1. Introducción
El agua es esencial para la vida, un
recurso finito y las provisiones fácilmente accesibles se están volviendo menos
abundantes. La constante explotación de este recurso de manera inadecuada y de
forma indiscriminada ha ocasionado un sin número de desastres; y aunque no
muchas veces esta es apta para el consumo directo de la población, en muchas de
las quebradas de la selva y del mundo se ha encontrado bastante contaminada,
por el solo hecho de observar el color y la cantidad de partículas que le
confieren turbidez al agua (Diaz, 2019).
Estos dos parámetros que
son evidenciables a simple vista, son los que dan fe de las acciones
realizadas, la gran parte de la contaminación de los ríos, lagos y lagunas los realizamos
nosotros mismo con nuestras malas prácticas, cabe mencionar que es el suelo el
que confiere el color al agua por su concentración en algunos elementos propios
de la zona.
Moscoso (2015), indica
que el uso de almidón de yuca está bastante extendido y es práctica corriente
en muchas plantas de tratamiento de agua. Hay reportes donde han encontrado
trazas de sulfato de aluminio y buscan encontrar qué porcentaje del sulfato de
aluminio puede ser sustituido por almidón de yuca, en el proceso de coagulación-floculación
para la potabilización de agua. Luego de determinar la dosis óptima de 70 miligramos
por litro de sulfato de aluminio a través de la prueba de jarras fue sustituyendo
el sulfato de aluminio por almidón de yuca en proporciones del 20%. Luego de
realizar 60 pruebas para determinar si es posible sustituir el sulfato de
aluminio hasta un 40% por almidón de yuca para lograr valores inferiores a 5
NTU determinan que sí es posible para ciertos valores de turbiedad iníciales.
En las plantas de tratamiento
de todo el país se utilizan agentes químicos para clarificar y potabilizar el
agua, los cuales en dosis elevadas causan problemas en las redes de
distribución e incluso estarían ocasionando enfermedades a largo plazo con la
medida excesiva de químicos en el cuerpo humano. A su vez, la precaria
infraestructura existente en el país, genera un alto costo de los insumos que
se utilizan para la remoción de turbiedad y cloración (Carrizales &
Enríquez, 2019)
Cruz, (2020) busca
evaluar el grado de eficiencia del “tamarindo” como coagulante, recolectan 216
litros de muestra en botellas de plásticos 3,7 y 2,5 L de agua residual
doméstica de Soritor y de aguas superficiales de la quebrada Capellanía. Llegan
a la conclusión que el uso del coagulante a base de semilla de tamarindo
natural remueve sólidos coloidales referidos a turbidez en un 70.5% en las
aguas del efluente y 71.8% en las aguas superficiales, y también comprueban que
reduce parámetros químicos como la demanda química de oxígeno en un 68.3% en
las aguas del efluente y 76.0% en las aguas superficiales
Como alternativa a estos
agentes químicos, al inicio de los años setenta en varios países
latinoamericanos se propuso hacer uso de coagulantes naturales extraídos de
especies vegetales o animales locales para atenuar en parte o en su totalidad
el consumo de coagulantes sintéticos. No obstante, la materia prima propuesta
para el tratamiento del agua se extrae de la naturaleza sin ningún proceso
invasivo; de esta manera se rompe el paradigma de la exclusividad de los
productos químicos industriales tales como el sulfato de aluminio y el sulfato
férrico para tratar el agua y se abre la posibilidad a nuevas tecnologías a
bajo costo, inocuas para la salud humana y respetuosa con el medio ambiente (Lozano,
2018)(Jaramillo & Ramírez, 2015).
Es por ello que se ha
dado la importancia de estudiar e informar la utilización de un insumo natural
hecho a base de yuca para su utilización como un clarificante natural del agua
de la quebrada que se encuentra cercana a la ciudad de Moyobamba, es decir de
la quebrada Juninguillo.
2. Materiales y métodos
El diseño de investigación es
correlacional. El ámbito de estudio se realizó en la quebrada Juninguillo. Para
el trabajo de investigación la muestra es la cantidad de agua necesaria para
las pruebas con equipo prueba de jarras 15 litros aproximadamente. Las muestras
fueron recolectadas en bidón, para ser llevadas al laboratorio.
Para luego calcular el
porcentaje del insumo (coagulante, floculante), pesaron el insumo para hacer la
solución al porcentaje estipulado, tomamos los parámetros iniciales (turbidez,
pH, color), llenamos 6 vasos precipitados con la muestra problema, cada uno con
una capacidad de 1L. Se programó el equipo a diferentes tiempos de prueba de
jarras para la corrida. Se inyectó el coagulante a la dosis seleccionada para
esta corrida.
Las muestras para los
análisis mencionados, se colectaron mensualmente en el punto de captación,
durante 3 meses consecutivos. Los datos se obtuvieron del análisis de las aguas
de la quebrada Juninguillo–La Mina mediante los siguientes equipos analíticos:
Tabla 1.
Análisis de parámetros.
|
Parámetro
|
Equipo
|
|
Turbidez
|
Turbidímetro
|
|
Color
|
Colorímetro
|
|
Velocidad, tiempo y
concentración óptima del clarificante.
|
Prueba de jarras.
|
Los datos se recolectaron durante 3
meses consecutivos de las aguas de la quebrada; se analizaron la turbidez y
color, por cada muestreo se utilizó 500 ml. Se siguió los siguientes pasos,
para el análisis de datos: Validez y representación gráfica de los resultados.
3. Resultados y discusión
Se han tomado las muestras a las cuales se han medido los
parámetros, sin adicionar coagulante.
Tabla 2. Parámetros
iniciales de la quebrada Juninguillo.
|
Parámetros
|
Unidades
|
Inicial
|
ECAs
|
|
Color
|
UPC
|
125
|
15
|
|
pH
|
pH
|
8,7
|
6,5
|
|
Turbidez
|
UNT
|
22,81
|
5
|
|
Alcalinidad
|
ppm
|
16
|
-----
|
El agua de la quebrada Juninguillo,
demostró tener los siguientes valores bastante elevados a los establecidos por
los Estándares de Calidad Ambiental-A1 (Aguas que pueden ser potabilizadas con
desinfección), en cuanto a color tiene un valor de 125 UPC por encima del 15
UPC que indica el ECA, en turbidez está en 22,81 UNT de los 5 UNT que establece
la norma, en cuanto al pH está en el rango adecuado para este estándar. Al
inicio en el primer cuadro se ha medido la alcalinidad también, la cual tiene
un valor de 16, indicando que esta agua no tiene muchas sales que puedan
amortiguar la acidez de algunos compuestos que pueda adicionarse a esta para
hacerla potable
Usando tratamiento prueba de jarras, para el cual se
han realizado varios ensayos variando la concentración del almidón, las
velocidades y tiempos, hasta obtener la dosis óptima, como se muestra a
continuación:
Tabla 3. Primer ensayo
con almidón de yuca al 1%.
|
Almidón al 1%
|
|
Ensayo 1
|
Unidades
|
Jarra 1
|
Jarra 2
|
Jarra 3
|
Jarra 4
|
Jarra 5
|
Jarra 6
|
|
Color
|
UPC
|
105
|
90
|
85
|
90
|
80
|
80
|
|
Turbidez
|
UNT
|
15,81
|
13,24
|
13
|
12,66
|
13,19
|
12,57
|
Utilizando como coagulante al almidón
de yuca al 1%, en la velocidad de 300 rpm en la mezcla rápida, se ha podido
remover el color de 125 UPC a 80 UPC que es el valor más bajo en la prueba, en
cuanto a la turbidez se ha obtenido el valor más bajo de 12,57 en la jarra n°
6, donde se agregó 6 mL de la solución de almidón.
Tabla 4. Segundo
ensayo con almidón de yuca al 2%.
|
Almidón al 2%
|
|
Ensayo 01
|
Unidades
|
Jarra 1
|
Jarra 2
|
Jarra 3
|
Jarra 4
|
Jarra 5
|
Jarra 6
|
|
Color
|
UPC
|
70
|
85
|
90
|
75
|
120
|
105
|
|
Turbidez
|
UNT
|
14,34
|
14,99
|
13,78
|
11,34
|
28,88
|
18,82
|
En el segundo ensayo utilizando
almidón de yuca a una concentración de 2%, a 300 r.p.m., se ha obtenido un
valor más bajo en cuanto al color de 70 UPC en la primera jarra donde solo se
adicionó 1 ml.; el valor más bajo para la turbidez en este ensayo fue de 11,34
UNT. Los valores obtenidos en este ensayo fueron los más bajos, pero también en
algunas jarras se variaron grandemente.
Tabla 5. Tercer ensayo
con almidón de yuca al 3%.
|
Almidón al 3%
|
|
Ensayo 01
|
Unidades
|
Jarra 1
|
Jarra 2
|
Jarra 3
|
Jarra 4
|
Jarra 5
|
Jarra 6
|
|
Color
|
UPC
|
95
|
105
|
100
|
70
|
90
|
80
|
|
Turbidez
|
UNT
|
14,67
|
17,38
|
16,06
|
10,37
|
14,4
|
11,15
|
Para el tercer ensayo realizado se
utilizó almidón de yuca al 3% de concentración y a una velocidad de 300 r.p.m.
en donde se registraron los valores más bajos para el color: 70 UPC y para la turbidez
de 10,37 UNT, y el pH mantiene su valor, sin bajar demasiado. Siendo los
resultados también muy variables en todas las jarras, pues, así como hay
resultados bajos también encontramos los valores donde no se ha removido mucho
el color y turbidez.
Tabla 6. Cuarto ensayo
con almidón de yuca al 4%.
|
Almidón al 4%
|
|
Ensayo 01
|
Unidades
|
Jarra 1
|
Jarra 2
|
Jarra 3
|
Jarra 4
|
Jarra 5
|
Jarra 6
|
|
Color
|
UPC
|
95
|
90
|
95
|
95
|
90
|
80
|
|
Turbidez
|
UNT
|
15,77
|
13,39
|
16,85
|
15,57
|
11,82
|
13,16
|
En el cuarto ensayo realizado a la
misma velocidad de 300 r.p.m. se ha utilizado como coagulante al almidón de
yuca cuya concentración es a 4%, obteniendo los siguientes resultados en cuanto
a la remoción de color y turbidez, se llegaron a los siguientes valores más
bajos: 80 UPC y 11,52 UNT respectivamente, manteniendo los demás valores poco
variables en las demás jarras.
Tabla 7. Quinto ensayo
con almidón de yuca al 5%.
|
Almidón al 5%
|
|
Ensayo 01
|
Unidades
|
Jarra 1
|
Jarra 2
|
Jarra 3
|
Jarra 4
|
Jarra 5
|
Jarra 6
|
|
Color
|
UPC
|
85
|
86
|
95
|
95
|
85
|
90
|
|
Turbidez
|
UNT
|
16,7
|
13,32
|
13,23
|
13,15
|
12,14
|
11,4
|
Para el quinto ensayo que se realizó
a 300 r.p.m. se utilizó el almidón de yuca a una concentración de 5% en cuyo
ensayo se ha llegado a obtener los siguientes valores más bajos de turbidez y
color: 11,4 NTU y 85 UPC.
Tabla 8. Sexto ensayo
con almidón de yuca al 6%.
|
Almidón al 5%
|
|
Ensayo 01
|
Unidades
|
Jarra 1
|
Jarra 2
|
Jarra 3
|
Jarra 4
|
Jarra 5
|
Jarra 6
|
|
Color
|
UPC
|
85
|
86
|
95
|
95
|
85
|
90
|
|
Turbidez
|
UNT
|
15,6
|
14,2
|
13,18
|
12,48
|
13,2
|
12,7
|
En el sexto ensayo donde se utilizó
como coagulante al almidón de yuca en 6% de concentración y a una velocidad de
300 rpm, se llegó a obtener los siguientes valores para la turbidez y color:
12,48 UNT y 85 UPC respectivamente, aquí también el único parámetro más estable
y poco afectado es el pH indicándonos su poca acidez.
Tabla 9. Promedio
total de los ensayos realizados a diferentes concentraciones de almidón de yuca.
|
Parámetros
|
Unidad
|
almidón
al 1%
|
almidón
al 1%
|
almidón
al 1%
|
almidón
al 1%
|
almidón
al 1%
|
almidón
al 1%
|
|
Color
|
UPC
|
88,33
|
90,83
|
90,00
|
90,83
|
89,33
|
89,33
|
|
Turbidez
|
UNT
|
13,41
|
17,03
|
14,01
|
14,43
|
13,32
|
13,56
|
En todos los ensayos que se
realizaron a 300 rpm se ha variado la concentración del almidón que se prepara
en solución, así pues, se ha resumido todos los valores promedios para cada
ensayo, encontrando con el ensayo más efectivo al primero, que se realizó son
almidón al 1%, donde podemos observar que tenemos en color un valor de 88,33
UPC y en cuanto a turbidez un valor promedio de 13,41UNT, es así que
determinamos optimo en concentración al primer ensayo con almidón al 1%.
Variando las velocidades y tiempos de los mejores
resultados obtenidos de la concentración, en la solución de almidón de yuca.
Tabla 10. Ensayo 3 con variación de velocidad al valor óptimo de
concentración.
|
Almidón al
1%, 150 rpm
|
|
Ensayo 1
|
Unidad
|
Almidón al
1%
|
Almidón al 1%
|
Almidón al 1%
|
Almidón al 1%
|
Almidón al 1%
|
Almidón al 1%
|
|
Color
|
UPC
|
88,33
|
90,83
|
90,00
|
90,83
|
89,33
|
89,33
|
|
Turbidez
|
UNT
|
13,41
|
17,03
|
14,01
|
14,43
|
13,32
|
13,56
|
Este ensayo se realizó a una
velocidad de 150 rpm cuyo coagulante utilizado fue almidón al 1%, se ha
obtenido los valores más bajos en cuanto a turbidez y color: 10,59 NTU y 75 UPC
respectivamente, es en este ensayo en el que se ha reducido a la mitad el valor
inicial de la turbidez.
4. Conclusiones
El clarificante natural utilizado en la investigación,
hecho a base de almidón de yuca, ha removido en 48% del color inicial al ser
aplicada al agua de la quebrada Juninguillo y en un 50% la turbidez del agua en
las pruebas óptimas, realizada en la prueba de jarras.
Como clarificante
natural, sin ninguna adición de químicos este demuestra no afectar en turbidez
y color al agua de la quebrada a ninguna concentración, ni mucho menos en la
variación de las velocidades. La concentración óptima encontrada en el conjunto
de ensayos realizados en la prueba de jarras, fue de 1%, es decir 1 mg de
almidón /L de agua destilada (relación: peso/ volumen) de solución de almidón
de yuca.
Se ha encontrado que la
velocidad influye de diferente forma tanto para la turbidez y el color, pues
pueden ser dos parámetros a los cuales confundimos en significado, pero que son
y actúan de diferente forma en el agua. La velocidad óptima encontrada, con la
utilización del clarificante natural a base de almidón de yuca, para la
turbidez es de 150 rpm y para el color fue de 200 rpm, en la concentración del
1% de almidón de yuca, en el cual se ha obtenido los mejores resultados en este
parámetro; pero no llegó a cumplir con los Límites Máximos Permisibles, en
ninguno de los mencionados.
El gran problema
encontrado en las pruebas realizadas a varias velocidades, fue que sedimentación
es mucho más lenta cuando estas se realizan con almidón pues los flocs formados
tienen poca densidad y por lo tanto tardan en sedimentar. Los valores
alcanzados con la utilización del clarificante natural como coagulante ha
obtenido valores en turbidez y color, no se encuentran dentro de lo que
establece el LMPs, puesto que tiene de 8 a 15 unidades aún mayores a las
estipuladas para color 15 UPC y para turbidez 5 UNT.
En comparación con la
utilización del agente químico más usado en las plantas de tratamiento (sulfato
de aluminio), este ha demostrado como coagulante ser efectivo por su poder de
remoción de un 85% del color y 90% turbidez, llegando este a alcanzar con los
límites reglamentados por la ley peruana. Los valores esperados como
clarificante natural no fueron los esperados para hacerla apta al consumo
humano, pero sí como tratamiento optativo de aguas contaminadas.
Referencias bibliográficas
Carrizalez,
R. y Enríquez, N. (2019). Determinación de la dosis y concentración óptima
del coagulante de “Moringa Oleifera” en la clarificación del agua de la
Quebrada taczanapampa de la ciudad de huancavelica. [UNH]. https://repositorio.unh.edu.pe/handle/UNH/2628
Cruz, E.
(2020). Evaluación de la semilla Tamarindus indica “tamarindo”, como
coagulante natural, en el tratamiento fisicoquímico, en las aguas residuales
domésticas, en el distrito de Soritor, 2019 [universidad nacional de San
Martín]. https://repositorio.unsm.edu.pe/handle/11458/3951
Díaz, J.
(2019). Aplicación de la enzima papaina obtenida a partir de las semillas
"carica papaya" como coagulante natural para la remocion de turbidez
en la ptar- v.e.s. [universidad nacional tecnológica de lima sur]. http://repositorio.untels.edu.pe/jspui/handle/123456789/174
Jaramillo,
J., & Ramírez, H. (2015). Agentes Naturales como Alternativa para el
Tratamiento del Agua.
Lozano, L.
(2018). “Efecto en la disminución de la turbidez en el agua por floculantes
de Opuntia ficus-indica (Tuna) con diferentes procesos de extracción en el río
Chonta de Cajamarca, 2018 [UPAGU]. http://repositorio.upagu.edu.pe/handle/UPAGU/721
Moscoso, L.
(2015). Uso de almidón de yuca como sustituto del sulfato de Aluminio en el
proceso de coagulación-floculación en Sistemas de tratamiento de agua para
potabilización. Universidad de San Carlos de Guatemala. http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_0462_MT.pdf
Financiamiento
Ninguno
Conflicto de intereses
El artículo no presenta conflicto de
intereses.
Contribución
de autores
Azabache-Liza, Yrwin: Dirigió la
investigación y realizó la etapa experimental.
Maldonado-Ushiñahua, Arnold: Realizó
la etapa experimental.
Azabache-Aliaga, Raquel: Sistematizó la
información.
Dávila-Cardozo, Juan: Sistematizó la
información.
0000-0003-1396-9745]1; Maldonado-Ushiñahua,
Arnold [