https://doi.org/10.61236/renpys.v3i2.651
Artículo científico: Evaluación de la capacidad coagulante de las semillas de linum usitatissimum, Salvia hispánica y Moringa
oleifera como coadyuvantes para el tratamiento de agua.
Publicación Semestral. Vol. 3, No. 2, julio-diciembre 2024, Ecuador (p. 44-56)
Publicación Semestral. Vol. 3, No. 2, julio-diciembre 2024, Ecuador (p. 44-56). Edición continua
Evaluación de la capacidad coagulante de las semillas de Linum usitatissimum, Salvia hispánica y Moringa
oleifera como coadyuvantes para el tratamiento de agua
Rebeca Abigail Poveda Ocaña1*
1
Universidad Técnica de Ambato, Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industria, Ambato, Tungurahua, Ecuador.
*Dirección para correspondencia: rpoveda3662@uta.edu.ec
Fecha de Recepción: 09-05-2024 Fecha de Aceptación: 25-07-2024 Fecha de Publicación: 30-07-2024
Resumen
Actualmente, en numerosos países, la obtención de agua potable representa una considerable dificultad, lo que
constituye un problema de relevancia mundial. Esto se debe a que los procesos de potabilización tradicionalmente
emplean métodos convencionales que utilizan coagulantes químicos, tales como el policloruro de aluminio y el
sulfato de aluminio. Estos coagulantes generan subproductos conocidos como lodos residuales, los cuales
contienen altos niveles de metales pesados, como el aluminio, que pueden ocasionar alteraciones en los
organismos vivos y el medio ambiente. Debido a esta problemática, es fundamental la búsqueda de tratamientos
ecológicos y accesibles que mejoren la calidad del agua tratada. En este contexto, se desarrolló la presente
investigación con el objetivo de obtener coagulantes orgánicos y evaluarlos como posibles coadyuvantes de los
compuestos químicos utilizados en el tratamiento del agua para consumo humano. El estudio se llevó a cabo
mediante técnicas de obtención de biomasa vegetal y su posterior purificación, las cuales fueron caracterizadas
mediante Espectroscopía Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR). Posteriormente, se evaluó la capacidad
coagulante mediante la prueba de jarras y la medición de los principales parámetros en el agua tratada con la
combinación químico-orgánica. La Moringa oleífera se destacó como el extracto más prometedor, ya que, al
sustituir el 37.5% del coagulante químico, se lograron valores de turbidez que cumplen con la norma NTE INEN
1108:2011. Esta investigación demuestra el potencial de los coagulantes orgánicos como una alternativa viable y
sostenible en el proceso de tratamiento del agua potable.
Palabras claves: Agua, Coadyuvante, biomasa, pruebas, coagulación.
Evaluation of the coagulating capacity of Linum usitatissimum, Salvia hispánica and Moringa oleifera
seeds as coadjuvants for water treatment
Abstract
Currently, in many countries, obtaining drinking water is a considerable challenge, which is a problem of global
relevance. This is because purification processes traditionally employ conventional methods that use chemical
coagulants, such as polyaluminum chloride and aluminum sulfate. These coagulants generate byproducts known
as sewage sludge, which contain high levels of heavy metals, such as aluminum, which can cause alterations in
living organisms and the environment. Due to this problem, it is essential to search for ecological and accessible
treatments that improve the quality of the treated water. In this context, the present research was developed with
the aim of obtaining organic coagulants and evaluating them as possible adjuvants of the chemical compounds
used in the treatment of water for human consumption. The study was carried out using techniques to obtain plant
biomass and its subsequent purification, which were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy
(FTIR). Subsequently, coagulant capacity was evaluated by testing pitchers and measuring the main parameters
IDs Orcid:
Rebeca Abigail Poveda Ocaña: http://orcid.org/0009-0000-2768-5677
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Poveda R.
in the water treated with the chemical-organic combination. Moringa oleifera stood out as the most promising
extract, since, by replacing 37.5% of the chemical coagulant, turbidity values were achieved that comply with the
NTE INEN 1108:2011 standard. This research demonstrates the potential of organic coagulants as a viable and
sustainable alternative in the drinking water treatment process.
Keywords: Water, Adjuvant, biomass, tests, coagulation.
1. INTRODUCCIÓN
El agua es el elemento más esencial para la vida, sin
embargo, esta no está disponible para toda la
población, es decir, existe una escasez de agua para
consumo especialmente en los países en vías de
desarrollo (Canaza & Mamani, 2020). En el 2015 la
Organización Mundial de la Salud (OMS) señalo que
sólo el 71% de la población tiene acceso a la dotación
de agua potable, que puede ser utilizada para: el
consumo humano, fabricación de alimentos,
actividades domésticas, recreativas, etc.
El agua para consumo debe cumplir los parámetros que
se detalla en las normas INEN 1108:2011, ya que la
calidad de la misma tiene un efecto directo sobre la
salud de la población que la consume (Pérez & Torres,
2019); sin embargo, esta puede modificarse por la
presencia de contaminantes como: microorganismos
infecciosos, productos orgánicos, químicos, los cuales
se derivan principalmente de las actividades
antropogénicas (Bravo et al., 2016; Organización
Mundial de la Salud, 2023). Y debido a la presencia de
estos agentes contaminantes, el agua proveniente de
fuentes naturales generalmente debe pasar por varios
procesos en donde se utilizar productos químicos
tradicionales, para estar óptima para el consumo
humano (Choque et al., 2018).
El agua proveniente de fuentes naturales en su
composición contiene partículas en suspensión y
coloidales, las cuales son las que dan la turbidez y el
color a los cuerpos de agua, y en algunos casos puede
alterar la calidad de esta, por lo que es necesario un
tratamiento para la eliminación de dichos parámetros
(Cabrera et al., 2022; Méndez et al., 2022). En el
proceso de potabilización del agua se lleva a cabo la
operación denominada coagulación -floculación en
donde se utiliza compuestos de origen químico, que en
la mayoría de los casos generan productos derivados
(lodos) con elevados niveles de toxicidad por la
presencia de metales como el aluminio, menor
porcentaje de degradación y de un elevado valor para
su adquisición (Trujillo et al., 2014).
La coagulación y floculación son dos procesos que se
dan de manera simultánea, la coagulación por su parte
desestabiliza el material coloidal que se encuentra en el
agua, mientras que, en la floculación dichas partículas
coloidales forman flóculos, los cuales ayudan a reducir
la turbidez y el color en las muestras de agua tratada
(Carrillo & Zavala, 2023). Entre los coagulantes
convencionales utilizados para este proceso se puede
mencionar al sulfato de aluminio (alumbre) y
policloruro de aluminio (PAC), los mismos que
presentan gran efectividad para reducción de la
turbidez, sin embargo, son de alto valor económico y
en varios casos de un impacto ambiental negativo
(Moreira & Moreira, 2022). Tales como: aparición de
metales pesados, generación de grandes cantidades de
lodos residuales, alteración del pH, incremento de la
concentración de sales en los cuerpos de agua, entre
otros (Ariza & Gutiérrez, 2020; Carrasquero et al.,
2019).
Por estos aspectos negativos anteriormente citados, los
científicos se encuentran en la búsqueda de nuevas y
eficientes alternativas que brinden similares
posibilidades de los tratamientos convencionales de
mejorar la calidad del agua con el uso de compuestos
basados en productos naturales, que no produzcan
ningún tipo de toxicidad (Organización Mundial de la
Salud, 2019). Como, por ejemplo, en varios países
asiáticos y africanos últimamente ya se ha iniciado la
utilización de polímeros orgánicos como auxiliares a
los compuestos químicos usados en la etapa de
coagulación especialmente en cuerpos de agua con
altos índices de contaminación y turbidez. Estos
productos novedosos presentan una efectividad
análoga o mayor a los coagulantes tradicionales, por
sus características biodegradables (Ramírez &
Jaramillo, 2016).
De acuerdo con las recientes investigaciones, en la
naturaleza se puede encontrar algunos polímeros y/o
polisacáridos de origen animal y vegetal o en algunos
casos sus respectivos residuos, los cuales presentan
propiedades floculantes naturales, como, por ejemplo:
almidón, moringa, linaza, maíz, naranja, entre otros
(Choque et al., 2018). Dichos extractos pueden ser
utilizados principalmente para la remoción de la
turbidez durante el tratamiento de agua. Otro tipo de
extracto, como el mucílago de la tuna (Opuntia ficus-
indica) puede ser utilizado en procesos para el
tratamiento inicial de las aguas residuales
especialmente de la industria minera por su capacidad
para reducir el porcentaje de acidez en dichas aguas
(Reyes, 2020).
En el caso de coagulantes provenientes de animales se
puede mencionar como pionero al quitosano obtenido
del caparazón de los crustáceos, el colágeno también
presenta propiedades coagulantes, debido a las
proteínas presentes en su estructura (Moreno et al.,
2020). Adicionalmente, existe un sinnúmero de
investigaciones del uso de moringa (Moringa Oleífera)
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como coagulante en el tratamiento de agua,
especialmente de las semillas por su alto contenido de
aminoácidos, los cuales contienen carga positiva y
negativa, que van a interactuar con las partículas
coloidales para la formación de floc (Vera &
Zambrano, 2019).
La mayoría de la biomasa es extraída de varias partes
de la planta, tales como: semillas, tallo, hojas, entre
otras. Las cuales contienen principalmente moléculas
de gran tamaño con características de coaguladores
(Carpio, 2019; Jaramillo, 2020). Dichos productos
orgánicos son usados como sustituyente total o
proporcional de los coagulantes comúnmente
utilizados o como colaboradores del proceso de
coagulación y floculación, con la finalidad de obtener
una reducción de la turbidez del agua, llegando en
algunos casos a disminuir la cantidad de
microorganismos patógenos que se puede encontrar
presentes en el agua que no ha sido sometida a ningún
tipo de tratamiento (Cuadros, 2020; Guzmán et al.,
2013). Ya que según los recientes estudios se ha
analizado que estos productos orgánicos presentan
resultados positivos para el tratamiento agua, logrando
una reducción de la turbidez, el color y agentes
patógenos, que se pueden encontrar presentes en el
agua (Ramírez & Jaramillo, 2016).
Entre los principales beneficios que presentan dichos
extractos son: fácil acceso, menor costo que los
convencionales, generan mejor cantidad de lodos
residuales contaminados, lo que conlleva a la reducción
de los riesgos para los seres vivos, mayor capacidad
para biodegradarse, poca o nula toxicidad (Benjumea,
2019; Feria et al., 2020).
Es importante mencionar que, los coagulantes
orgánicos provenientes de moringa tienen mayor
efectividad en aguas con altos niveles de turbidez y
color, debido a las cargas positivas y negativas
presenten en dichos extractos (Chuquicajas & Julca,
2021).
Las cuales interactúan con las partículas en suspensión
presentes en el agua. También, en algunos casos
presenta propiedades desinfectantes, porque pueden
disminuir la carga de microorganismos patógenos
presente en el agua, lo que le confiere características
especiales para ser usada como la principal alternativa
de coagulante orgánico (Cedillo et al., 2024).
El objetivo de la presente investigación fue evaluar la
capacidad coagulante de las semillas de Linum
usitatissimum, Salvia hispánica y Moringa oleifera
como coadyuvantes en el tratamiento de agua a través
del método de jarras y análisis de los parámetros
físicos-químicos.
2. METODOLOGÍA
2.1 Muestras
2.1.1 Agua
Las muestras se tomaron directamente del agua que
llega a la zona de captación de la planta de tratamiento
“Santa Marianita”, que abastece a 5 parroquias
aledañas a la planta en la cuidad de Ambato de la
provincia de Tungurahua- Ecuador. Para la toma de
muestra se utilizó un recipiente de 6 litros, que fueron
llenados con agua (6 litros) sin tratamiento para
posteriormente ser utilizada en la prueba de jarras.
2.1.2 Biomasa Vegetal
Las biomasas vegetales fueron obtenidas del centro de
venta de especies en la ciudad de Ambato, provincia de
Tungurahua.
• Linaza (Linum usitatissimum)
• Chía (Salvia hispanica)
• Moringa (Moringa oleifera)
2.2 Obtención de los coagulantes naturales
Para el proceso de extracción se utilizaron las semillas
cada vegetal, posteriormente se realizaron pruebas
preliminares para determinar la cantidad a emplear y se
determinó la utilización de 100g de cada biomasa
basado en el porcentaje de rendimiento.
2.2.1 Moringa oleífera
La metodología que se utilizó fue la propuesta por
Acevedo (2019) con algunas modificaciones:
Se procedió al secado de las semillas con la utilización
de un calentador a 60º C, para eliminar su cáscara de
una forma más rápida. Para cálculos de rendimiento la
semilla descascarada se pesó utilizando una balanza
analítica. Posterior a este proceso se llevó a cabo la
trituración de las semillas utilizando una trituradora,
seguido del uso de un mortero hasta conseguir una
muestra homogénea, la misma que se sometió a un
proceso de tamizado para eliminar las porciones de
semillas de mayor tamaño. Para la extracción se añadió
10% del producto obtenido en agua y se calentó la
mezcla por 10 minutos. Finalmente, la torta obtenida
fue sometida a un proceso de prensado con la finalidad
de eliminar su parte aceitosa. El procedimiento se
repitió el número de veces necesario para eliminar la
mayor cantidad de aceite de la torta. Finalmente se dejó
secar la torta obtenida en un recipiente de vidrio
durante 24 horas a temperatura ambiente (menor a
30ºC y 65% de humedad relativa).
46
Poveda R.
2.2.2 Linaza (Linum usitatissimum)
La metodología utilizada para la extracción del agente
coagulante fue la utilizada por Villa et al., (2020):
Se limpió y lavó las semillas con la finalidad de
eliminar impurezas y residuos. Luego los 100g de
semillas pesadas fueron sometidas a un proceso de
molienda con la ayuda de un mortero con la finalidad
de tener una muestra de menor tamaño.
La muestra se colocó en un recipiente con agua a una
temperatura de 95°C durante 20 minutos en una
proporción de 1:20 (peso/volumen) para la obtención
del mucílago. El mucílago se separó de la semilla a
través de un proceso de decantación con el uso de un
embudo. El producto obtenido fue almacenado en un
vaso de precipitación hasta su utilización.
2.2.3 Salvia hispánica
Para la extracción se realizó el mismo proceso
anteriormente descrito (Villa et al., 2020), finalizando
con una filtración utilizando un filtro número 100. El
producto obtenido fue almacenado en un vaso de
precipitación hasta su utilización.
2.3 Cálculo del porcentaje del rendimiento
Se determinó el porcentaje de rendimiento utilizando la
siguiente fórmula, detallada a continuación (Dávila,
2022):
(1)
2.4 Caracterización molecular por
Espectroscopía infrarrojo con
Transformada de Fourier (FTIR)
Las muestras fueron colocadas sin ningún tipo de
tratamiento previo sobre el lente del dispositivo y se
analizó el porcentaje (%) de transmitancia en un
intervalo entre 4000 cm-1 y 550 cm-1 en un
espectrómetro infrarrojo por transformada de Fourier
con dispositivo de reflexión total atenuada (ATR)
detallado a continuación:
• Equipo: espectrómetro FTIR
• Marca: Perkin Elmer, 2021
• Dispositivo: Reflexión total atenuada (ATR)
• Serie: 117621
• Procedencia: Laboratorio LACONAL de la
Universidad Técnica de Ambato
Posteriormente, se identificaron las bandas
relacionadas con los grupos funcionales característicos
de cada extracto en el espectro según el valor de
frecuencia correspondiente y se compararon con la
literatura, misma que se describe en el apartado de
resultados.
2.5 Evaluación de su capacidad coagulante
2.5.1 Prueba de Jarras
Se llenó 6 vasos de precipitación con 1 litro de la
muestra de agua en cada uno, luego se inició el equipo
para que se lleve a cabo la simulación de los procesos
de coagulación y floculación.; empezando con una
mezcla rápida que duro 1 minuto a una velocidad de
100 revoluciones por minuto, seguido de una mezcla
lenta por 15 minutos a una velocidad de 40
revoluciones por minuto. Una vez terminado el proceso
se apagó el equipo y se inició la etapa de sedimentación
en donde se dejó la muestra de agua en reposo durante
15 minutos (Jácome, 2024).
En base al valor inicial de turbidez, se determinó la
concentración y dosificación del coagulante que se
añadió al inicio de la mezcla rápida.
2.5.2 Análisis de los parámetros físicos del agua
Posterior al proceso de sedimentación, se procedió al
análisis de los parámetros más representativos en las
muestras de agua, descritos a continuación (Noriega,
2022):
• Conductividad eléctrica: Se midió
directamente en la muestra de agua contenida
en el vaso de precipitación de 1000 ml con el
uso del conductímetro.
• pH Se midió directamente en la muestra de
agua contenida en el vaso de precipitación de
1000 ml con el uso del pHmetro.
• Turbidez: Se utilizó el turbidímetro para la
lectura de los valores, para lo cual se transfirió
10 ml de la muestra al frasco analizador con
la ayuda de una micropipeta. Es importante
detallar que la muestra de agua se tomó de la
mitad del vaso de precipitación
aproximadamente con la finalidad de evitar el
movimiento del floc que se formó durante este
proceso.
2.5.3 Determinación del porcentaje de remoción
Se utilizó la siguiente ecuación para el cálculo de
porcentaje de remoción (Choque et al., 2018):
(2)
donde:
Ti= Turbidez inicial
Tf= Turbidez final
2.5.4 Prueba de coadyuvante del policloruro de
aluminio
Para las pruebas de los extractos naturales como
coadyuvantes se realizó una sustitución de 5ppm en los
6 tratamiento de la prueba de jarras, detallados a
continuación.
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Tabla 1. Combinaciones utilizadas en la prueba de
sustitución.
Nº
Tratamiento
Dosis coagulante
químico (ppm)
Dosis
Extracto (ppm)
T1
0
40
T2
5
35
T3
15
25
T4
25
15
T5
35
5
T6
40
0
2.6 Diseño Experimental
La información obtenida de la presente investigación
se evaluó con el uso de cuadros y gráficos
comparativos. El análisis estadístico se realizó a través
de un diseño factorial A x B con 3 repeticiones y el
análisis de varianza para 2 factores con una sola
muestra por grupo, detallado a continuación:
● Factor 1: Tratamientos (Combinaciones)
● Factor 2: Tipo de coagulante orgánico
● Respuesta: Turbidez (NTU)
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la Tabla 2 se detalló los resultados del proceso de
extracción de los coagulantes de origen natural en
relación con el producto (apariencia), rendimiento y
costo. Como resultado de la obtención de los
floculantes/coagulantes orgánicos, se obtuvo dos
productos similares en aspecto y textura en el caso de
los mucílagos, y una torta (libre de aceite) en el caso de
las semillas de la Moringa oleífera (Villa et al., 2020).
El coagulante proveniente de la linaza presentó
resultados más promisorios porque se obtuvo un
rendimiento del 85.9%, seguido de la chía con el
77.7%. Finalmente, la Moringa con un 73.1% de
rendimiento. Estos resultados tienen relación directa
con el tipo de muestra y el proceso de extracción,
especialmente la Moringa, ya que el residuo
proveniente de la cáscara afecta a la cantidad final del
producto. En relación con el valor económico, la
moringa presentó un mayor costo de extracción
(Arciniega, et al., 2023).
Tabla 2. Porcentaje del rendimiento del proceso de extracción.
Biomasa
Producto obtenido
% Rendimiento
Precio (usd)/ 100g
Semilla Moringa (Moringa oleifera)
Torta
73.1
1.50
Chía (Salvia hispanica)
Mucílago
77.7
0.45
Linaza
(Linum usitatissimum)
Mucílago
85.9
0.55
3.1. Parámetros físicos y químicos de los
extractos obtenidos
En la Tabla 3, se detalló los resultados obtenidos de la
medición de los parámetros fisicoquímicos analizados
en los coagulantes orgánicos, posterior al proceso de
extracción. Los resultado de los parámetros
conductividad eléctrica y pH evaluados en los extractos
obtenidos se analizó que en los 3 casos presentaron un
valor neutro (7.1 a 7.4) por lo que el agua a tratar no
será afectada por el pH, en relación a la conductividad
el extracto proveniente de la muestra de moringa,
presenta un valor elevado (102.00 µs/cm); es decir, este
producto contiene gran cantidad de partículas
conductoras de electricidad, debido a que, presenta
mayor cantidad de compuestos proteicos, los cuales
trabajan como polielectrolitos catiónicos (Jaramillo,
2020). A diferencia de los coagulantes químicos, que
debido a, la presencia de sales en su composición
produce una disminución en el pH de la muestra de
agua tratada (Arciniega et al., 2023).
Tabla 3. Parámetros fisicoquímicos promedios de
coagulantes/floculantes naturales.
Muestra
Conductividad Eléctrica (µs/cm)
pH
CHÍA
14.00
7.40
LINAZA
46.00
7.60
MORINGA
102.00
7.10
3.2 Caracterización de los grupos funcionales
en los extractos naturales a través de
Espectroscopía FTIR
Los resultados obtenidos de la caracterización
molecular de los coagulantes orgánicos se detallan a
continuación:
48
Poveda R.
Espectro de linaza: La banda más representativa es de
3330.29 cm-1, la misma que pertenece al grupo O-H,
que está directamente relacionado a los grupos de los
azúcares, así como de los compuestos fenólicos.
Por otra parte, la segunda banda identificada fue la del
grupo N-H de la proteína (1633.08 cm-1) así como del
grupo C=O correspondiente al grupo carboxilo
(Garnica et al., 2021) y al enlace C=O que está
relacionado con un grupo carboxilo (Andrade, 2023).
Figura 1. Espectro Linaza.
Espectro de Chía: Las bandas a 3339.89 cm-1
pertenecen al O-H de los compuestos como el alcohol
y el ácido carboxílico (Treviño, 2016), mientras que las
bandas a 1633.12 cm-1 se puede deferencia al grupo
carboxílico, la cual se encuentra presente en muestras
de mucilagos (Rodríguez et al., 2014). Es decir, según
otras investigaciones chía contiene enlaces éster a 1742
cm-1 y grupo carboxílico de los ácidos grasos (Di
Marco et al., 2020).
Figura 2. Espectro Chía.
Espectro de Moringa: Las bandas más representativas
son las del grupo aminas (N-H) a 3301.85cm-1, debido
a su alto contenido de proteína y grasa en su estructura
(López, 2018). Por otra parte, entre 1744.57 cm-1 y
1643.45 cm-1 se presenta el grupo C=O alifático
(Cardoso et al., 2018). Es decir, entre los principales
grupos funcionales que se puede analizar en moringa
con: alcoholes, alcanos, alquenos, éteres, ésteres,
ácidos carboxílicos, entre otros (Khalid et al., 2023).
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Figura 3. Espectro Moringa.
3.3 Prueba de Jarras:
Los resultados del análisis cuantitativo (parámetros del
agua) y cualitativo (evaluación de la formación del
floc), se describen a continuación:
3.3.1 Parámetros cuantitativos
Turbidez (NTU): En la Tabla 4 se detalla los
resultados obtenidos de la medición de la turbidez
(NTU) de las muestras de agua que contenían a los
coagulantes orgánicos obtenidos luego del método de
jarras. Los extractos de linaza y moringa reportaron
valores menores a los límites permitidos para el agua
que puede ser usada para el consumo (5NTU) según lo
detalla la norma NTE INEN 1108:2011 (Instituto
Ecuatoriano de Normalización, 2011);
es decir, estos son los coagulares orgánicos más
prometedores para ser usados el proceso de
coagulación-floculación durante el tratamiento de
agua, ya que la turbidez es el principal parámetro que
se ha utilizados para evaluar la eficiencia y efectividad
de un coagulante (Romero et al., 2007).
Además, los compuestos proteicos presentes en el
mucilago, hacen que los coagulantes obtenidos de la
chía y linaza presenten una similitud en relación a su
comportamiento y funcionamiento en las muestras de
agua, ya que, estos mucílagos pueden aumentar en
nivel de viscosidad de la solución en la que están
trabajando, así como la capacidad para atrapar las
partículas responsables de la turbidez por la formación
del conjunto puente-partícula que se da al momento de
la interacción (Mendoza et al., 2021).
Tabla 4. Valor de Turbidez (NTU).
Nº Tratamiento
Dosis
(ppm)
Coagulantes
Policloruro
Chía
Linaza
Moringa
T1
20
6.34
7.30
7.21
7.10
T2
25
5.67
6.25
6.80
6.87
T3
30
4.33
6.15
6.45
5.30
T4
35
3.85
6.00
5.95
5.02
T5
40
2.79
5.80
5.15
4.67
T6
45
1.78
5.50
4.90
4.10
Moringa por su parte presenta características
similares a los coagulantes químicos especialmente
del policloruro de aluminio (Sandoval & Laines,
2013), debido a que, este extracto en su
composición presenta grupos de aminoácidos,
las cuales son capaces de interactuar con las
partículas coloidales que comúnmente se
encuentran en las muestras de agua y son las
responsables de la formación el floc (Caldera et al.,
2007).
50
Poveda R.
Figura 4. Turbidez de los coagulantes orgánicos.
● pH: En la Tabla 5 se detalló los valores de pH de
los distintos coagulantes naturales extraídos varía
desde 7.9 a 6.5 es decir, se encuentra en el valor
óptimo.
En el caso de la moringa, el pH se encuentra en el
valor ligeramente básico, que es el óptimo, es
decir entre 7.0 – 8.0 es el rango más recomendable
para obtener una mayor eficacia del coagulante
orgánico (Caldera et al., 2007). Casos similares
ocurren con los otros coagulantes. Es decir, el pH
no represento mayor influencia para la
determinación de la eficacia de los coagulantes
utilizados.
Tabla 5. Resultados de conductividad eléctrica.
N.º
Tratamiento
Dosis
(ppm)
Chía
Linaza
Moringa
T1
20
7.30
7.50
7.20
T2
25
7.25
7.50
7.20
T3
30
7.15
7.48
7.28
T4
35
7.05
7.40
7.26
T5
40
7.00
7.35
7.15
T6
45
7.00
7.4
7.20
● Conductividad Eléctrica (CE): En la Tabla 6 se
detalló los valores de la conductividad eléctrica
(µs/cm) del resultado de la prueba de jarras
presentando como resultado una relación
directamente proporcional, es decir, a mayor
cantidad de coagulante mayor medida de
conductividad.
En relación con el efecto en la coagulación se
puede determinar que al aumentar la
conductividad eléctrica existe mayor cantidad de
partículas que pueden reaccionar en el agua y
mejorar el proceso de coagulación (Jaramillo,
2020).
Tabla 6. Conductividad eléctrica en las muestras de
agua.
Nº
Tratamiento
Dosis
(ppm)
Chía
Linaza
Moringa
T1
20
50.55
70.50
130.10
T2
25
53.50
74.25
138.50
T3
30
55.50
78.90
140.05
T4
35
60.10
85.01
143.15
T5
40
63.98
90.50
146.30
T6
45
65.50
100.02
150.00
3.3.2 Parámetro Cualitativo
La evaluación de la calidad de floc, que es un
parámetro cuantitativo que se midió posterior al
proceso de sedimentación y se valoró con la utilización
del Índice de Willcomb, teniendo como resultado que,
los coagulantes orgánicos en su mayoría alcanzaron
valores entre 2 y 6, esto significa que, si se produce la
formación de floc.
Sin embargo, este presente un floc de tamaño pequeño,
apariencia dispersa y que su proceso de sedimentación
es lento.
Al realizar una comparación con el floc resultante del
uso de policloruro de aluminio, el cual presenta un
valor generalmente de 8; es decir, que se puede
observar a simple vista y sedimenta rápidamente. En
relación con la calificación de la calidad de floc,
moringa y linaza son los extractos que presentan mejor
calidad de formación.
7,10 6,87
5,30 5,02 4,67 4,10
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
20 25 30 35 40 45 50
Turbidez (NTU)
Dosis - Coagulante (PPM)
POLICLORURO CHÍA LINAZA MORINGA
51
Recursos Naturales Producción y Sostenibilidad
Artículo científico: Evaluación de la capacidad coagulante de las semillas de linum usitatissimum, Salvia hispánica y Moringa
oleifera como coadyuvantes para el tratamiento de agua.
Publicación Semestral. Vol. 3, No. 2, julio-diciembre 2024, Ecuador (p. 44-56)
Tabla 7. Resultado de Índice de Willcomb.
Muestra
Concentración ( ppm)
20
25
30
35
40
45
Policloruro
de aluminio
2
6
8
8
8
8
Chía
2
2
2
2
2
2
Linaza
2
2
2
4
4
4
Moringa
4
4
4
4
6
6
3.4 Determinación del porcentaje de remoción
Como resultado final del cálculo de porcentaje de
remoción se obtuvo a moringa como la opción más
prometedora ya que presentó un 45.41%, de manera
especial en los cuerpos de agua fluviales y con altos
niveles de turbidez (Moreno et al., 2023). En relación a
los otros dos coagulares (chía y linaza) los cuales
presentaron valores entre el 25% y 35%.
Se debe mencionar que estos productos al ser de origen
orgánico si efectividad aumenta cuando se trabajó con
agua turbias, es decir con altos niveles de turbidez.
3.5 Evaluación de sustitución del policloruro
de aluminio
Con los resultados obtenidos de la primera parte en la
Tabla 8 se detalla las dosis utilizadas del coagulante
iniciando por una sustitución total del coagulante
químico, posteriormente esta concentración fue
aumentando a medida que disminuía la dosificación del
coagulante orgánico para terminar la eficacia en el
proceso de sustitución, donde se obtuvo los porcentajes
de sustitución.
Tabla 8. Combinaciones utilizadas para la prueba de sustitución.
Nº
Tratamiento
Dosis coagulante
(ppm)
Porcentaje
(%)
Dosis extracto
(ppm)
Porcentaje
(%)
T1
0
0
40
100
T2
5
12.5
35
87.5
T3
15
37.5
25
62.5
T4
25
62.5
15
37.5
T5
35
87.5
5
12.5
T6
40
100
0
0
En el tratamiento 4 se presenta los mejores resultados,
ya que a una sustitución del coagulante químico en un
37.50%, ya se obtuvieron valores de turbidez que se
encontraba dentro del límite permitido según la
normativa vigente según la norma NTE INEN
1108:2011. Al realizar la proyección de lo que
sucedería a gran escala se produce una disminución en
los lodos residuales que en algunos casos pueden ser
tóxicos para el ambiente y las personas por su
contenido de metales pesados especialmente aluminio
(Moreira & Moreira, 2022). De los resultados del
porcentaje de remoción de la turbidez la combinación
5 presentó el mejor resultado (mayor al 50%), sin
embargo, la cantidad de producto orgánico utilizado es
inferior, debido a que, cuando se trabaja con aguas
poco turbias, estos compuestos orgánicos no tienen
mayor cantidad de partículas en suspensión para que se
puedan adherir y en algunos casos el producto natural
puede pasar a ser parte de la materia orgánica que se
encuentra presente en el agua a tratar.
Tabla 9. Resultado de turbidez empleando la combinación coagulante orgánico y químico.
Nº Tratamiento
Combinación químico-
orgánico
Turbidez (NTU)
ppm
Moringa
Chía
Linaza
T1
0-40
4.50
5.70
4.60
T2
5-35
6.15
6.40
6.75
T3
15-25
5.50
5.90
5.85
T4
25-15
4.90
5.48
5.05
T5
35-5
2.97
3.15
2.52
T6
40-0
1.70
1.51
1.55
52
Poveda R.
3.5.1 Evaluación de la calidad de floculo
En la valoración de la calidad del floculo, los resultados
varían entre 6 y 8, es decir, presentan una calificación
de desde claro a bueno, de manera especial en los
tratamientos donde se realizó una dosificación mayor
de policloruro de aluminio.
3.6 Análisis estadístico
En el análisis estadístico presentó como resultado lo
descrito en la Tabla 11, de acuerdo con el análisis de
varianza presentó diferencias explicativas en las
combinaciones de los dos tipos de coagulantes, es
decir, estas mezclas si tienen influencia en el resultado
final de la turbidez. Al analizar los tipos de extractos
no presentan diferencias significativas entre los
coagulantes orgánicos, es decir, todos tienen un
comportamiento similar en sus distintas
concentraciones.
Tabla 10. Índice de Willcomb de muestras de agua
utilizando combinación de coagulantes.
Muestra
Coagulante
Moringa
Chía
Linaza
T1
6
4
6
T2
4
2
4
T3
6
6
6
T4
8
6
8
T5
8
8
8
T6
8
8
8
Tabla 11. Resultado del Análisis de Varianza.
Origen de las
variaciones
Suma de
cuadrados
Grados de
libertad
Promedio de los
cuadrados
F
Probabilidad
Valor crítico
para F
Tratamiento
51.0041
5
10.2008
97.5326
3.7466E-08
3.3258
Extractos
0.5293
2
0.2646
2.5307
0.1290
4.1028
Error
1.0458
10
0.1045
-
-
-
Total
52.5794
17
-
-
-
-
4 CONCLUSIÓN
La utilización de coagulantes naturales como
coadyuvantes en el tratamiento de agua ha mostrado
resultados prometedores. La sustitución parcial del
37.5% del policloruro de aluminio por coagulantes
naturales redujo la turbidez a 4.9 NTU, cumpliendo con
la normativa NTE INEN 1108:2011 y produciendo
lodos residuales más biodegradables debido a la menor
concentración de aluminio. Esta investigación destacó
que la linaza es el coagulante más eficiente y
económico, mientras que la Moringa oleífera, aunque
efectiva, resulta ser más costosa. Los coagulantes
orgánicos presentaron un pH neutro (7.1 a 7.4),
beneficiando el tratamiento al no alterar
significativamente el pH del agua. Además, el extracto
de Moringa oleífera mostró alta conductividad eléctrica
(102.00 µs/cm) debido a sus compuestos proteicos que
actúan como polielectrolitos catiónicos. A diferencia
de los coagulantes químicos, los naturales no
disminuyen el pH del agua y mejoran la conductividad
sin efectos adversos. Las combinaciones de
coagulantes naturales y químicos lograron reducir la
turbidez significativamente, con una remoción superior
al 50%. Sin embargo, su uso es limitado en aguas con
baja turbidez debido a la menor cantidad de partículas
en suspensión. En general, los extractos orgánicos
demostraron un comportamiento similar en diversas
concentraciones, resaltando su potencial como
solución sostenible y eficiente. Estos hallazgos
sugieren que los coagulantes naturales representan una
alternativa viable y ecológica frente a los métodos
tradicionales, mejorando la calidad del agua tratada y
reduciendo el impacto ambiental.
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