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TEMA III- POTABILIZACIÓN DE AGUA
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FLORES; R, JANE.
INGENIERÍA AMBIENTAL
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MISIÓN
Formar profesionistas de la carrera competitivos, con un alto dominio de los temas ambientales y ecológicos que se aboque a resolver
la problemática ambiental del estado y las regiones limítrofes con el propósito de impulsar el desarrollo tecnológico ambiental de
acuerdo con nuestra problemática y necesidades.
VISIÓN
Formación de profesionistas de ingeniería ambiental a nivele internacional por el alto desempeño de egresados, contar con programas
educativos de calidad acordes a los que enriquezcan con conocimientos y experiencias a los estudiantes, incorporar y desarrollar
permanentemente los adelantos tecnológicos con eficiencia comprometidos con el desarrollo sustentable
INDICE.
pág.
Resumen -------------------------------------------------------------------------------------------------------4
Desarrollo de la investigación---------------------------------------------------------------------------------5
Conclusión------------------------------------------------------------------------------------------------------13
Referencias bibliográficas ------------------------------------------------------------------------------------14
3
INDICE DE TABLAS.
pág.
Tabla 1.1 tipos de coagulante naturales en investigación------------------------------10
Tabla 1.2 diferencia entre los coagulantes naturales y los convencionales.-----------11
ÍNDICE DE FIGURAS
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RESUMEN
El suministro de agua con características adecuadas para consumo humano, es un problema al que no se le ha
encontrado una solución total en México; especialmente en las comunidades rurales pequeñas, donde además la
población se encuentra dispersa y en muchas ocasiones también carece de suministro de energía eléctrica. Según datos
de la Organización Mundial de la Salud (OMS) (Eugene, 1986), en América Latina los servicios de abastecimiento y
saneamiento de agua son muy deficientes: sólo uno de cada cinco pobladores tiene acceso al abastecimiento de agua
segura, lo que conduce a problemas serios de salud, principalmente en comunidades rurales. Para México, se reporta
(INEGI, 1995) que el 84% de la población cuenta con el servicio de agua entubada, sin embargo, de la población rural
que consta de 25.2 millones de habitantes, 9.9 millones carecen del servicio.
Una alternativa de solución consiste en almacenar el agua de escurrimientos de lluvia en estanques artificiales y
posteriormente darle un tratamiento. El objetivo de este trabajo es conocer las condiciones óptimas y características de
los coagulantes naturales que se pueden emplear en el proceso de coagulación-floculación de una planta de tratamiento
de aguas, así mismo se da a conocer las características de sales metálicas comunes, una de ellas el sulfato de aluminio
así como coagulantes orgánicos obtenidos a “nivel laboratorio”, entre ellos destacan el Maíz rojo ,Maíz dulce, Alubia roja
comportándose como los mejores coagulantes con diferentes condiciones expuestas.
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COAGULANTES NATURALES PARA LA POTABILIZACIÓN DE AGUAS.
¿Cual es la situación actual del agua potable?
En la actualidad, la falta de agua dulce en nuestro planeta es una problemática real causada principalmente por la
escasez de lluvias, sobreexplotación de los acuíferos y la contaminación del medio natural. El avance tecnológico del
último siglo ha ocasionado la intensificación de la actividad industrial, agrícola y turística en todo el mundo, especialmente
en los países desarrollados, permitiendo un incremento de la actividad económica y del nivel de desarrollo y calidad de
vida de la población aunque también ha causado un grave impacto sobre el medio natural, especialmente sobre el agua.
Según datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS) (Eugene, 1986), en América Latina los servicios de
abastecimiento y saneamiento de agua son muy deficientes: sólo uno de cada cinco pobladores tiene acceso al
abastecimiento de agua segura, lo que conduce a problemas serios de salud, principalmente en comunidades rurales.
Para México, se reporta (INEGI, 1995) que el 84% de la población cuenta con el servicio de agua entubada, sin embargo,
de la población rural que consta de 25.2 millones de habitantes, 9.9 millones carecen del servicio. Por otro lado, existen
algunas entidades federativas que no llegan ni al 60% de cobertura del servicio, como Chiapas (51.4%), Guerrero
(53.2%), Oaxaca (51.3%), Tabasco (56.7%) y Veracruz (56.5%). Por otra parte, cerca de 1 millón de habitantes son los
que carecen de servicio de energía eléctrica y agua potable; esta población se localiza concentrada en comunidades con
menos de 250 habitantes.
En la zona rural, el uso que recibe el agua depende de la cantidad de la misma en las fuentes disponibles de la zona. En
las comunidades que no cuentan con el servicio tecnificado, el agua se emplea para beber, cocinar, aseo personal,
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lavado de ropa y trastos, así como para animales domésticos. En promedio, en estas comunidades se consumen entre 5
y 10 L para tomar y cocinar, y entre 30- 50 para aseo personal, lavado de trastos y ropa (Medrano y Huacuz, 1999). El
agua que se consume en comunidades que no cuentan con el servicio de suministro, a menudo es de calidad
desconocida y muy probablemente deficiente.
Los tratamientos para la purificación de agua superficial son de suma importancia para la sociedad, ya que de estos
depende la calidad del agua para consumo humano, doméstico y usos de diferente índole. Si los tratamientos se aplican
de manera correcta cada comunidad podría satisfacer un requerimiento esencial para la vida. Las grandes ciudades
dependen de abastecimiento superficial y en la mayoría de los casos sus fuentes son corrientes, lagos o embalses
(Guerrero 1962).
¿Cuales son los efectos?
Los efectos que causa el agua contaminada sobre la salud de la población es grave, se han reportado algunos tipos de
enfermedades relacionadas con el consumo de agua que no cumple con los parámetros de calidad para consumo
humano, como son cólera, disentería, fiebre tifoidea, hepatitis viral A, rotavirus, fiebre amarilla, diarreas infantiles,
salmonelosis, absceso hepático amibiano y amibiasis intestinal. De acuerdo con las estadísticas que reporta la Secretaría
de Salud, entre las cinco principales causas de muerte en el país se incluyen las infecciones gastrointestinales en
menores de cinco años, en todas las entidades federativas (RIER-CYTED, 1999).
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¿Que se realiza al respecto?
El diseño de instalaciones para el abasto de agua para comunidades rurales de países en desarrollo debe basarse en la
aplicación de la tecnología adecuada a sus condiciones y necesidades (Schulz y Okun, 1990). Este criterio cobra
importancia primordial al trabajar en comunidades rurales donde la población no rebasa los 250 habitantes, quienes, por
lo general, se encuentran muy dispersos, y carecen de medios económicos para pagar el costo de sistemas tecnificados.
El Centro Interamericano de Recursos del Agua (CIRA) participó en el proyecto “Agua limpia con energía limpia. Provisión
de agua en regiones remotas con suministro de energía solar descentralizado”, auspiciado por la Comisión Europea, en
el cual se proponen opciones de suministro de agua potable para comunidades rurales con poblaciones menores a 250
habitantes. El modelo de planta que desarrolló el CIRA consiste en un tren que comprende los procesos de coagulación-
floculación, sedimentación, filtración y desinfección, para el tratamiento del agua de lluvia colectada en un bordo o jagüey
(Díaz et al, 2000), siendo una característica importante que no requiere de energía eléctrica para su funcionamiento.
¿Cual es la solución?
Sin duda, el uso de agentes químicos ocasiona que, de los procesos mencionados para la potabilización, el de
coagulación-floculación represente el gasto de operación más relevante. Para que el diseño resulte apropiado es
necesario encontrar las condiciones óptimas de operación del proceso, como son: los agentes de coagulación-floculación
y los ayudantes de floculación más convenientes aplicados en dosis adecuadas; el pH; los sistemas de mezclado rápido
y; para lograr una floculación eficiente, la evaluación de posibles opciones de agentes de coagulación naturales de
bajo costo y disponibles en la región.
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El establecimiento de una condición optima para el proceso de coagulación-floculación a través de agentes de
coagulación naturales, es una solución meramente factible ya que se reducirían los cotos en el tratamiento de
potabilización de aguas, así mismo que se podría implementar para aquellas plantas de potabilización de agua de lluvia
(almacenada en un bordo) desarrollada para pequeñas comunidades rurales.
¿En que consiste esta aplicación?
La coagulación-floculación con productos naturales y posterior sedimentación es un tratamiento muy extendido en zonas
en los que la escasez de agua viene acompañada de falta de electricidad y de medios técnicos. La técnica, consiste en el
empleo de semillas de cultivos o plantas endémicas, para purificar el agua empleando las propiedades coagulantes e
incluso antibióticas de algunas semillas. La principal ventaja del método es el ahorro de coagulante químico y el principal
inconveniente es que el agua tratada con este método no puede ser almacenada más de 24 horas, ya que se inicia un
proceso de descomposición del agua como consecuencia de la adición de sustancias orgánicas a ésta. Sin embargo
para justificar el tratamiento del método coagulación- floculación, en la siguiente tabla se hace una comparación
significativa entre la implementación de los anticoagulantes actualmente usados y los anticoagulantes naturales.
¿Que son los anticuagulantes naturales?
Los coagulantes naturales son sustancias solubles en agua, procedentes de materiales de origen vegetal o animal
(Kawuamura, 1991; Lee et al., 1995; Ganjidoust et al., 1997; Broekaert et al., 1997), que actúan de modo similar a los
coagulantes sintéticos, aglomerando las partículas en suspensión que contiene el agua cruda, facilitando su
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sedimentación y reduciendo la turbidez inicial de ésta. Algunos de estos coagulantes poseen además propiedades
antimicrobianas, por lo que reducen o eliminan el contenido de microorganismos patógenos susceptibles de producir
enfermedades. Su origen natural, garantiza la inocuidad para el ser humano, y la biodegradabilidad de los lodos
producidos permite además su utilización en la agricultura. Su aplicación, no solo puede ir dirigida a países en vías de
desarrollo, sino también a potabilización convencional y al tratamiento de aguas residuales. En la actualidad, el uso de
coagulantes de origen sintético para la potabilización, tales como el Sulfato de Aluminio o el Cloruro Férrico (Van
Benchosten et al., 1990, Boisvert et al., 1997; Najm et al., 1998), también es cuestionada debido entre otros motivos a :
Los problemas medioambientales que conlleva (Christopher et al., 1995; Kaggwa., 2001), fundamentalmente de
generación de lodos tóxicos que no pueden ser utilizados en la agricultura.
La relación con la enfermedad de Alzheimer (Crapper et al., 1973; Alfrey et al., 1976; Schecher et al.,1988;
Crapper et al., 1980; Davidson et al., 1982; Gardner et al., 1991; Jekel, 1991)
Empeoramiento de enfermedades neurodegenerativas (Miller, 1984; Martyn et al., 1989)
Relación con el cáncer (Dearfield et al.,1964; Mccollister et al., 1964; Mallevialle et al., 1984).
En 1988, Jahn publicó una lista de coagulantes naturales de origen vegetal que tradicionalmente se habían utilizado en
África subsahariana, la India y América del Sur. Entre ellos, se encontraban las semillas de almendra, albaricoque,
melocotón, Cactus Opuntia, legumbres, guisantes, lentejas, nueces, habas, guar y Moringa Oleifera. Algunos de ellos han
sido estudiados con mayor profundidad, proporcionando resultados positivos en relación a su actividad coagulante. A
continuación, se muestran las especies de coagulantes natrales más estudiadas en la actualidad.
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Tabla 1.1 Tipos de coagulante naturales en investigación
Coagulante natural ReferenciaStrychnos potatorum Tripathi et al., 1976; Adinolfi, 1994; Chaudhuri,
2005)
- Moringa Oleifera
- Okra
(Folkard et al., 1986 ; Olsen, 1987; Sutherland et al., 1994; Muyibi et al., 1995a; Muyibi et al., 1996; Ndabigengesere et al.,1998; Okuda et al., 1999, Dorea, 2006)(Al-Samawi et al., 1996)
- Mandioca(Leiva et al., 1997)
Arroz (Leiva et al., 1998)Almidón (Hamidi et al., 1998; Hamidi et al., 2000)Cactus Latifaria y Prosopis juliflora (Diaz et al., 1999)Taninos de Valonia (Özacar et al., 2000, 2002, 2003)
Tamarindo (Mishra et al., 2006)Samanea saman (González et al, 2006)
Algas marinas ( Kawuamura, 1991)Alubia blanca (Liew et al., 2004)
Cactus (Zhang et al., 2006)
Tuna Opuntia Cochinellifera (Almendárez de Quezada, 2004)
Maíz dulce (Raghuwanshi et al., 2002)
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En el proceso de potabilización de las aguas, la clarificación es una de las etapas más importantes ya que permite la remoción de materiales de naturaleza coloidal en suspensión tales como arcilla, limo y lodos.
COAGULANTES
CONVENCIONALES
¿Para lograrlo es necesario?
¿Cuales se usan actualmente’
¿Que sucede al disociarse en agua?
¿Como determino cuanto usar?
¿Tiene algún factor del cual dependa su efectividad?
¿Que desventaja existe?
¿Cuales son los efectos adversos?
¿Que permite?
La utilización de agentes coagulantes así como coadyuvantes de coagulación.
Eliminar un porcentaje significativo de las partículas en suspensión (típicamente entre 80 y 90 %); este proceso es conocido como coagulación-floculación.
¿Cuál es el más utilizado?
Sales metálicas tales como el sulfato de aluminio, el cloruro férrico y el sulfato ferroso.
El sulfato de aluminio multihidratado (generalmente Al2(SO4)3×18H2O) (CEPIS 1983).
¿Qué produce?
Sufre una serie de reacciones con los iones alcalinos presentes en el agua, formando iones complejos, polímeros e hidróxido de aluminio insoluble, pueden ser adsorbidos por las partículas coloidales suspendidas en el agua.
Desestabilización de las cargas y favoreciendo la sedimentación de las mismas (Martínez 2003).
La dosis óptima se conoce mediante el procedimiento de laboratorio conocido como la prueba de jarras.
Determinando la dosis de agente más efectiva y económica para una intensidad y duración de mezclado particular
¿Por qué?
Su desempeño depende del pH.
Debido a que la disociación del agente coagulante produce una serie de reacciones en equilibrio químico.
Ejemplo:
La formación optima de floculos para el sulfato de alumino ocurre en un intervalo de pH entre 6.0 y 8.0 (Schulz y Okun 1998).
¿Por qué?
Riesgo para la salud humana.
Se han encontrado trazas de sulfato de aluminio, lo que indica que el control en cuanto a la adición de esta sustancia no es apropiado
Efectos neurológicos, manifestado en la enfermedad del Alzheimer.(Martínez 2003). Bratby (2006) y Colbert (2007)
NAT
Naturales y sintéticos.
Según el tipo de carga al momento de introducirlo en el agua
los polielectrolitos actúan como coagulantes
Embace a las características del coagulante
Desde el punto de vista analítico, ninguno.
Algunos de estos coagulantes naturales no han sido aceptados
Investigaciones realizadas en LUZ-COL han demostrado
12
URALES
Los polielectrolitos naturales importantes incluyen polímeros de origen biológico, y los derivados del almidón, de la celulosa y alginatos.
(negativo,positivo o neutro).
Se clasifican en: polielectrolitos
Aniónicos Catiónicos
(Coagulante primario)no iónicos(Tatsi et al. 2003).
Anódicos
disminuyendo las cargas de las partículas.
Partículas cargadas negativamente.
Formación de puentes
Se adhieren a un número de puntos de adsorción de la superficie de las partículas presentes en el efluente sedimentado.
a usar. para su uso y otros están en investigación.
que la acción coagulante de especies vegetales y productos de origen animal, tienen poco o ningún efecto sobre la salud, en contraposición con el sulfato de aluminio.
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El uso de materiales naturales de origen vegetal para clarificar las aguas superficiales turbias no es una idea reciente, es
por ello que en la siguiente tabla es una recopilación de información recabada de distintas fuentes para conocer los
materiales utilizados para la clarificación de aguas, así como también resultados o estudios que se estén o se llevar
realizando sobre el mismo.
Tabla 1.3 Origines y actuales coagulantes naturales que se emplean.
¿En donde se realiza?
Cual es el material
¿Cual es el uso?
¿Se ha realizado algún estudio o investigación al
respecto?
¿Cual? ¿Que resultado se obtuvo?
Otros estudios
Las escrituras en sánscrito procedentes de la India y fechadas varios siglos antes de Cristo.
semillas del árbol nirmali (Strychnos potatorum)
Utilizadas hace 4000 años para clarificar aguas
pluviales turbias.
En Perú Savia mucila-ginosa de “pencas”
obtenidas de ciertas especies
de cactáceas (Kirchmer et al.
1975).
Schoenoplectus tator comúnmente conocido como totora en esos
Clarificación de agua
se utiliza para eliminar el fósforo y el nitrógeno de los
14
países (planta acuática).
efluentes antes de que se descargan a los sistemas de drenaje natural
En varios países de África los
aldeanos (Chad, Nigeria, Sudán y
Túnez) Jahn (1979),
los aldeanos añaden plantas nativas al agua
para beber
-Reducción de la turbiedad, los olores y los sabores desagradables.
-Han demostrado su eficacia como coadyuvantes de la coagulación en el tratamiento de aguas en pequeñas comunidades.
Inglaterra La hidroxietil celulosa (HEC) y el “Wisprofloc”,
derivado del almidón de
patata (Schulz y Okun 1998).
coagulación en el tratamiento de aguas en
pequeñas comunidades
Si -Qudsieh et al. (2008) sintetizaron un nuevo copolímero coagulante de poliacrilamida combinado con almidón de
El estudio demostró una alta
remoción de turbiedad (del 97 %) en soluciones
estándar de caolinita.
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quitosano Coagulante natural en sistemas de tratamiento de agua potable.
Metroxylun sagu, un material extraído de una palma asiática.
-You et al. (2009) evaluaron el desempeño de un nuevo agente floculante basado en una mezcla de almidón de maíz y quitosano.
Recientemente, Fabris et al. (2010) evaluaron el desempeño.
Los resultados demostraron que este biopolímero natural es capaz de remover partículas suspendidas del agua permitiendo disminuir la dosis de cloro necesaria en la etapa de desinfección.
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Beltrán-Heredia et al. (2009) emplearon dos agentes coagulantes naturales
Anastasakis et al. (2010) al emplear como agente coagulante sales de aluminio en el tratamiento de efluentes de diversa naturaleza.
Taninos, extracto de la semilla de Moringa oleifera.(ver características app 1)
plantas herbáceas de la familia Malvaceae (mal-vas e hibiscos)
Demostraron altas eficiencias de remoción de colorantes sintéticos aunque sugirieron que la concentración del colorante es un factor clave en el desempeño del proceso de coagulación-floculación.
Los resultados demostraron que el mucílago de hibiscos requiere de menores dosis para obtener las mismas eficiencias de remoción de partículas suspendidas aunque ambos floculantes fueron incapaces de disminuir el contenido de
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En Latinoamérica
Actualmente se realiza investigación sobre el nopal mexicano (Opuntia ficus-indica)
Martínez et al. (2003) utilizaron Cactus lefaria
Un año más tarde
En la clarificación de suspensiones coloidales y así como de diversos productos naturales en la clarificación de agua para consumo humano
Evaluaron el poder floculante del mucílago de plantas herbáceas de la familia al emplearon como agente coagulante sales de aluminio en el tratamiento de efluentes de diversa naturaleza.
carbono orgánico disuelto.
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Almendárez (2004) comprobó la efectividad de coagulación de un polímero natural extraído de las pencas de Opuntia cochinellifera (planta nativa de Centroamérica)
Navarro et al. (2006) emplearon biopolímeros naturales.
Laines et al. (2008) utilizaron mezclas con potencial coagulante a base de almidón de plátano y coagulantes convencionales.
(Almendárez 2004).
En la clarificación de aguas superficiales que actúa como un coagulante removiendo turbiedad y color.
En aguas superficiales.
Adsorción de metales pesados de aguas industriales.
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En el tratamiento de aguas de lixiviados provenientes de un relleno sanitario.
Cabe destacar que dentro de los coagulantes naturales de origen animal, el más estudiado es el chitosan. Este
coagulante es un derivado del chitin que se encuentra en el caparazón de moluscos, el exoesqueleto de artrópodos y la
pared celular de hongos, setas y levaduras. Es un buen coagulante capaz de eliminar hasta el 99 % de la turbidez del
agua cruda si se combina con filtración en lecho de arena y reduce también el contenido en metales pesados, fósforo y
grasas del agua (Kawuamura, 1991).
De todos los coagulantes naturales, expuestos en la tabla 1.1 el coagulante primario de origen vegetal más conocido y
estudiado en la actualidad es la semilla de Moringa Oleifera (ver App 1).
El uso más conocido de la semilla de Moringa Oleifera es el tratamiento del agua, debido a sus propiedades coagulantes
(Sutherland et al., 1989), antibióticas (Eilert et al., 1983; Olsen, 1987) y antifúngicas (Chuang et al., 2007). El método
tradicional de clarificación del agua cruda (Lund, 1980; Jahn, 1984) mediante el uso de semillas de Moringa oleifera,
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consiste en añadir a una vasija que contiene el agua cruda a tratar, una bolsa de tela cerrada con las semillas finamente
trituradas de la planta. Tras unas horas, la materia en suspensión presente en el agua cruda sedimenta y el sobrenadante
clarificado se trasvasa a otra vasija para ser consumido directamente.
Figura 1.1 Comparación entre muestras de agua cruda y tratada con Moringa Oleifera.Fuente: http://www.le.ac.uk/engineering/staff/Sutherland/moringa/pictures/pilot/pilot.htm
En la siguiente tabla se muestra las ventajas y desventajas del uso de la Moringa Oleifera.
Tabla 1.4 -Ventajas y desventajas de la Moriga Oleifera.
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Ventajas Desventajas
Bajo costo Biodegradabilidad del lodo producido
Estabilidad del pH del agua tratada Gran eficacia como coagulante primario natural
Reducción de la turbiedad elevada (entre 92-99 %), (Jahn, 1988; Muyibi et al.,
1995b)
Producción de lodo residual menor que el producido por el sulfato de Aluminio (Ndabigengesere et al., 1996).
Al adicionarse en al agua en forma de semillaspulverizadas, incrementan la carga orgánica de ésta de manera significativa añadiendo hasta un 90% de sustancias orgánicas (Jahn, 1988; Ndabigengesere et al., 1995).
Impide almacenar el agua tratada por un tiempo superior a 24 horas (Jahn, 1988).
Además de su aplicación en clarificación y potabilización de aguas crudas, se ha estudiado la aplicación de coagulantes
naturales en el tratamiento de aguas residuales procedentes de la industria textil (Vasudevan et al., 2002), de industrias
de extracción de aceite de oliva (Meyssami et al., 2005), en aguas con elevado contenido de metales pesados como el
cadmio (Sharma et al., 2006) o en deshidratación de lodos (Özacar et al., 2000) obteniéndose resultados alentadores
(Universidad politécnica de valencia).
De acuerdo al trabajo de investigación realizado por la universidad politécnica de valencia y el instituto de seguridad
industrial radiofisica y medioambiental, se seleccionaron semillas teniendo en cuenta su composición nutritiva,
principalmente aquellas que posean un elevado contenido en proteínas y/o polisacáridos. Estudios previos sobre
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coagulantes naturales indican que dichos compuestos están relacionados con la actividad coagulante de las semillas. Tal
es el caso de la Moringa Oleifera cuyo compuesto activo es una proteína (Ndabigengesere et a., 1995).
Dentro de las semillas que destacan para ser empleadas como coagulante natural tenemos las que se observan en la
Tabla 1.5- Diferentes semillas empleadas como coagulantes naturales.
Semilla (nombre común) Nombre botánico
Alubia roja Phaseolus vulgaris
Maíz dulce Zea mays
Maíz rojo Zea mays
Cacahuete Arachis hypogaea
Semillas de girasol Helianthus annuus
Maracuyá Passiflora edulis
Fruta de la pasión morada Passiflora edulis
Nuez Junglans regia
Avellana Corylus avellana
Lichi Litchi chinensis
Longan Dimocarpus longan
Tamarindo Tamarindus indica
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Lino Linum usitatissium
Duringa ----
Alubia blanca o chicaro salvaje Vigna unguiculata
Habichuela Vicia faba
Lenteja negra Vigna mungo
Garbanzo verde, fríjol chino o judía Mung Vigna radiata
Garbanzo Cicer arietinum
Judía de lima o judión Phaseolus vulgaris
Maíz indio Zea mays
El principal objetivo en la implementación de estas semillas fue verificar la presencia de actividad coagulante de los extractos acuosos (ECA) y salinos (ECS) procedentes de las 21 semillas, es de considerarse que hay actividad coagulante cuando el porcentaje de sedimentación de la muestra observado al cabo de 60 minutos, es superior a la sedimentación producida de forma natural en la disolución turbia sintética (control o blanco).
Tras una serie de estudios y análisis entre las semillas elegidas y haciendo un comparativo con el anticoagulante de mayor potencial la “ Moringa Oleifera”, se concluye que las semillas que obtuvieron los mejores resultados proporcionando:
24
Fig 1.1 Semillas con mayor potencial de coagulante natural.
25
MEJ
ORR
ES A
NTI
CUA
GU
LAN
TES
NA
TURA
LES
La alubia roja :
Maiz dulce
Maiz rojo
Es la única que admite diluciones del extracto crudo salino hasta 27 veces, aumentando su actividad coagulante hasta el 60 % en 90 minutos.
Proporcionan los mejores resultados en los test de actividad preliminares empleando el extracto crudo salino (hasta el 80 %)
Sin embargo, se produce una reducción de la actividad coagulante con la dilución. El tiempo de sedimentación óptimo es de 60 minutos. No admiten calentamiento, ya que el principio activo se desnaturaliza con la temperatura.
En la siguiente figura se pude dar a notar las características que presentan las tres semillas sobre su poder coagulante.
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Alubia roja
-El extracto crudo actúa como un coagulante natural primario, ya que reduce la turbidez del agua en un rango de 55-65 % respecto de la turbidez inicial. Este coagulante, admite su manipulación y trabajo a temperatura ambiente, e incluso mantiene su actividad tras ser calentado durante 1 hora a 85 ºC.
-Su componente activo se purifica fácilmente por cromatografía de intercambio iónico. El extracto purificado obtenido se puede añadir al agua cruda, lo que permite almacenar el agua tratada con este compuesto, por tiempos superiores a 24 horas.
-El extracto purificado obtenido no posee capacidad antimicrobiana a las concentraciones estudiadas (0.1-10 μg/mL, 0.2 mg/mL y 0,6 mg/mL).
Maíz dulce
-El extracto crudo es un buen coagulante primario natural debido a que permite reducir la turbidez del agua tratada en un rango del 70-75 %, respecto del inicial. El extracto puede ser utilizado a temperatura ambiente y el tiempo de sedimentación estimado es de 60 minutos.
- El extracto crudo posee efectos similares a la semilla de Moringa oleifera, ya que alcanza porcentajes de sedimentación similares o incluso superiores a ésta. Sin embargo, a diferencia de lo que sucede con la Moringa, el maíz dulce no admite diluciones sin pérdida de actividad coagulante.
- El extracto purificado posee una baja actividad antimicrobiana en el rango de concentraciones estudiadas (0.1-10 μg/mL, 0.2 mg/mL y 0,6 mg/mL).
-En los test de floculación celular, se observa la capacidad que esta semilla posee para formar agregados celulares sobre las bacterias. Esta característica particular, contribuye a proseguir con las investigaciones para su utilización en el tratamiento del agua destinada a consumo humano.
Maíz rojo El extracto crudo ofrece resultados prometedores debido a la elevada tasa de sedimentación observada. Sin embargo, las dificultades encontradas en su purificación hacen más interesante proseguir los estudios posteriores con las semillas de alubia roja y maíz dulce.
Desde el Laboratorio de Investigaciones Ambientales del Núcleo Costa Oriental del Lago (Liancol) se han venido
desarrollando una serie de proyectos con coagulantes naturales tomando en cuenta los altos costos que afligen a los
actuales , y más aún, el residual de aluminio que presenta el agua tratada, surge la necesidad de evaluar la efectividad de
algunas especies vegetales como coagulante en la potabilización de nuestras aguas, como la Moringa oleífera, Aloe vera,
Cactus lefaria, así como los exudados gomosos de Enterolobium y Saman, entre otras”.7
Tabla 1.6 Investigaciones realizadas sobre coagulantes naturales.
Laboratorio de investigaciones ambientales del nucleo costa oriental del lago (liancol)Cual es la investigación Objetivo de investigación Metedo empleado Resultados obtenidosExudado gomoso de Cedrela odorata
Utilización como coagulante en la clarificación de las aguas
Se evaluó la eficiencia del exudado gomoso derivado del árbol Cedrela odorata, como agente coagulante durante la potabilización de las aguas sintéticas.
-Pruebas de jarras
-Determinaron los parámetros físico-químicos tales como: turbiedad, color, pH, y alcalinidad total.
La solución coagulante estuvo comprendida en el rango de 10 a 500 mg/L.
- Las aguas se prepararon con valores de turbiedad inicial de 10, 15, 25, 50, 75 y 100 NTU, valores que se alcanzaron agregando caolín al agua de chorro. Con la aplicación de 20 mg/L de exudado gomoso de C. odorata, como dosis óptima
Puede remover niveles de turbiedad entre un 68 y 95 por ciento para el rango de concentración estudiado, pudiendo ser una alternativa en la potabilización de las aguas destinadas para consumo humano, desde el punto de vista físico-químico”.
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Aplicación de una suspensión gelatinosa de huesos bovinos como coagulante en la clarificación de aguas
Comprobar la eficiencia de una suspensión gelatinosa de huesos bovinos en la clarificación del agua.
-prueba de jarras
Las muestras de aguas crudas sintéticas con turbiedades entre 50 y 90 UNT
-Se evaluaron los parámetros fisicoquímicos pH, color, turbidez y alcalinidad, antes y después de filtrar las muestras tratadas
Después de filtrar, los valores oscilaron entre 0,71 y 4,3 UNT.El resto de los parámetros evaluados cumplieron con las normativas exigidas en Venezuela. Se confirma la efectividad de las suspensiones gelatinosas de huesos bovinos como coagulante primario para la clarificación del agua”.
Revista Internacional de Tecnología Avanzada en Ingeniería Civil ISSN : 2231 -5721 , Volúmen 2 , Número 1 , 2013
-Buena calidad de M.Oleifera
-Buena calidad de las vainas de okra
-C.procera
investigar laLa aplicación de coagulantes naturales de purificación de agua
- Prueba de coagulación por lotes,realizarse en el agua turbia sintética de baja( 15 , 30 y 50 NTU ) , medio ( 100 ) y alta ( 250 y 500 NTU ) turbidez .
Se encontró que la dosis óptimas fueron 10mg / l , 7,5 mg / l , 10 mg / ly 15 mg / l conla máxima eliminación de turbidezeficiencias de 96 % , 76 % , 54 % y 64 %para aguas de baja turbidez y el 92% , 87 %, 68 %y 73 % para las aguas turbias medio y98 % , 92 % , 74 % y 86,8 % para altaturbia agua respectivamente.
El sobrenadante turbiedades obtenidos al final de este fase de agua turbia medio fue 8NTU , 13 NTU , 32 NTU y 27 NTU-
Optimización de coagulantes naturales como coagulante ayuda en combinación con alumbre en turbia sintética agua.
la dosis óptima de cada unocoagulantes ( 5 mg / l en el caso de MoringaOliefera , 5 mg / l en el caso de Okra y
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7.5mg / l en el caso de C.Procera ) fueronaplicado con diferentes dosis de alumbre ( 2,5 mg / l , 5 mg / l , 7,5 mg / l , 10 mg / l , 12,5 mg / l , 15 mg / l 17,5 mg / ly 20 mg / l),
Se encontró que el alumbre de 5 mg / l dio la máxima eficiencia de remoción de turbiedad . Los turbiedades sobrenadante obtenido en la final de esta prueba fueron 5NTU , 2 y 3 NTU NTU para Moringa Oliefera , Okra y C.Procera , respectivamente, que sonigual a y menos de 5NTU
Revista Internacional de Contaminantes del Ambiente. 28 (3) 229-236, 2012
almidón extraído de la yuca (Manihot esculenta Crantz
comprobar el potencial de coagulación- floculación de la mezcla del polímero con sulfato de aluminio comercial
Se utilizaron muestras de agua superficial de un río de importancia en la región sureste de México, el Río Carrizal, tributario del Río Grijalva.
Se emplea la prueba de jarras para la obtención de la dosis óptima de sulfato de aluminio.
se procedió a emplear 6 mezclas en proporciones diferentes del polímero natural a base de almidón de yuca más sulfato de aluminio
lograron comprobar que las mezclas de sulfato de aluminio con almidón de yuca tienen un potencial de coagulación-floculación y podrían ayudar al tra-tamiento de las aguas superficiales.
la dosis óptima para la remoción de turbiedad fue de 10 mg/L de FeCl3 más 0.2 mg/L de almidón, equivalente a una proporción 1:0.02.
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A partir de las observaciones tomadas se sintetiza que cuando se utiliza coagulantes naturales como un coadyuvante de
coagulación, la dosis de alumbre se puede reducir a casi 50 % ayudando a reducir los efectos perjudiciales causada por
coagulantes químicos natural por lo tanto los coagulantes naturales son una alternativa sostenible y económica de
proceso de tratamiento del agua.
CONCLUSIÓN.
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El mundo no puede "permitirse el lujo" de esperar a que se lleven a cabo obras importantes de infraestructura para
proveer agua potable a quienes la necesitan. Sería insensato e inaceptable no tener en cuenta las prioridades inmediatas
de los más necesitados; hay que adoptar medidas simples y poco costosas para poner el agua salubre a disposición de
millones de personas en los países en vías de desarrollo” y esto se acopla a la implementación de coagulantes naturales
dentro del proceso de tratamiento de aguas ya que no son muy costosos para su implementación y sobre todo que se
estaría contribuyendo al cuidado del medio ambiente y prevención de enfermedades.
Según la dirección general de la OMS, 2001 menciona que "Casi la quinta parte de la población infantil del mundo, 400
millones de niños y niñas, carecen del mínimo de agua potable que necesitan para vivir. Los niños que se ven obligados a
beber agua insalubre y a vivir en condiciones sanitarias inadecuadas no pueden progresar", afirmó Carol Bellamy,
Directora ejecutiva del UNICEF 2005.
App - 1
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Moringa Oleifera : fue en su origen un árbol ornamental del Sudán, plantado durante la ocupación británica. Moringaceae es el
nombre de la familia de plantas que engloba a más de 14 especies conocidas, endémicas de los países africanos,
Madagascar, Arabia y la India. La mitad de ellas son relativamente comunes en la actualidad y son esporádicamente cultivadas,
aunque sólo la Moringa Oleifera, escultivada en toda el área tropical.
Esta especie posee un gran interés, debido a los múltiples usos que posee: las vainas, hojas y semillas son un alimento vegetal con
un poder nutricional elevado, el aceite extraído de las semillas, se emplea para cocinar, fabricar jabón y cosméticos, como
combustible para calefacción e iluminación, la pulpa de la madera se emplea para fabricación de papel, la madera es ligera, así que
Figura 2.1. Izqda. Árbol Moringa Oleifera. Dcha. Semilla de Moringa Oleifera.
Fuente: Elaboración propia
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.
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Moringa Oleifera : fue en su origen un árbol ornamental del Sudán, plantado durante la ocupación británica. Moringaceae es el
nombre de la familia de plantas que engloba a más de 14 especies conocidas, endémicas de los países africanos,
Madagascar, Arabia y la India. La mitad de ellas son relativamente comunes en la actualidad y son esporádicamente cultivadas,
aunque sólo la Moringa Oleifera, escultivada en toda el área tropical.
Esta especie posee un gran interés, debido a los múltiples usos que posee: las vainas, hojas y semillas son un alimento vegetal con
un poder nutricional elevado, el aceite extraído de las semillas, se emplea para cocinar, fabricar jabón y cosméticos, como
combustible para calefacción e iluminación, la pulpa de la madera se emplea para fabricación de papel, la madera es ligera, así que
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