Rev. Amaz. Cienc. Ambient. Ecol., 2 (2), e510, doi: 10.51252/reacae.v2i2.e510
Artículo original
Original article
Jul-Dic, 2023
https://revistas.unsm.edu.pe/index.php/reacae
e-ISSN: 2810-8817
Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia de atribución de Creative Commons, que permite el uso sin restricciones, distribución
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Efecto del polvo de semilla de Moringa oleífera sobre la
turbidez de las aguas residuales en Cajamarca, Perú
Effect of Moringa oleifera seed powder on the turbidity of wastewater in
Cajamarca, Peru
Vera-Zelada, Persi1*
Martínez-Sovero, Gustavo1
Vera-Zelada, Luis Alberto2
Minchán-Sapo, Judith Rossmery3
Pastor-Collan, Dixon Brit3
1Universidad Nacional de Jaén, Jaén, Perú
2Universidad Nacional de Cajamarca, Cajamarca, Perú
3Universidad Privada Antonio Guillermo Urrelo, Cajamarca, Perú
Recibido: 10 Mar. 2023 | Aceptado: 13 May. 2023 | Publicado: 10 Jul. 2023
Autor de correspondencia*: persi.vera@unj.edu.pe
Como citar este artículo: Vera-Zelada, P., Martínez-Sovero, G., Vera-Zelada, L. A., Minchán-Sap, J. R. & Pastor-Collan, D. B. (2023). Efecto del
polvo de semilla de Moringa oleífera sobre la turbidez de las aguas residuales en Cajamarca, Perú. Revista Amazónica de Ciencias Ambientales y
Ecológicas, 2 (2), e510. https://doi.org/10.51252/reacae.v2i2.e510
RESUMEN
Los procesos de tratamiento utilizados en las principales ciudades de Perú no son lo suficientemente eficientes para eliminar
las aguas residuales. El objetivo fue evaluar el efecto del polvo de semilla de Moringa oleifera sobre la turbidez de las aguas
residuales de los pozos de oxidación del distrito de Cajamarca, 2020. En la prueba se recolectaron siete muestras de agua
residual en vasos de precipitados de 500 mL, uno de los cuales sirvió como control para medir los parámetros considerados
(turbidez, conductividad, temperatura y pH). Luego, se mezclaron dosis de coagulante (0,5; 0,8; 1 g) en tres muestras de agua
residual durante un período de 10 minutos a 150 y 200 RPM. Los diferentes pesos de la Moringa oleifera influyen en la
turbidez del agua residual de manera inversa. Los datos no manifiestan diferencia significativa entre la turbidez y las
revoluciones (p 0,67) indicando que los valores son similares o que no existe diferencia. Los diferentes pesos de la Moringa
influyen en la turbidez del agua residual, la revolución o velocidad de agitación óptima es el de 200 RPM, el peso óptimo es el
de 0,8 g. La Moringa disminuye el pH y aumenta la conductividad y la temperatura.
Palabras clave: agua residual; coagulante; floculante
ABSTRACT
The treatment processes used in the main cities of Peru are not efficient enough to eliminate wastewater. The objective was
to evaluate the effect of Moringa oleifera seed powder on the turbidity of wastewater from oxidation wells in the district of
Cajamarca, 2020. In the test, seven wastewater samples were collected in 500 mL beakers, one of which served as a control
to measure the parameters considered (turbidity, conductivity, temperature and pH). Then, doses of coagulant (0.5; 0.8; 1 g)
were mixed in three wastewater samples for a period of 10 minutes at 150 and 200 RPM. The different weights of Moringa
oleifera influence the turbidity of the wastewater inversely. The data show no significant difference between turbidity and
RPM (p 0.67) indicating that the values are similar or no difference. The different weights of the Moringa influence the
turbidity of the wastewater, the optimum revolution or agitation speed is 200 RPM, the optimum weight is 0.8 g. Moringa
decreases pH and increases conductivity and temperature.
Keywords: waste water; flocculant; coagulant
Vera-Zelada, P. et al.
2 Rev. Amaz. Cienc. Ambient. Ecol. 2(2): e510; (Jul-Dic, 2023). e-ISSN: 2810-8817
1. INTRODUCCIÓN
Más del 80 % de las aguas residuales son producidas por actividades humanas y causan más de 50
enfermedades y muertes infantiles en todo el mundo (Lin et al., 2022). El grupo de virus de aguas residuales
comprende 41 familias virales, incluidas especies de virus patógenos de Caliciviridae, Adenoviridae,
Astroviridae, Picornaviridae, Polyomaviridae, Papillomaviridae y Hepaciviridae (Fernandez-Cassi et al.,
2018).
La calidad del agua dulce en entornos rurales y urbanos se ve afectada por procesos naturales e influencias
humanas. Debido a esto, el agua es cada vez más escasa a medida que aumenta la actividad humana en el
mundo (Khatri & Tyagi, 2015). Las aguas con potencial de potabilización son afectadas por la actividad
humana. La principal fuente de contaminación son las aguas residuales, que se descargan en grandes
cantidades al sistema de suministro de agua potable. Las fuentes secundarias de contaminación son la
descarga de productos químicos tóxicos de las aguas residuales industriales, plaguicidas y fertilizantes de
origen agrícola a los cuerpos de agua (Daud et al., 2017).
Los micro contaminantes, incluidos los productos farmacéuticos, están presentes en diversos elementos,
como el suelo, las aguas superficiales y subterráneas, el agua potable y las aguas residuales tratadas de las
plantas de tratamiento de aguas residuales convencionales (Khan et al., 2019). El rápido crecimiento de la
economía y la población mundial ejerce una presión significativa sobre el suministro de agua. Esto a
menudo da como resultado una mala calidad del agua debido al aumento de las cargas de alcantarillado
doméstico, desechos industriales y escorrentía agrícola (Korshin et al., 2018).
La turbidez es un indicador útil del total de sólidos suspendidos, especies de E. coli y Enterococcus. La mayor
amenaza para la salud pública de la contaminación microbiana ocurre durante los eventos de escorrentía
de tormentas (Huey & Meyer, 2010). La turbidez es uno de los parámetros clave de la calidad del agua en
el control ambiental, el tratamiento del agua o las operaciones de procesos industriales (Tomperi et al.,
2022).
El tratamiento de aguas residuales es una forma importante de reciclar recursos para hacer frente al uso
de recursos naturales en las ciudades modernas (Wang et al., 2021). Los métodos convencionales de
tratamiento de efluentes eliminan la contaminación de manera efectiva con el tiempo. Una vez tratado, el
efluente puede liberarse al medio ambiente sin mayor contaminación (Obotey Ezugbe & Rathilal, 2020).
Los procesos de tratamiento utilizados en las principales ciudades de Perú no son lo suficientemente
eficientes para eliminar las drogas de las aguas residuales (Nieto-Juárez et al., 2021). En Perú, industrias
como las curtiembres tienen problemas ambientales porque descargan aguas residuales, pero existen
tecnologías que pueden ser prometedoras para enfrentarlos (Zapana et al., 2020).
La implementación de sistemas descentralizados en Perú de tratamiento de aguas residuales, como
biodigestores, fosas sépticas y lagunas de tratamiento, ofrece a las comunidades rurales o remotas la
oportunidad de ser autosuficientes y evitar conexiones de infraestructura en áreas urbanas remotas
(Smyrilli et al., 2018). La reutilización de aguas residuales tratadas es posible una vez que se desarrollen
métodos para tratarlas mejor. Esto permitiría que el agua se utilice en los hogares, las industrias y la
agricultura (Obotey Ezugbe & Rathilal, 2020).
Existen varias tecnologías de tratamiento de aguas residuales, como la adsorción, que es la técnica más
utilizada para eliminar metales pesados de las aguas residuales debido a su diseño flexible, operación y
rentabilidad (Chai et al., 2021). Los filtros funcionan con el agua potable para eliminar los contaminantes
orgánicos e inorgánicos.
Mejorar el estado biológico de las aguas residuales es un enfoque cada vez más común en muchos países
desarrollados y en desarrollo, especialmente donde se aplican reducciones de nitrógeno y fósforo en las
Vera-Zelada, P. et al.
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aguas residuales (Mohsenpour et al., 2021). Los tratamientos biológicos más utilizados incluyen la
sedimentación (decantadores primarios y secundarios), la descomposición biológica (incluyendo piscinas
aeróbicas, anóxicas, anaeróbicas o similares), seguidas de procesos de desinfección como la cloración, la
radiación ultravioleta o el ozono (Adelodun et al., 2021).
En Cajamarca, las aguas servidas se depositan en una laguna de oxidación, la cual actualmente no está en
funcionamiento, por lo que las aguas servidas se descargan al río sin el tratamiento adecuado y algunas
personas utilizan el agua para regar y dar de beber a animales, lo que representa un problema de salud
pública. Cada vez se presta más atención a la aplicación de coagulantes químicos en el tratamiento de aguas
residuales. Los inconvenientes asociados con los efectos a largo plazo sobre la salud humana y el medio
ambiente se están convirtiendo en una preocupación debido a la producción de lodos no biodegradables
(Bahrodin et al., 2021).
Estos precipitantes tienen la capacidad de cambiar las propiedades fisicoquímicas del agua tratada (Nath
et al., 2021). Los coagulantes de origen vegetal tienen las ventajas de biodegradabilidad, economía, no
toxicidad, bajo volumen de lodo y bajo costo de tratamiento, y tienen aplicaciones potenciales como
sustitutos adecuados de los coagulantes químicos; se está estudiando el tratamiento de aguas residuales
industriales (Owodunni & Ismail, 2021)
Los polímeros naturales se utilizan como coagulantes en el tratamiento de aguas residuales (Nath et al.,
2021), como agente coagulante debido a su novedad, eficiencia, bajo costo y propiedades ecológicas como
alternativa para el tratamiento de aguas residuales lácteas (Muniz et al., 2020). Estos precipitantes tienen
un alto potencial de coagulación, son amigables con el medio ambiente y biodegradables, y además no
afectan negativamente la salud humana ni provocan cambios en las propiedades fisicoquímicas del agua
tratada (Nath et al., 2021).
Moringa oleífera como polímero natural asequible y respetuoso con el medio ambiente tiene un gran
potencial para ser utilizado como acondicionador para el acondicionamiento y deshidratación de lodos (Tat
et al., 2010).
La semilla de Moringa oleífera contiene proteínas solubles en agua con carga positiva que actúan como un
coagulante eficaz y excelente para el tratamiento de agua y aguas residuales (Al Azharia Jahn, 1988). El
objetivo fue evaluar el efecto del polvo de semilla de Moringa oleífera sobre la turbidez de las aguas
residuales de los pozos de oxidación del distrito de Cajamarca, 2020.
2. MATERIALES Y MÉTODOS
Se realizó un estudio experimental, utilizando tres concentraciones (0,5; 0,8; 1 g/L) de coagulante natural,
con dos repeticiones de cada concentración mediante prueba en tanque. Se utilizó coagulante en polvo
obtenido a partir de semillas de Moringa (206,8 g) y aguas residuales de tanques de oxidación de
Cajamarca, Perú.
Para obtener un polvo firme, se eliminó la cáscara de 1 kg de semillas de Moringa oleifera, luego se secó al
sol durante 24 horas, luego se molió en una licuadora y se tamizó tres veces hasta que la harina esté lo más
fina posible. Posterior, la extracción del aceite del polvo se extrae disolviendo en etanol (95 % de etanol),
y se agregó 50 g de polvo de M. oleifera a 200 mL de etanol.
La solución se agitó en la prueba de jarras a 300 RPM durante 2 minutos, por lo tanto, la solución resultante
se filtró al vacío (este proceso se repitió 3 veces) para obtener una torta, que posteriormente se secó en
estufa a 100°C durante 12 horas Se molió para obtener un polvo homogéneo.
Se realizó una prueba y dos réplicas, las cuales se describirán a continuación:
Vera-Zelada, P. et al.
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En la prueba se recolectaron siete muestras de agua residual en vasos de precipitados de 500 mL, uno de
los cuales sirvió como control para medir los parámetros considerados (turbidez, conductividad,
temperatura y pH).
Luego, se mezclaron dosis de coagulante (0,5; 0,8; 1 g) en tres muestras de agua residual durante un
período de 10 minutos a 150 RPM, se dejó reposar por 30 minutos y finalmente se midieron los parámetros
antes mencionados. Se realizó el mismo procedimiento para las tres muestras restantes, excepto que la
velocidad de agitación fue de 200 RPM.
Para la evaluación del efecto del polvo de semilla de la Moringa oleífera sobre la turbidez se usó las pruebas
estadísticas de PEARSON y ANOVA con un nivel de significancia de 95%. Los datos fueron analizados
mediante la prueba de Fisher y Tukey en el programa estadístico Minitab 19.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los resultados son presentados en la Tabla 1, evalúan la dosis, velocidad de agitación y efecto de la Moringa
oleifera en los demás factores (temperatura, conductividad, pH y temperatura).
Tabla 1.
Variables estudiadas de las muestras de M. Oleifera
Código
Peso
(g)
Revolución
(RPM)
CE
(uS/cm)
Temperatura (°C)
Turbidez
(NTU)
MT1-001
0
0
1193
15,1
217,00
MT1-002
0,5
200
1209
15,3
52,40
MT1-003
0,8
200
1219
15,4
46,60
MT1-004
1
200
1213
15,4
47,40
MT1-005
0,5
150
1211
16,4
59,10
MT1-006
0,8
150
1212
16,4
54,20
MT1-007
1
150
1220
16,2
56,90
MT2-001
0
0
1199
15,6
223,00
MT2-002
0,5
200
1208
15,4
45,90
MT2-003
0,8
200
1213
15,4
39,10
MT2-004
1
200
1221
15,5
42,30
MT2-005
0,5
150
1207
16,7
72,70
MT2-006
0,8
150
1218
16,8
43,20
MT2-007
1
150
1222
17,3
52,10
MT3-001
0
0
1196
15,9
204,00
MT3-002
0,5
200
1211
16,2
90,70
MT3-003
0,8
200
1218
16,1
56,60
MT3-004
1
200
1221
16,4
60,00
MT3-005
0,5
150
1209
16,8
67,00
MT3-006
0,8
150
1216
16,9
46,30
MT3-007
1
150
1219
17,1
52,70
El coeficiente de correlación de Pearson global es de -0,852, lo que significa que la correlación de las
variables es del 85,2 %, lo que indica que la correlación o relación mutua es alta y significativa. Asimismo,
el signo (-) indica que la relación es inversa, es decir, cuanto más aumenta la variable Y, menos disminuye
la variable X, y viceversa. Por lo tanto, diferentes pesos de Moringa afectan la turbidez de las aguas
residuales de manera opuesta.
Vera-Zelada, P. et al.
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3.1. Correlación de la revolución (RPM) y la turbidez
El coeficiente de correlación general de Pearson es -0,923. La relación entre el número de revoluciones y la
turbidez del agua residual es del 92,30%, relativamente alta. El signo (-) indica una relación inversa, similar
al caso anterior.
Los datos analizados son factores de ponderación para 150 RPM y diferentes valores (0; 0,5; 0,8 y 1). Los
valores en diferentes pesos son significativamente diferentes, es decir, los valores son diferentes. Moringa
afecta significativamente la turbidez del agua. Las estadísticas muestran que diferentes pesos de M. oleifera
afectarán la turbidez del agua residual, y esta diferencia es significativa.
Los datos no mostraron una diferencia significativa entre la turbidez y las revoluciones (p = 0,67), lo que
indica una diferencia similar o nula en los valores. Esto significa que la turbidez configurada a 150 y 200
RPM produce el mismo valor. Pero hay una diferencia muy obvia, es decir, 200 rpm es más rápido que 150
rpm, es decir, para un proceso, 200 rpm es mejor que 150 rpm.
3.2. Evaluación del pH, conductividad y temperatura vs los pesos de la Moringa
Como notamos en la Figura 1, los diferentes pesos de la Moringa han afectado el pH, en este caso
disminuyéndolo, es decir, de 7,21 a 7,12. En el caso de la conductividad y la temperatura (Figura 2 y 3); el
peso de la Moringa ha incrementado sus valores iniciales, es decir, que la Moringa aporta sales y algún tipo
de reacción que produce calor.
Figura 1. Efecto del peso de la Moringa oleifera vs el pH
Figura 2. Efecto del peso de la Moringa oleifera vs la conductividad
7.213333333
7.163333333
7.125
7.123333333
7.06
7.08
7.1
7.12
7.14
7.16
7.18
7.2
7.22
7.24
0 0.5 0.8 1
pH
Peso (g)
pH vs peso de la Moringa
1196
1209.166667
1216 1219.333333
1180
1185
1190
1195
1200
1205
1210
1215
1220
1225
0 0.5 0.8 1
CE (uS/cm)
Peso (g)
CE (uS/cm) vs peso de la Moringa
Vera-Zelada, P. et al.
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Figura 3. Efecto del peso de la Moringa oleifera vs la temperatura
3.3. Disminución de turbidez (%) aplicando polvo de Moringa Oleífera
Tabla 2.
Disminución de turbidez (%) luego de aplicado el tratamiento
Peso (g)
Revolución (RPM)
TURBIDEZ (NTU)
TURBIDEZ – Disminución %
0
0
214,67
0
0,5
200
63,00
70,65
0,8
47,43
77,90
1
49,90
76,75
0
0
214,67
0,00
0,5
150
66,27
69,13
0,8
47,90
77,69
1
53,90
74,89
En la Figura 4 se resume que, el peso de polvo de Moringa oleifera de 0,8 g es el que más disminuye la
turbidez del agua residual en un 77,90 % y 77,69 % a una velocidad de agitación de 200 RPM y 150 RPM
respectivamente. Siendo el óptimo el de 200 RPM con una reducción de turbidez al 77,90 %.
Figura 4. Resultados de remoción de turbidez luego de aplicado el tratamiento
15.53333333
16.13333333 16.16666667
16.31666667
15
15.2
15.4
15.6
15.8
16
16.2
16.4
0 0.5 0.8 1
TEMPERATURA (°C)
Peso (g)
Temperatura (°C) vs peso de la Moringa
Vera-Zelada, P. et al.
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4. DISCUSIÓN
En los resultados obtenidos en el tratamiento de aguas residuales con polvo de Moringa se determinó la
dosificación óptima de coagulante y la velocidad de agitación para evaluar el efecto de los coagulantes
naturales sobre la turbidez. Esta variable es similar a otro estudio en el que se da énfasis en la velocidad de
agitación para obtener mejores resultados (Alsbaiee et al., 2016).
En cuanto a las dosis óptimas de polvo de Moringa oleifera determinando que la dosis más efectiva es de
0,8 g para las velocidades de agitación de 200 y 150 RPM ya que disminuyó la turbidez. En otro estudio se
obtuvieron en las condiciones óptimas de velocidad de mezcla a 100 RPM, duración de la mezcla de 1 min
y dosificación de Moringa oleifera de 4695 mg/L (Tomanguillo Chumbe, 2018). En la utilización de
coagulantes naturales la dosis y el pH de G. ulmifolia fueron significativos (p ≤ 0,05) para la eliminación de
contaminantes de las aguas residuales de una lechería (Muniz et al., 2020). Se pueden tratar de aguas
residuales domésticas por coagulación, floculación, sedimentación y filtración rápida de partículas
utilizando extracto de agua de semilla de Moringa oleifera (Vega Andrade et al., 2021).
Históricamente, la Moringa se ha utilizado como coagulante natural para tratar aguas residuales
contaminadas y todavía se usa en la actualidad (Villaseñor-Basulto et al., 2018). El árbol Moringa oleifera
es originario de Indonesia y sus semillas se utilizan ampliamente para el tratamiento de aguas residuales
(Suhartini et al., 2013). Las semillas son la parte más usada como coagulante natural para tratar agua de
baja turbidez mediante filtración directa (Ribeiro et al., 2019)
Se ha observado que algunos floculantes de plantas tradicionales, como los que se encuentran en las
semillas de Moringa, actúan como coagulantes primarios y se han recomendado para el tratamiento de agua
doméstica en áreas rurales (Al Azharia Jahn, 1988). Moringa en polvo de semillas fue más eficaz que
extracto acuoso de semillas y su combinación para disminuir la conductividad eléctrica y mantener el pH
de las aguas residuales tratadas o no tratadas. No obstante, el uso de Moringa oleifera polvo de semillas o
su extracto acuoso de semillas puede ser un coagulante alternativo y económico para el tratamiento de
aguas residuales (Basra et al., 2014).
En cuanto al pH, los diferentes pesos de la Moringa han afectado ocasionando una disminución de 7,21 a
7,12. En otro estudio el valor de pH se redujo de 9,6 a 7,5 para los tratamientos (Adeniran et al., 2017). Una
dosis alta de M. oleifera puede no ser cinéticamente factible para la reacción de captura de contaminantes
y, por lo tanto, la velocidad de reacción se estabilizó (Adelodun et al., 2020).
En otro estudio usando coagulantes naturales como Hibiscus esculentus L, Detarium microcarpum,
Xanthosoma y Crassostrea Virginicase la mejor remoción de turbidez se observó a pH 2-4, dosis de 100-200
mg/L y tiempo de fraguado de 30 min, con eficiencias de remoción de 60-92,6% datos similares a los
encontrados en este estudio.
Un factor importante es la etapa de filtración lenta sin suspensión de coagulante mostró una eficiencia de
eliminación de turbidez del 90% y un color aparente del 89% (Franco et al., 2012) . Este factor unido con
los factores de coagulación de la semilla de Moringa hace que el efecto de eliminación de turbidez sea más
eficiente. También para mejorar el proceso de filtrado se recomienda colocar un filtro de arena (Beltrán‐
Heredia & Sánchez‐Martín, 2009).
Las limitaciones del estudio están dadas por que no se identificaron otras partes de la planta que podrían
cumplir con la función de floculación, además de que no se realizaron las características agronómicas de la
planta, pudiendo esto tener variaciones en la capacidad de filtración de la planta. Se debió también realizar
más ensayos en base a las revoluciones a las cuales fueron sometidos los tratamientos.
En próximos estudios sería interesante estudiar la cinética química del uso de coagulantes naturales como
en el caso de estudio con M. oleifera, surge la necesidad de llevar nuevos estudios con diferentes tipos de
Vera-Zelada, P. et al.
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efluentes para generar métodos estandarizados de tratamiento de aguas en distintas industrias y de
desechos urbanos.
CONCLUSIONES
Los diferentes pesos de la Moringa influyen en la turbidez del agua residual, la revolución o velocidad de
agitación óptima es el de 200 RPM, el peso óptimo es el de 0,8 g. La Moringa disminuye el pH y aumenta la
conductividad y la temperatura.
FINANCIAMIENTO
Ninguno
CONFLICTO DE INTERESES
El presente artículo no presenta conflicto de intereses.
CONTRIBUCIÓN DE LOS AUTORES
Vera-Zelada, P., Vera-Zelada, L. A., Minchán-Sapo, J. R., Pastor-Collantes, D. B. y Martínez-Sovero, G.:
Conceptualización e ideas, Análisis formal, Investigación, Metodología, Validación, Redacción borrador y
Redacción final.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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