalyst of the FCC was characterized by the  
physical chemical parameters: ABD, DSP, dry weight metals and CRTIB characteristics. The  
Revista de la Universidad Internacional del Ecuador. URL: https://www.uide.edu.ec/  
28  
INNOVA Research Journal 2017. Vol. 2, No.5 pp. 28-44  
environmental toxicity characteristic was defined by leach test (EPA 1311). We applied the IBR  
methodology according to API 581 and the environmental impact assessment according to  
Leopold. It was determined that the spent catalytic cracking catalyst evaluated does not exceed at  
any of the maximum allowable limits of the CRTIB characteristics to be considered as a hazardous  
waste. According to the Krustal Wallis non-parametric statistical test (p <0.0001), the make-up of  
the catalyst is proposed as a prevention measure at source to maintain a low metal content during  
feed and re-use of the catalyst spent as raw material in cement for its use and / or valorization.  
Key words: FCC; catalyst metals; VGO; CRTIB  
Introducción  
La generación de residuos asociados con catalizadores gastados empleados en diferentes  
operaciones unitarias en la industria de la refinación del petróleo, constituye un importante  
problema ambiental debido a la especialización en los metales que componen los catalizadores,  
circunstancia que complica la valoración (Castells, 2012).  
Durante la operación de la unidad de craqueo catalítico fluidizado, el “catalizador  
zeolítico” sufre envenenamiento por depósitos de metales alcalinos y pesados contenidos en el  
procesamiento de crudo. Como consecuencia, el catalizador disminuye su área superficial,  
aumenta la densidad aparente y se convierte en lo que se conoce como catalizador gastado, que  
no puede ser regenerado; por lo tanto es reemplazado por un catalizador fresco para continuar el  
proceso (Sedrán, 2006). Los catalizadores de FCC son uso común para la conversión de gasóleo  
(VGO) en productos de mayor octanaje. En el mundo, se estima una generación de 840.000  
toneladas de catalizador agotado (Letzsch, 2014) como residuo.  
Históricamente, los catalizadores gastados se envían a sitios de disposición final de  
residuos sólidos. Aunque cada vez son más abundantes las tecnologías para el aprovechamiento  
y/o valorización de catalizadores, con el fin de evitar el depósito incontrolado en vertederos  
(Ferella, 2016). En Ecuador, los catalizadores agotados provenientes del proceso de refinación de  
petróleo y coque están catalogados como desechos peligrosos por su característica CRITIB de  
toxicidad ambiental conforme el Listado Listado Nacional de Desechos Peligrosos por fuente  
específica del Acuerdo Ministerial Nº 142 del Ministerio del Ambiente de Ecuador.  
No obstante, los principales métodos de valorización de catalizadores agotados de FCC  
reportados (Tabla 1), implican su uso como materia prima para cementeras y su incorporación  
como adición al cemento Portland, junto con otros materiales para la fabricación de fritas  
cerámicas y como aditivo inorgánico en la composición de las suspensiones que se aplican para  
la obtención de los recubrimientos vidriados de las piezas de pavimento gresificado (Al-Dhamri  
&
Melghit, 2010). Así mismo, podría utilizarse, en lugar de caolín, para la obtención de zeolitas.  
Tabla 1. Estrategias de valorización y reutilización de catalizadores agotados  
Tipo de catalizador agotado  
Estrategia de gestión ambiental  
Materia Prima en  
Recuperación de  
metales  
Nutrientes de  
fósforo  
cementeras  
Polimerización  
No  
No  
Sí  
Revista de la Universidad Internacional del Ecuador. URL: https://www.uide.edu.ec/  
29  
INNOVA Research Journal 2017. Vol. 2, No.5 pp. 28-44  
Craqueo catalítico (FCC)  
Reformado catalítico  
Sí  
Sí  
Sí  
No  
No  
No  
Hidrocracking  
Hidrotratamiento  
Óxido de plomo  
Alúmina activa en alquilación  
Sí  
Sí  
Sí  
No  
Sí  
No  
Sí  
No  
No  
No  
No  
No  
Alúmina activa del proceso  
Clauss  
Cloruro de cobre  
Sí  
Sí  
No  
No  
No  
Sí  
No  
No  
Conversión en cloruros  
Reformado de vapor  
Sí  
Sí  
No  
No  
No  
No  
Unidad de desulfuración (HDS)  
Fuente: (Castells, 2012)  
El presente trabajo se enfoca al planteamiento de estrategias ambientalmente sustentables  
de gestión ambiental para un adecuado manejo y disposición final del catalizador gastado de la  
FCC generado en la Refinería Estatal de Esmeraldas.  
Materiales y métodos  
Muestreo del catalizador gastado  
Se procedió a realizar un muestreo no probabilístico del Catalizador gastado proveniente  
de la tolva F-V2 de la Unidad de Craqueo Catalítico FCC en Refinería Esmeraldas. La muestra  
fue puntual de 1kg/mes. Se empleó el método del cuarteo según la norma (SEMANART NMX  
0
15-1985) para obtener una muestra homogénea del catalizador gastado.  
Caracterización del catalizador gastado  
La densidad volumétrica aparente (ABD) se determinó según la norma NTE INEN 0856;  
2
010. Se determinó la distribución del tamaño de partícula (DSP) según la metodología  
estandarizada de tamices Tyler. El análisis de metales pesados en peso seco fue realizado según  
la norma EPA 6020 A y el contenido de Hidrocarburos Totales de petróleo, según el método  
EPA 8015 D  
Determinación de características de peligrosidad CRTIB  
Se efectuaron pruebas fisicoquímicas para determinar las características de peligrosidad  
CRTIB del catalizador, según los métodos normalizados de la norma NOM-052-Semarnat/93.  
Definición de toxicidad ambiental  
Revista de la Universidad Internacional del Ecuador. URL: https://www.uide.edu.ec/  
30  
INNOVA Research Journal 2017. Vol. 2, No.5 pp. 28-44  
Para definir la toxicidad del catalizador agotado se adoptó la metodología establecida por  
la norma EPA 1311, de acuerdo a la concentración de los metales pesados considerados como  
tóxicos en concentraciones reducidas: Ag, Ba, As, Cd, Cr, Hg, Pb, Se (EPA, 2003) y  
posteriormente se compararon con los límites máximos permisibles de la norma técnica  
internacional NOM-052-SEMARNAT/93 aceptada por el Ministerio de Ambiente de Ecuador.  
El ensayo de toxicidad TCLP fue realizado en un Laboratorio acreditado por la Sociedad  
de Acreditación Ecuatoriana (SAE).  
Inspección Basada en Riesgos (IBR)  
Se empleó la metodología de Inspección Basada en Riesgo (IBR) según la norma API  
5
81 mediante el Software RiskWASE 5.  
Tabla 2. Criterios para determinar el nivel de Riesgo en la matriz IBR  
Factor Probabilidad  
FP≤ 1  
Consecuencias (pies2)  
C≤ 10  
Riesgo  
BAJO  
BAJO  
1
2
3
4
5
A
B
C
D
E
1< FP≤ 10  
10<C≤ 100  
10< FP≤ 100  
100< FP≤ 1000  
FP>10  
100<C≤ 1000  
1000<C≤ 10000  
C>100  
MEDIO  
MEDIO ALTO  
ALTO  
Fuente: (API 581, 2000)  
Evaluación de impactos ambientales  
Se evaluaron los impactos ambientales asociados a las estrategias de manejo y  
disposición final según los criterios de la Matriz Modificada de Leopold o matriz de Importancia  
que permitió identificar las acciones y/o actividades de los procesos a través de la importancia  
del impacto generado.  
Evaluación de riesgos de exposición del manejo del catalizador gastado  
Para estimar los riesgos de exposición propias del uso del catalizador gastado, tal como la  
inhalación de material particulado, se comparó la concentración de los contaminantes con  
valores de exposición (SSLs, por sus siglas del inglés Soil Screening Levels) de la (USEPA,  
1
996) Se utilizó como ruta de exposición la inhalación del material particulado por considerarse  
la más significativa en función del manejo del catalizador. En casos en los cuales no se reportan  
límites para inhalación, se utilizaron los correspondientes a ingestión.  
Resultados y discusión  
Caracterización del catalizador gastado de la FCC  
La densidad volumétrica del catalizador gastado fue de ±0,81 g/mL en comparación con  
el catalizador fresco, cuya densidad volumétrica fue de ± 0,80 g/mL. Según (Sadeghbeigi, 2000)  
Revista de la Universidad Internacional del Ecuador. URL: https://www.uide.edu.ec/  
31  
INNOVA Research Journal 2017. Vol. 2, No.5 pp. 28-44  
la densidad aparente está relacionada con la fluidización y circulación del catalizador, de esta  
manera si el contenido de zeolita es alto, el catalizador es menos denso.  
En relación con la granulometría del catalizador gastado de FCC, se determinó que el  
7
6,23% del contenido del catalizador gastado fue retenido en el cedazo de 75 um (N° malla 200),  
mientras que el 17,86 % fue retenido en el tamiz de 45 um (N° malla 325).  
Metales en peso seco  
Se determinó que los principales contaminantes metálicos del catalizador gastado son  
Vanadio (382 mg/kg) y Níquel (75 mg/kg). Conforme lo expuesto por (Mitchell, Hoffman, &  
Moore, 2003) el Vanadio tiene una fuerte tendencia destructiva hacia la zeolita, mientras que el  
Níquel provoca reacciones de des hidrogenación no deseadas que producen hidrógeno y coque.  
Hidrocarburos totales de petróleo.  
El contenido de hidrocarburos totales del catalizador gastado de FCC fue inferior al límite  
de detección del método analítico. Aun cuando los hidrocarburos totales no se utilizan para  
evaluar la toxicidad ambiental, su concentración permitió estimar la presencia o no de TPH´s en  
el catalizador gastado de FCC. De esta manera, se pudo evidenciar que el catalizador gastado de  
la FCC no está contaminado con Hidrocarburos Totales de Petróleo.  
Determinación de características de peligrosidad CRTIB  
Corrosividad: la medida del pH del catalizador gastado fue de ± 5,3, encontrándose  
dentro de los límites permisibles (2 a 12,5 unidades de pH) para considerar a un residuo sólido  
como peligroso según la norma (NOM-052-SEMARNAT/93); descartándose así la característica  
de corrosividad (C) para el catalizador gastado de FCC.  
Velocidad de corrosión: conforme los resultados obtenidos, se emplearon los cupones de  
corrosión de latón- estaño y acero. La velocidad de corrosión para el coupon 1 fue de 3,70  
milímetros por año (mmy) y para el coupon 2 de 3,720 milímetros por año (mmy). Según la  
norma (NOM-052-SEMARNAT/93), se considera un residuo como corrosivo cuando es capaz  
de corroer el acero, a una velocidad de corrosión de 6,35 milímetros o más por año. En ambos  
casos no se superaron los límites máximos permisibles para considerar a un residuo como  
peligroso.  
Reactividad: se evidenció que el catalizador gastado no reacciona violentamente  
formando gases, vapores o humos, por lo que no es capaz de provocar una detonación violenta,  
bajo condiciones normales (25º C y 1 atm).  
Definición de toxicidad ambiental  
La concentración de los metales en lixiviado (As, Ba, Cd, Hg, Ni, Ag, Pb, Se, Cr, V)  
estuvo por debajo de los límites permisibles de la norma EPA 1311 y NOM-052-  
SEMARNAT/93 (Tabla 3).  
Revista de la Universidad Internacional del Ecuador. URL: https://www.uide.edu.ec/  
32  
INNOVA Research Journal 2017. Vol. 2, No.5 pp. 28-44  
Cabe destacar que no se encontraron límites para el Vanadio en lixiviado en las normas  
(NOM-052-SEMARNAT/93) y EPA 1311 (EEUU). Por ello se comparó con los límites  
permisibles de lixiviados para la disposición final de lodos con impermeabilización en la base del  
Reglamento RAOHE-1215 para operaciones hidrocarburíferas en Ecuador. A manera de  
referencia, la concentración de Vanadio en el lixiviado no debe superar 2 mg/L (RAOHE, 2001).  
El resultado del análisis de concentración de Vanadio en el lixiviado del catalizador  
gastado de FCC, es menor, en ambos casos, (Gráfico 1).  
Gráfico 1. Concentración de Vanadio (mg/L) en el lixiviado del catalizador gastado de FCC periodo de enero  
a abril 2016.  
En relación a la concentración del Níquel en el lixiviado, su concentración fue inferior al  
límite máximo permisible según la norma EPA 1311 para metales en lixiviado. La norma EPA  
1
311 establece el máximo límite permisible de 5 mg/L para Níquel. No obstante, según los  
límites de descarga al sistema de alcantarillado público establecidos en el Texto Unificado de  
Legislación Ambiental (TULSMA) en relación al Níquel, la concentración no debe ser superior a  
2
mg/L, siendo este valor del TULSMA superior a la concentración de Níquel en el lixiviado del  
catalizador gastado de FCC (Gráfico 2).  
Revista de la Universidad Internacional del Ecuador. URL: https://www.uide.edu.ec/  
33  
INNOVA Research Journal 2017. Vol. 2, No.5 pp. 28-44  
Gráfico 2. Concentración de Níquel (mg/L) en el lixiviado del catalizador gastado de FCC periodo enero a  
abril 2016.  
Por lo expuesto, los resultados obtenidos demuestran que el catalizador gastado de FCC  
evaluado, no excede ninguno de los límites máximos en lixiviados, para considerar un residuo  
como tóxico - peligroso (T). Sin embargo, debido al volumen de generación de 2 ton/día,  
equivalente a 60 ton/mes, el catalizador gastado de la FCC podría considerarse como un Desecho  
Especial, cuyos límites de concentración establecidos no superan la normativa ambiental.  
Tabla 3. Resultados de monitoreo de metales en lixiviado  
Metales Unidad LMP CAT  
GAS-01  
CAT  
GAS-02  
CAT  
GAS-03  
CAT GAS-  
04  
22/4/2016  
< 0,005  
0,16  
< 0,001  
< 0,001  
0,08  
< 0,001  
0,0064  
0,024  
Cumple  
Normativa  
ambiental  
1
8/1/2016 22/2/2016 18/3/2016  
Arsénico mg/L  
Bario mg/L  
Cadmio mg/L  
Mercurio mg/L  
5*  
100*  
1*  
0,2*  
5*  
5*  
5*  
1*  
< 2**  
< 0,005  
0,17  
< 0,001  
< 0,001  
0,032  
< 0,001  
< 0,005  
0,014  
0,38  
< 0,005  
0,14  
< 0,001  
< 0,001  
0,09  
< 0,001  
< 0,005  
0,042  
0,27  
< 0,005  
0,15  
SI  
SI  
SI  
SI  
SI  
SI  
SI  
SI  
SI  
SI  
< 0,001  
< 0,001  
0,057  
< 0,001  
< 0,005  
0,022  
0,33  
Níquel  
Plata  
Plomo  
Selenio  
Vanadio  
Cromo  
VI  
mg/L  
mg/L  
mg/L  
mg/L  
mg/L  
mg/L  
0,24  
< 0,02  
5*  
< 0,02  
< 0,02  
< 0,02  
Fuente: Reportes GRUENTEC 1601204-S001, 1602233-DS001, 1603369-DS001, 1605008-  
DS001.  
LMP EPA 1311: Límites máximos permisibles para los constituyentes tóxicos en el extracto PECT (NOM-052-  
SEMARNAT/93).  
*
** LMP: Límites permisibles de lixiviados para la disposición final de lodos (RAOHE-1215) con  
impermeabilización en la base.  
Revista de la Universidad Internacional del Ecuador. URL: https://www.uide.edu.ec/  
34  
INNOVA Research Journal 2017. Vol. 2, No.5 pp. 28-44  
Inspección basada en riesgos (IBR) según la norma API 581.  
Para definir la probabilidad de riesgo en el manejo del catalizador gastado desde la tolva  
F-V2 se empleó la metodología IBR de acuerdo a la norma API 581. Según los resultados  
obtenidos mediante el software RiskWISE 5, el nivel de riesgo de fuga del contenido de  
catalizador gastado es bajo con una mínima probabilidad de ocurrencia. La matriz de riesgos IBR  
se muestra en el Gráfico 3.  
Gráfico 3. Resultado de la matriz de Riesgo (IBR)  
Obtenido de: Risk Analysis-RiskWASE 5  
Como se observa en el gráfico 3, la probabilidad de pérdida de material de la tolva F-V2  
es baja y sin pérdidas significativas (2B). El riesgo del equipo está influenciado principalmente  
por las consecuencias que por las frecuencias de falla.  
Según la norma API 581 (Tabla 4), todos los equipos analizados son considerados para  
los módulos técnicos de adelgazamiento (Thinning) y agrietamiento por corrosión bajo tensión  
(SCC), cuyos parámetros en el caso de la tolva F-V2 son bajos.  
Tabla 4. Parámetros evaluados en la metodología IBR  
Tipo de fluido  
Diámetro apertura (mm/pulg)  
Tasa liberación (lb/seg)  
VGO (C17-C25)  
101,6 /4 pulg  
417,05  
Duraciones de fuga  
20 minutos/4 plg  
-6  
Frecuencia de fuga (anual)  
Agrietamiento por corrosión bajo tensión  
Probabilidad (falla/año)  
3 x 10  
Bajo: 1  
3,432 x 10  
-
4
Obtenido de: Risk Analysis-RISKWASE 5  
Revista de la Universidad Internacional del Ecuador. URL: https://www.uide.edu.ec/  
35  
INNOVA Research Journal 2017. Vol. 2, No.5 pp. 28-44  
Según la Tabla 5, la inspección es usualmente efectiva para el 70% de los casos. Sin  
embargo se requiere inspecciones bianuales para evitar pérdida de falla en el equipo estático.  
Tabla 5. Resultado de la categoría de Inspección por la metodología IBR.  
Equipo  
Cantidad/  
Significado  
Efectividad  
2
/B  
Usualmente efectiva. Método de inspección que identifica correctamente daños en  
servicios en 70% de los casos.  
Tolva FV-  
2
Obtenido de: Risk Analysis-RiskWASE 51  
De acuerdo a la caracterización del catalizador gastado de la FCC y según la  
jerarquización en la gestión integral de los desechos peligrosos y/o especiales, se plantearon las  
siguientes estrategias: E1. Reposición (make up) del catalizador; E2.Recuperación de metales  
mediante proceso metalúrgico e hidrometalúrgico; E3. Reutilización como materia prima en  
cementeras y E4. Disposición final en vertedero.  
Según la prueba estadística no paramétrica de Krustal Wallis (Tukey con valores  
significativos de (p <0,0001), las estrategias con menor impacto ambiental son la E1 y E3. Se  
podría combinar la estrategia 1 (E1) y la estrategia 3 (E3) que siguen la misma distribución  
normal (Gráfico 4). La estrategia 1 (E1) permitirá mantener el perfil térmico, y un bajo contenido  
de metales durante la alimentación (Make-up del catalizador). Mientras que la estrategia 3 (E3),  
una vez que el catalizador gastado sea desechado de la tolva F-V2, podrá ser reutilizado como  
materia prima en cementeras.  
Gráfico 4. Percentiles de estrategias de gestión ambiental. Krustal Wallis.  
Obtenido de: PAST 3.122  
1
Risk WISE 5 for Process Plant. Version 5.1.0.28105.2016  
PAST 3.12. Scientific Data Analysis. Current version (May 2016). Copyright Hammer & Harper. Universtity of  
2
Oslo  
Revista de la Universidad Internacional del Ecuador. URL: https://www.uide.edu.ec/  
36  
INNOVA Research Journal 2017. Vol. 2, No.5 pp. 28-44  
Para la factibilidad de la aplicación de estas estrategias ambientales se consideraron los  
riesgos asociados a la inhalación e ingestión del material particulado, según los niveles  
específicos de evaluación de riesgos de exposición de la (USEPA, 1996). Según la Tabla 6,  
ninguno de los contaminantes evaluados superó los límites de la USEPA para considerar riesgo  
ecotóxico de exposición del catalizador gastado de FCC.  
Tabla 6. Riesgos de exposición del catalizador gastado de FCC  
Contaminante Catalizador gastado FCC  
Riesgo de exposición HSE  
Valores en peso seco (mg/kg) *USEPA (mg/kg)  
As  
Ba  
Cd  
Cr  
Ag  
Pb  
Ni  
Se  
V
1,8  
750  
125  
< 0,1  
23  
< 0,2  
16  
75  
10  
382  
0,7  
< 0,1  
6,9x105  
1800  
270  
NL  
400**  
13000  
390**  
550  
NL  
10  
Mo  
Hg  
*
LMP: Guía EPA. Ruta de exposición por inhalación.  
* Ruta de exposición por ingestión  
No se reportan por inhalación)  
*
(
No obstante, cabe mencionar que el catalizador en su formulación contiene óxidos  
inorgánicos, sales inorgánicas, en soporte inorgánico como tierras raras (p. ej oxido de lantano:  
<7%,) (BASF, 2016). Por lo expuesto, se consideró la posibilidad de riesgo del lantano presente  
en la formulación del catalizador para su reutilización como materia prima en cementeras.  
Según (BASF, 2016) el lantano se emplea en catalizadores comerciales de FCC para  
prevenir la pérdida de aluminio y aumentar la actividad dentro de la estructura zeolítica. Aunque  
las normativas actuales no establecen límites permitidos de este contaminante en agua y suelos;  
existe preocupación de su efecto en el ambiente. Algunos estudios de ecotoxicidad en medio  
acuático (Zhang, 2010) (Xu & Cheng, 2012) han reportado efectos adversos sobre el crecimiento  
y reproducción de organismos de prueba a concentraciones desde 10 mmol L-1, valor que puede  
ser tomado como una referencia al evaluar la concentración de este elemento en los lixiviados.  
Según la Tabla 7, la concentración de lantano (0,468 mmol/L) no superó el valor de  
referencia de efectos adversos ecotóxicos (10 mmol/L) para la reutilización del catalizador  
gastado de FCC.  
Tabla 7. Límites de efectos ecotóxicos del Lantano en el catalizador gastado de la FCC  
Revista de la Universidad Internacional del Ecuador. URL: https://www.uide.edu.ec/  
37  
INNOVA Research Journal 2017. Vol. 2, No.5 pp. 28-44  
Metal en  
lixiviado  
Concentración  
(mg/L)  
Concentración  
(mmol/L)  
Valor referencia para ecotoxicidad  
(mmol/L)  
La  
65  
0,468  
10  
Fuente: Reporte Gruentec 1605008-DS001  
Con los resultados precedentes, el uso de catalizador gastado como materia prima en  
cementeras no representaría un impacto ambiental significativo. Según (Al-Jabri, 2013) el  
catalizador gastado puede sustituir hasta el 20% del cemento en morteros y mezclas de concreto.  
Sin embargo, el manejo del catalizador gastado, deberá realizarse con la finalidad de  
minimizar la dispersión del material particulado, es decir, al mantenerlo húmedo.  
Conclusiones y recomendaciones  
Inicialmente, el catalizador gastado de la FCC fue catalogado por el Ministerio del  
Ambiente como desecho peligroso por su característica de toxicidad ambiental. Sin embargo, se  
evidenció que la concentración de los metales en lixiviado (As, Ba, Cd, Hg, Ni, Ag, Pb, Se, Cr,  
V) del catalizador gastado estuvo por debajo de los límites permisibles de la norma EPA 1311 y  
de la NOM-052-SEMARNAT/93 acogida por el Ministerio de Ambiente de Ecuador.  
Se determinó que el catalizador gastado de craqueo catalítico evaluado, no excede en  
ninguno de los límites máximos permisibles de las características CRTIB, para considerarse  
como un residuo peligroso.  
Debido al volumen de generación de 2 ton/día, equivalente a 60 ton/mes, el catalizador  
gastado de la FCC podría considerarse como un Desecho Especial, cuyos límites de  
concentración CRTIB establecidos no superan la normativa ambiental.  
El catalizador gastado de la FCC no presenta riesgos ecotóxicos asociados a la inhalación  
e ingestión del material particulado, según los niveles específicos de evaluación de riesgos de  
exposición de la (USEPA, 1996).  
De acuerdo a la jerarquización en la gestión de residuos peligrosos y especiales, se  
plantea la Estrategia 1. Reposición (make up) del catalizador como medida de prevención en la  
fuente, para mantener un bajo contenido de metales durante la alimentación.  
Para el aprovechamiento adecuado del residuo según sus características físico químicas se  
propone la Estrategia 3. Reutilización como materia prima en cementeras con el menor impacto  
ambiental (≤25: Impacto Irrelevante) para los componentes de agua, aire, suelo y generación de  
residuos, considerándose la disposición final en vertedero controlado como la última alternativa  
para la gestión del catalizador gastado de la FCC.  
Bibliografía  
Adriano, D. (1992). Biogeochemistry of Trace Metals. California: Lewis Publishers.  
Revista de la Universidad Internacional del Ecuador. URL: https://www.uide.edu.ec/  
38  
INNOVA Research Journal 2017. Vol. 2, No.5 pp. 28-44  
Akso, K. (1983). Determination of particle size distribution using micromesh sieves with square  
holes. Amsterdam: Akzo Chemie Nederlad.  
Al-Dhamri, H., & Melghit, K. (2010). Use of alumina spent catalyst and RFCC wastes from  
petroleum refinery to substitute bauxite in the preparation of Portland Clinker. Journal of  
Hazardous Materials, 179:852859.  
Al-Jabri, K. (2013). Potential use of FCC spent catalyst as partial replacement of cement or sand  
incement mortars. Constr. Build. Mater, 39:7781.  
Alonso, F., Ramírez, S., & Ancheyta, J. (2008). Alternativas para la recuperación de metales a  
partir de catalizadores gastados del hidrotratamiento de hidrocarburos pesados: un caso de  
estudio. Rev. Int. Contam. Ambient, 24:55-69.  
Amaya, J. (2005). Employing fly ash and FCC catalyser waste in recovering Chrome (III) from  
liquid effluent emitted by tanneries. Ingeniería e investigación, 57:39-48.  
Antiohos, S. (2006). Re-use of spent catalyst fromoil-cracking refineries as supplementary  
cementing material. China Particuol, 4:7376.  
Aung, K., & Ting, Y. (2005). Bioleaching of spent fluid catalytic cracking catalystusing  
Aspergillus niger. J. Biotechnol, 116:159170.  
Baerns, M. (2004). Basic Principles in Applied Catalysis. Berlin: Springer- Verlag Berlin  
Heidelberg.  
Baldasano, J. (1986). El tratamiento de los residuos industriales mediante vertedero controlado.  
Ing. Quím, 207:63-70.  
Basaldella, E. (2006). Exhausted fluid catalyticcracking catalysts as raw materials for zeolite  
synthesis. Appl. Catal., B:Environ, 66:186191.  
BASF. (2016). Catalizador FCC.BASF FLEX-TEC. Certificado de análisis EP Petroecuador.  
USA: BASF Corporation.  
Bautista, B. (1999). Introducción al estudio de la contaminación del suelo por metales pesados.  
México: Universidad Autónoma de Yucatán.  
Bayraktar, O. (2005). Bioleaching of nickel from equilibrium fluid catalytic cracking catalysts.  
World J. Microb. Biotechnol, 21:661665.  
Behera, B. (2009). Structural changes of FCC catalyst from fresh to regeneration stages and  
associated coke in a FCC refining unit: a multinuclearsolid state NMR approach. Catal.  
Today, 1  
41:195204.  
Bhattacharyya, R. (2010). Know More about FCC. Catalysts. Bombay: Seminar Report  
Revista de la Universidad Internacional del Ecuador. URL: https://www.uide.edu.ec/  
39  
INNOVA Research Journal 2017. Vol. 2, No.5 pp. 28-44  
Submitted as part of coursework for CL 618 (Catalysis and Surface Chemistry.  
Department of Chemical EngineeringIndian Institute of Technology.  
Brunet, S. M. (2004). Review on the hydrodesulfurization of FCC gasoline: a review. Elsevier,  
1
46-152.  
Castells, X. (2012). Reciclaje de Residuos Industriales. Madrid: Ediciones Diaz de Santos.  
Segunda edición  
Cerqueira, H., Caeiro, G., Costa, L., & Ribeiro, F. (2008). Deactivation of FCC catalysts.  
Elsevier, 1-13.  
Chen, H., Tseng, Y., & Hsu, K. (2004). Spent FCC catalyst as a pozzolanic materialfor high-  
performance mortars. Cement Concrete Comp, 26:657664.  
Cherem da Cunha, A. (2011). A study of the particle size effect on the pozzolanic activity of  
anequilibrium catalyst. J. Therm. Anal. Calorim, 106:805809.  
Cho, S., Jung, K., & Woo, S. (s.f.). Regeneration of spent RFCC catalyst irreversiblydeactivated  
by Ni, Fe, and V contained in heavy oil. . Appl. Catal., B: Environ, 33:249261.  
Dubois, R. (2005). Introducción a la Refinación del Petróleo. Su historia, la tecnología, su  
desarrollo, los productos y sus mercados, combustibles alternos, su economía. Buenos  
Aires: Eudeba.  
Dweck, J. (2008). Study of a Brazilian spent catalyst ascement aggregate by thermal and  
mechanical analysis. J. Therm. Anal Cal, 92:121127.  
Dwyef, J. (1993). Fluid catalytic cracking: chemistry. Catalysis Today.Elsevier Science  
Publishers, 18:487-507.  
Elvira, J. (1982). Los residuos sólidos y su aplicación en la construcción de carreteras. Carreteras,  
3
:8-17.  
Enríquez, R. S. (2004). Simulación del regenerador de una unidad de desintegración catalítica  
fluidizada (FCC). Rev. Centro Inv. (Méx), Vol. 6, Núm. 21.  
EPA. (1992). METHOD 1311. Toxicity characteristic leaching procedure. USA: Environmental  
Protection Agency.  
Ferella, F. (2016). Review Oil refining spent catalysts: A review of possible recycling  
Technologies. Resources Conservation and Recycling, 108:10-20.  
Fleitas, C. (2006). Informe Operacional. Refinería Esmeraldas. Fábrica Carioca de  
Catalizadores.FCC S.A.  
Revista de la Universidad Internacional del Ecuador. URL: https://www.uide.edu.ec/  
40  
INNOVA Research Journal 2017. Vol. 2, No.5 pp. 28-44  
Floger, S. (2008). Elementos de la ingeniería de las reacciones químicas. México: Person  
Educación, Cuarta Edición.  
García de Lomas, M. (2007). Pozzolanic reaction of aspent fluid catalytic cracking catalyst in  
FCC-cement mortars. J. Therm. Anal.Calorim, 90:443447.  
Gary, J., & Handwerk, G. (2003). Refino de Petróleo: Tecnología y economía. Barcelona:  
Reverté.  
Gonzalez, M. (2015). Síntesis y potenciales aplicaciones tecnológicas de materiales zeolíticos  
obtenidos a partir de catalizadores FCC agotados. Argentina: Tesis de Doctorado.  
Universidad Nacional de La Plata.  
GRUNTEC. (2014). Instructivo para la toma de muestras. Environmental Services. Quito.  
Environmental Services. Quito.  
Guisnet, M., & Ribeiro, F. (2011). Deactivation and Regeneration of Zeolite Catalysts. Londres:  
Imperial College Press  
.
Hudec, P. (2011). FCC Catalyst - Key element in refinery technology. Bratislava, Slovak  
Republic: 45th International Petroleum Conference, June 13, 2011.  
INEN. (2000). Norma Técnica Ecuatoriana. NTE INEN 2288:2000. Productos Químicos  
Industriales Peligrosos. Etiquetado de Precaución. Quito-Ecuador: Instituto Ecuatoriano de  
Normalización. Registro Oficial No. 117 de Julio 11 del 2000.  
INEN. (2013). Norma Técnica Ecuatoriana NTN INEN 2266:2013.Transporte, almacenamiento y  
manejo de materiales peligrosos. Ecuador: Instituto Ecuatoriano de Normalización.  
Kent, J. (2012). Handbook of Industrial Chemistry and Biotechnology. New York: Springer.  
Khang, S., & Mosby, J. (2002). Catalyst deactivation due to deposition of reaction products in  
macropores during hydroprocessing of petroleum residuals. Ind. Eng. Chem. Process Des,  
2
5:437-442.  
Kugler, E., Dadyburjor, D., Moore, H., Stiller, A., & Penn, J. (2001). Effect of Pretreat on the  
Performance of Metal Contaminated Commercial FCC Catalyst. Elsevier, 26-41.  
Laespada, J. (1991). Tratamiento de residuos tóxicos y peligrosos (RTPs). Pasado, presente y  
Futuro. Ing. Quím, 23: 231-233.  
Letzsch, W. (2014). Global demand for catalytic technology increases. Fuel HartEnergy Pub.  
Recuperado el 08 de Marzo de 2015, de http://www.hartfuel.com/f.catalyst.html  
Levespiel, O. (. (2010). Ingeniería de las Reacciones Químicas. Oregon: Limusa Wiley, 3ra  
edición.  
Revista de la Universidad Internacional del Ecuador. URL: https://www.uide.edu.ec/  
41  
INNOVA Research Journal 2017. Vol. 2, No.5 pp. 28-44  
Lloyd, L. (2011). Handbook of Industrial Catalysts. Fundamental and Aplied Catalysis. London:  
Springer.  
MAE. (2004). Ley de Gestión Ambiental. . Ecuador: Ministerio del Ambiente. Codificación 19.  
Registro Oficial Suplemento 418 de 10 de septiembre de 2004.  
MAE: Acuerdo Nº 026. (2008). Procedimiento para el Registro de Generadores de residuos  
Peligrosos. Ecuador: Ministerio del Ambiente. Publicado en el Registro Oficial No. 334  
del 12 de mayo de 2008.  
MAE: Acuerdo Nº 061. (2015). Reforma del libro VI del Texto Unificado de Legislación  
Secundaria. Ecuador: Ministerio del Ambiente. Año II - Nº 316 Quito, lunes 4 de mayo de  
2
015.  
MAE: Acuerdo Nº 142. (2012). Listados nacionales de sustancias químicas peligrosas, desechos  
peligrosos y especiales. Ecuador: Ministerio del Ambiente. Publicado en el Registro Oficial  
No Nº 856 del 21 de diciembre de 2012.  
MINAM. (2013). Guía para muestreo. Estándares de Calidad Ambiental (ECA). Perú: Dirección  
de Gestión Ambiental. Decreto Supremo Nº 002-2013.  
Mitchell, M., Hoffman, J., & Moore, H. (2003). Residual feed cracking catalyst. En J. Magee, &  
M. Mitchell, Fluid Catalytic Cracking: Science and Technology (pags. 293-338).  
Amsterdam: Elsevier.  
Morales, A. (2010). Characterization of wasted catalyst metallic products used in the oil industry.  
Avances en ciencias e ingeniería, 2:15-24.  
NMX-AA-15-1985. (1992). Protección al Ambiente - Contaminación del suelo. Muestreo.  
Método de cuarteo. México: 6 de Noviembre de 1992.  
NOM-052-SEMARNAT. (2005). Características, procedimiento de identificación, clasificación  
y listados de los residuos peligrosos. México: Norma publicada en el Diario Oficial de la  
Federación el 23 de junio de 2006  
Olivares, J. (2007). Tratamiento y disposición final de residuos en PEMEX-refinación. México:  
Instituto Nacional de Ecología.  
Pacewska, B. (2000). Hydration of cement slurry in the presence of spent cracking catalyst.  
Thermal Analysis and Calorimetry, 60:71-78.  
Passamonti, J. D. (2008). Laboratory Evaluation of FCC Commercial Catalysts. Analysis of  
products of industrial importance. Catalysis Today, 314-318.  
Perry, R. G. (2001). Manual del Ingeniero Químico de Perry. Zaragoza: Mc-Graw-Hill.  
Revista de la Universidad Internacional del Ecuador. URL: https://www.uide.edu.ec/  
42  
INNOVA Research Journal 2017. Vol. 2, No.5 pp. 28-44  
Ramos, J. (2002). Estudio de la contaminación por metales pesados y otros procesos de  
degradación química en los suelos de invernadero del poniente almeriense. España: Tesis  
doctoral. Universidad de Almería.  
RAOHE. (2001). Reglamento Sustitutivo al Reglamento Ambiental para Operaciones  
Hidrocarburíferas en el Ecuador, Decreto Ejecutivo 1215. Ecuador: Registro Oficial 265de  
1
3 de Febrero del 2001.  
REE. (2005). Catalíticas I, Manual de Operación Unidad Cracking Catalítico y Fraccionamiento.  
Esmeraldas: Refinería Estatal de Esmeraldas. Técnicas Reunidas S.A.  
Sadeghbeigi, R. (2000). Fluid Catalytic Cracking Handbook: Design, Operation and  
Troubleshooting of FCC Facilities. Texas: Butterworth - Heinemann.  
Salbilla, D., Kolmetz, K., Sim, C., & Soyza, C. (2002). Fluidized Catalytic CrackerCatalyst  
Selection: Equilibrium Catalyst Quality and Considerations for Selections. USA.  
Sánchez-Vilches, E. (1994). Aprovechamiento del catalizador usado de FCC de refinerías. España:  
Universtity Jaume I de Castelló.Tesis de Doctorado.  
Scherzer, J. (1990). Octane-enhancing zeolitic FCC catalysts: scientific and technical aspects. New  
York: (1era. ed.)Marcel Dekker.  
Sedrán, U. (2006). Curso FCC. Unidad de Capacitación de Petroecuador. Esmeraldas: KeyContac.  
Bienes y Servicios Técnicos.  
Speight, J. (2007). The Chemistry and Technology of Petroleum. Taylor and Francis Group.  
Strubinger, A., Morales, F., & Aponte, K. (2014). Riesgo ambiental y uso de catalizador gastado  
de FCC en mezclas de morteros. Revista de la Facultad de Ingeniería U.C.V, 29: 93-106.  
Tchobanoglous, G. (1977). Solid wastes: engineering principles and management issues. New  
York: McGraw-Hill.  
Torres, N. (2010). Using spent fluid catalytic cracking (FCC) catalyst as pozzolanic addition.  
Ingeniería e investigación, 30:35-42.  
TULSMA. (2003). Texto Unificado de Legislación Ambiental. Libro VI. Calidad Ambiental.  
Ecuador: Ministerio del Ambiente. Decreto Ejecutivo Nº 3516 del 31 de Marzo del 2003.  
UOP. (2013). General Operation Manual.FCC Unit with VSS Reactor Combustor Regenerator  
Catalyst Cooler. Esmeraldas-Ecuador: Petroecuador.  
USEPA. (1986). Test Methods for Evaluating Solid Waste, Physical/Chemical Methods. US  
Environmental Protection Agency. Recuperado el 25 de Enero de 2015, de  
Revista de la Universidad Internacional del Ecuador. URL: https://www.uide.edu.ec/  
43  
INNOVA Research Journal 2017. Vol. 2, No.5 pp. 28-44  
www.epa.gov/epawaste/hazard/testmethods/sw846/online/index.htm  
Vendrell, R. (1990). Gestión de los residuos industriales de Cataluña. Ing. Quím, 22:113-119.  
Villaquirán, M., & Mejía, R. (2015). Aprovechamiento del catalizador gastado de FCC en la  
síntesis de zeolitas de bajo contenido de sílice. Rev. Latin Am. Metal. Mat, 2:334-343.  
Viswanathan, B. S. (2002). Catalysis: Principles and Applications. New Delhi: Narosa Publishing  
House.  
Woltermann, G. M. (2003). Commercial preparation and characterization of FCC catalysts. En J.  
Magee, & M. Mitchell, Fluid Catalytic Cracking: Science and Technology (págs. 105-144).  
Amsterdam: Elsevier.  
Yoo, J. S. (1998). Metal recovery and rejuvenation of metal loaded spent catalyst. Elsevier  
Science, 28-34.  
Revista de la Universidad Internacional del Ecuador. URL: https://www.uide.edu.ec/  
44