I
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA INGENIERÍA QUÍMICA
TRABAJO DE TITULACIÓN
PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE:
INGENIERO QUÍMICO
TEMA:
"EFICIENCIA DE BIOCOAGULANTE A BASE DE SEMILLA DE MORINGA OLEÍFERA PARA
APLICACIÓN DE TRATAMIENTO DE AGUA USANDO COMO FUENTE DE CAPTACIÓN EL
RIO GUAYAS"
AUTORES:
DANYA MELANY TUMBACO TALLEDO
KEVIN MARLON ACEBO MITE
DIRECTOR DE PROYECTO DE TITULACIÓN:
DRA. MIRELLA BERMEO GARAY.
GUAYAQUIL – ECUADOR
2017-2018
II
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA INGENIERÍA QUÍMICA
UNIDAD DE TITULACIÓN
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS/TRABAJO DE GRADUACIÓN
TÍTULO Y SUBTÍTULO:
"EFICIENCIA DE BIOCOAGULANTE A BASE DE SEMILLA DE
MORINGA OLEÍFERA PARA APLICACIÓN DE TRATAMIENTO DE
AGUA USANDO COMO FUENTE DE CAPTACIÓN EL RIO GUAYAS"
AUTOR(ES)
(apellidos/nombres):
Tumbaco Talledo Danya Melany
Acebo Mite Kevin Marlon
REVISOR(ES)/TUTOR(ES)
(apellidos/nombres): Dra. Bermeo Garay Mirella.
INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil
UNIDAD/FACULTAD: Facultad de Ingeniería Química
MAESTRÍA/ESPECIALIDAD:
GRADO OBTENIDO:
FECHA DE PUBLICACIÓN: Marzo/2018 No. DE PÁGINAS: 79
ÁREAS TEMÁTICAS: HIDROLOGÍA
PALABRAS CLAVES/
KEYWORDS:
Moringa Oleífera, tratamiento de agua, Biocoagulante, agua de río,
constituyentes activos.
RESUMEN/ABSTRACT (150-250 palabras):
En este estudio se investigó la efectividad del extracto de semilla de Moringa Oleífera como biocoagulante en el
tratamiento de agua, donde se comprobó los componentes activos responsables del mecanismo de
coagulación/floculación y mejorar dichas propiedades. Se recogió agua del río Guayas, y las muestras fueron
analizadas antes y después del tratamiento con el Biocoagulante de Moringa Oleífera para diferentes parámetros
(Turbidez, Color, pH) para evaluar la idoneidad y efectividad del extracto de semilla de Moringa Oleífera en
aguas altamente turbias. Se observó una reducción significativa en todos los parámetros analizados con menores
dosis de extracto de semilla de Moringa Oleífera teniendo como resultado en 66,7 mg/l (0.5 ml) del Biocoagulante
teniendo una remoción del 100% en turbidez y color, en el caso del pH, no presentó un nivel de alteración
representativo, ya que se mantuvo relativamente estable después de realizar el tratamiento. Por lo tanto, se
concluyó que el extracto de semilla de Moringa Oleífera tiene una alta eficiencia como un coagulante natural para
el tratamiento de agua.
ADJUNTO PDF: SI NO
CONTACTO CON AUTOR/ES:
Teléfono:
0990233606
0967502438
E-mail:
CONTACTO CON LA
INSTITUCIÓN:
Nombre: Universidad de Guayaquil - Facultad de Ingeniería Química
Teléfono: 04-229-2949
E-mail: http://www.fiq.ug.edu.ec/
ANEXO 10
III
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FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA INGENIERÍA QUÍMICA
CERTIFICADO PORCENTAJE DE SIMILITUD
Habiendo sido nombrado DRA. BERMEO GARAY MIRELLA, tutor del trabajo de titulación
certifico que el presente trabajo de titulación ha sido elaborado por ACEBO MITE KEVIN
MARLON con C.I.: 0924665169 y TUMBACO TALLEDO DANYA MELANY C.I.:
0950844050, con mi respectiva supervisión como requerimiento parcial para la obtención del
título de INGENIERO QUÍMICO.
Se informa que el trabajo de titulación: "EFICIENCIA DE BIOCOAGULANTE A BASE DE
SEMILLA DE MORINGA OLEÍFERA PARA APLICACIÓN DE TRATAMIENTO DE
AGUA USANDO COMO FUENTE DE CAPTACIÓN EL RIO GUAYAS" ha sido orientado
durante todo el periodo de ejecución en el programa antiplagio (URKUND) quedando el 1%
de coincidencia.
https://secure.urkund.com/view/34452871-422533-
841982#q1bKLVayijaO1VEqzkzPy0zLTE7MS05VsjLQMzAwMjcwNTcwszAxNzM2MjQx
MK8FAA==
IV
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA INGENIERÍA QUÍMICA
LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL USO NO
COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS.
Nosotros, ACEBO MITE KEVIN MARLON con C.I.: 0924665169 y TUMBACO TALLEDO
DANYA MELANY C.I.: 0950844050, certificamos que los contenidos desarrollados en este
trabajo de titulación, cuyo título es “"EFICIENCIA DEL BIOCOAGULANTE A BASE DE
SEMILLA DE MORINGA OLEÍFERA PARA APLICACIÓN DE TRATAMIENTO DE
AGUA USANDO COMO FUENTE DE CAPTACIÓN EL RIO GUAYAS"” son de mi
absoluta propiedad y responsabilidad Y SEGÚN EL Art. 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE
LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E
INNOVACIÓN*, autorizo el uso de una licencia gratuita intransferible y no exclusiva para el
uso no comercial de la presente obra con fines no académicos, en favor de la Universidad de
Guayaquil, para que haga uso del mismo, como fuera pertinente
V
AGRADECIMIENTOS
Reconozco que la fuente de mi fortaleza, sabiduría, conocimiento y buena salud se las debo a
Dios y a Mis padres. Mi más sincero agradecimiento a la Dra. Bermeo Mirella, por su
experiencia inigualable, consejos y entrenamiento fueron muy notables en la elaboración de
esta investigación. También extiendo mi profunda gratitud a mi compañero de tesis Kevin
Acebo, quien realmente ha influido en mi vida con su papel de amigo, compañero y profesor
dándome consejos y apoyo en los momentos más cruciales; él es realmente un hombre enviado
por Dios en mi vida.
Mi gratitud también va para todos del Laboratorio Aguas de Ingeniería Química por su
asistencia en mi trabajo de laboratorio. También quiero mostrar mi agradecimiento a cada
uno de los docentes que conocí a lo largo de mi carrera ya que dejaron una gran huella en mí,
sus conocimientos siempre serán valorados, su papel jamás puede ser subestimado, su
presencia y motivación impulsaron la finalización de este trabajo, con ustedes comparto mis
logros.
Y no puedo concluir sin dar las gracias a aquellos que me ayudaron de diversas maneras para
completar este trabajo.
Danya Tumbaco Talledo
VI
DEDICATORIA
Todo se lo debo a Dios y a mis padres, Manuela Talledo O. y Washington Tumbaco Vera,
por su fe, paciencia, sacrificio, amor y dedicación hacia mí, merecen que cada uno de mis
logros sea dedicado a ellos.
Danya Tumbaco Talledo
VII
AGRADECIMIENTOS
En la vida existen retos en los cuales somos los únicos en decidir si los superamos o
fracasamos, pues ahora es el momento en el cual uno de mis mayores retos es superado y poder
decir ¡LO LOGRE SOY INGENIERO!
Sencillo nunca fue, es por esto que Agradezco a:
Mi Hijo.- Fuerza, Valor y Resistencia
Familiares.- Ayuda y Apoyo
Amigos.- Amistad
Maestros.- Conocimiento
Universidad.- Hogar
Kevin Acebo Mite
VIII
DEDICATORIA
Dedicado a mi familia por su amor y apoyo en toda mi vida. Gracias por escuchar mis
problemas, proporcionando perspectiva y el interés en mi trabajo de tesis. A mi hijo por
darme la fuerza para alcanzar las estrellas y perseguir mis sueños.
Yo no sería quien soy hoy sin ustedes.
Kevin Acebo Mite
IX
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FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA INGENIERÍA QUÍMICA
Autores:
Tumbaco Talledo Danya Melany
Acebo Mite Kevin Marlon
Tutor:
Dra. Bermeo Garay Mirella
RESUMEN
En este estudio se investigó la efectividad del extracto de semilla de Moringa Oleífera como
biocoagulante en el tratamiento de agua, donde se comprobó los componentes activos
responsables del mecanismo de coagulación/floculación y mejorar dichas propiedades. Se
recogió agua del río Guayas, y las muestras fueron analizadas antes y después del tratamiento
con el Biocoagulante de Moringa Oleífera para diferentes parámetros (Turbidez, Color, pH)
para evaluar la idoneidad y efectividad del extracto de semilla de Moringa Oleífera en aguas
altamente turbias. Se observó una reducción significativa en todos los parámetros analizados
con menores dosis de extracto de semilla de Moringa Oleífera teniendo como resultado en 66,7
mg/l (0.5 ml) del Biocoagulante teniendo una remoción del 100% en turbidez y color, en el
caso del pH, no presentó un nivel de alteración representativo, ya que se mantuvo relativamente
estable después de realizar el tratamiento. Por lo tanto, se concluyó que el extracto de semilla
de Moringa Oleífera tiene una alta eficiencia como un coagulante natural para el tratamiento
de agua.
Palabras clave: Moringa Oleífera, tratamiento de agua, Biocoagulante, agua de río,
constituyentes activos.
X
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CARRERA INGENIERÍA QUÍMICA
Author:
Tumbaco Talledo Danya Melany
Acebo Mite Kevin Marlon
Advisor:
Dra. Bermeo Garay Mirella
ABSTRACT
In this study, the effectiveness of Moringa Oleifera seed extract as a biocoagulant in water
treatment was investigated, where the active components responsible for the coagulation /
flocculation mechanism were verified and those properties improved. Water was collected
from the Guayas River, and the samples were analyzed before and after treatment with the
Moringa Oleifera Biocoagulant for different parameters (Turbidity, Color, pH) to evaluate the
suitability and effectiveness of Moringa Oleifera seed extract in highly turbid waters . A
significant reduction was observed in all parameters analyzed with lower doses of Moringa
Oleifera seed extract, resulting in 66.7 mg / l (0.5 ml) of the Biocoagulant having a 100%
removal in turbidity and color, in the case of pH, did not present a representative level of
alteration, since it remained relatively stable after carrying out the treatment. Therefore, it was
concluded that Moringa Oleifera seed extract has a high efficiency as a natural coagulant for
water treatment.
Keywords: Moringa Oleifera, water treatment, Biocoagulant, river water, active constituents.
1
INDICE
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA ............................................ II
CERTIFICADO PORCENTAJE DE SIMILITUD ................................................................. III
LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL USO NO
COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS. ........................................ IV
AGRADECIMIENTOS ............................................................................................................ V
DEDICATORIA ...................................................................................................................... VI
AGRADECIMIENTOS ......................................................................................................... VII
DEDICATORIA ................................................................................................................... VIII
RESUMEN .............................................................................................................................. IX
ABSTRACT .............................................................................................................................. X
INDICE ...................................................................................................................................... 1
ÍNDICE DE TABLAS ............................................................................................................... 4
ÍNDICE DE FIGURAS.............................................................................................................. 5
INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 6
1 CAPÍTULO I ................................................................................................................. 9
1.1 EL PROBLEMA...................................................................................................... 9
1.1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA......................................................... 9
1.2 Formulación y Sistematización de la Investigación .............................................. 11
1.2.1 Formulación del problema de investigación. ................................................. 11
1.3 Justificación de la Investigación. ........................................................................... 11
1.3.1 Justificación teórica. ....................................................................................... 11
1.3.2 Justificación metodológica. ............................................................................ 12
1.3.3 Justificación práctica. ..................................................................................... 12
1.4 Objetivos de la Investigación. ............................................................................... 13
1.4.1 Objetivo general. ............................................................................................ 13
1.4.2 Objetivos específicos...................................................................................... 13
1.5 Delimitación de la investigación. .......................................................................... 13
1.5.1 Delimitación Temporal .................................................................................. 13
1.5.2 Delimitación Espacial .................................................................................... 13
1.5.3 Delimitación del Contenido ........................................................................... 15
1.6 Hipótesis ................................................................................................................ 15
1.6.1 Variable independiente. .................................................................................. 15
1.6.2 Variable Dependiente. .................................................................................... 15
1.6.3 Operacionalización de las variables. .............................................................. 16
2
2 CAPÍTULO II .............................................................................................................. 17
2.1 Marco De Referencia ............................................................................................. 17
2.1.1 Marco Teórico ................................................................................................ 17
2.1.1.1 Moringa Oleífera Lam. ............................................................................ 17
2.1.1.2 Semillas – Descripción ............................................................................ 22
2.1.1.3 Procesos de tratamiento de agua convencionales .................................... 23
2.1.1.4 Biocoagulantes ......................................................................................... 24
2.1.1.5 Mecanismo de Acción (coagulación / floculación) de la proteína Moringa
Oleífera. 25
2.1.1.6 Actividad coagulante de la semilla de Moringa ....................................... 26
2.1.1.7 Elementos Coagulantes y floculantes en las semillas de Moringa O. ...... 29
2.1.1.8 Proteínas floculantes - activas MO2.1 y MO2.2 ...................................... 31
2.1.1.9 Ventajas y desventajas del uso de Moringa como coagulante. ................ 33
2.2 Marco Conceptual................................................................................................. 34
2.3 Marco Contextual. ................................................................................................. 35
2.3.1 Moringa Oleífera en el Ecuador. .................................................................... 35
3 CAPITULO III ............................................................................................................. 37
3.1 Metodología de investigación ................................................................................ 37
3.2 Materiales y equipos .............................................................................................. 38
3.3 Diseño de la investigación. .................................................................................... 39
3.3.1 Obtención del producto biocoagulante a partir de la semilla de Moringa
Oleifera. ....................................................................................................................... 39
3.3.1.1 Extracción del polvo de semilla M. Oleífera. .......................................... 39
3.3.1.2 Extracción del aceite en el polvo de M. Oleifera. .................................... 40
3.3.1.3 Preparación de la solución de Moringa Oleífera como biocoagulante. ... 40
3.3.1.4 Prueba en el equipo de test de jarras. ....................................................... 41
3.4 Custodia de la muestra. .......................................................................................... 42
3.4.1 Definición ....................................................................................................... 42
3.4.2 Localización ................................................................................................... 42
3.4.3 Normativas Aplicadas. ................................................................................... 43
3.4.4 Procedimiento................................................................................................. 43
3.4.4.1 Procedimiento de toma de muestra de 1 litro de agua de río ................... 43
3.4.4.2 Conservación y Transporte de la muestra ................................................ 44
4 CAPITULO IV............................................................................................................. 45
4.1 Resultados. ............................................................................................................. 45
4.1.1 Fracción de masa de cáscara y grano en las semillas de M. Oleífera. ........... 45
3
4.1.2 Selección de Dosis Óptima y mejor tiempo de respuesta. ............................. 46
4.1.3 Dosis Óptima de Biocoagulante de Moringa Oleífera ................................... 48
4.1.4 pH ................................................................................................................... 50
4.1.5 Selección de Biocoagulante con y sin cascara, con solución salina............... 51
4.1.6 Turbidez con Biocoagulante Moringa Oleífera al 5M NaCl. ......................... 52
4.1.7 Color con Biocoagulante Moringa Oleífera al 5M NaCl. .............................. 53
4.1.8 Remoción (%) de Turbiedad y Color con Biocoagulante M. Oleífera al 5M
NaCl. 54
4.2 Análisis y discusión de resultados. ........................................................................ 55
5 CAPÍTULO V .............................................................................................................. 57
5.1 Conclusiones. ......................................................................................................... 57
5.2 Recomendaciones. ................................................................................................. 58
5.3 Nomenclatura......................................................................................................... 59
5.3.1 Nomenclatura M.O. ........................................................................................ 59
5.4 Bibliografía. ........................................................................................................... 60
5.5 Anexos ................................................................................................................... 65
4
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1: Operacionalización de las variables ...................................................................................... 16
Tabla 2: Aplicación de las partes de Moringa Oleífera ........................................................................ 20
Tabla 3: Elementos Coagulantes y floculantes en las semillas de Moringa O. ................................... 29
Tabla 4: Ventajas y desventajas del uso de Moringa como coagulante .............................................. 33
Tabla 5: Materiales y equipos requeridos ........................................................................................... 38
Tabla 6. Determinación de peso Grano/Cáscara en 100gr de Semilla de M. Oleífera ........................ 45
Tabla 7. Resultados Dosis Óptima de Biocoagulante de Moringa Oleífera con NaCl al 1M ............... 48
Tabla 12. Comparación del pH antes y después del tratamiento con Biocoagulante de Semilla
Moringa O. .......................................................................................................................................... 50
Tabla 9. Datos estadísticos generales Selección de Biocoagulante ................................................... 51
Tabla 10. Resultados de remoción de turbidez con Biocoagulante Moringa Oleífera al 5M NaCl. ..... 52
Tabla 11. Resultados de Remoción de Color con Biocoagulante Moringa Oleífera al 5M NaCl. ........ 53
Tabla 13. Relación de Remoción de Turbiedad y Color (%). .............................................................. 54
Tabla 15. Análisis y discusión de resultados....................................................................................... 55
5
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Ubicación de la Facultad de Ingeniería Química ................................................................. 14
Figura 2. Mapa del sistema del río Guayas (Rio Daule y Babahoyo) ................................................. 14
Figura 3. Zonas de crecimiento de Moringa Oleífera. ......................................................................... 17
Figura 4. Árbol de Moringa O. ............................................................................................................. 18
Figura 5. Hojas, Flores, Vainas y Semillas de M.O. ............................................................................ 19
Figura 6. Moringa, vaina seca y semillas ............................................................................................ 21
Figura 7. Semilla de Moringa .............................................................................................................. 22
Figura 8. Esquema sobre el proceso de tratamiento de agua común. ................................................ 23
Figura 9. Coagulación y floculación de una suspensión coloidal. ....................................................... 24
Figura 10. Mecanismo de coagulación / floculación de la proteína Moringa Oleífera. ........................ 26
Figura 11. Comparación de secuencia peptídica entre MO2.1 (AJ345072) y MO2.1 (P24303) ......... 31
Figura 12. Análisis electroforético de un extracto crudo de MO 2.1 .................................................... 32
Figura 13. Diagrama de Flujo Elaboración y Eficiencia de Biocoagulante M. Oleífera ....................... 34
Figura 14. Ganado consumiendo Forraje de Moringa O. .................................................................... 36
Figura 15. Semilla de Moringa Oleífera A) Con Cáscara, B) Cáscara y C) Solo Semilla .................... 39
Figura 16. Equipo de Test. De Jarras ................................................................................................. 41
Figura 17. Localización de Toma de Muestra ..................................................................................... 42
Figura 18. Fracción de masa de cáscara y grano en las semillas de M. Oleífera ............................... 45
Figura 19. Test de Jarras→Dosificación Óptima-PARTE 1 ................................................................ 46
Figura 20. Primer Test De Jarras (0,7 ml) Prueba de Mejor Tiempo de Respuesta ........................... 46
Figura 21. Test de Jarras →Dosificación Óptima-PARTE 2 ............................................................... 47
Figura 22. Segunda Test De Jarras (0,5 ml) Prueba de Mejor Tiempo de Sedimentación. ................ 47
Figura 23. Gráfica de Dosis Óptima de Biocoagulante de Moringa Oleífera con NaCl al 1M ............. 49
Figura 24. Resultados obtenidos del análisis de pH realizado en el agua del río Guayas recogida
antes y después del tratamiento utilizando extracto de semilla de Moringa O. en dosis variables. .... 50
Figura 25. Análisis estadístico para datos de Selección de Biocoagulante. ....................................... 51
Figura 26. Relación de la dosis de biocoagulante vs remoción de turbidez (NTU; %) ........................ 52
Figura 27. Resultados de Remoción de Color con Biocoagulante Moringa Oleífera al 5M NaCl. ....... 53
Figura 28. Relación de Remoción de Turbiedad y Color (%) VS pH ................................................... 54
Figura 29. Semilla M.O. A) CON Cáscara B) SOLO Cáscara C) SIN Cáscara ................................... 65
Figura 30. Extracción de Aceite de la Semilla M.O. A) Filtro al Vacío B) Aceite extraído con Etanol. 65
Figura 31. Filtración al vacío: Mezcla de Moringa Oleífera + Solución NaCl 1M ................................ 66
Figura 32. Mezcla de Biocoagulante con muestra de río. ................................................................... 66
Figura 33. Resultados de Muestra con dosis óptima (0,5 ml -66.7 mg/l) con Colorímetro DR/890 ..... 67
Figura 34. Análisis de Muestra de Río Guayas sin tratar. ................................................................... 68
6
INTRODUCCIÓN
El agua es necesaria para todos los organismos vivos, desempeña un papel importante en
muchos procesos y es esencial en innumerables reacciones físicas y químicas. Es considerada
un recurso renovable, renovable en referencia a esa porción que circula a través del ciclo
hidrológico. Según el Informe sobre el desarrollo mundial del agua de las Naciones Unidas
(2003), aunque el 70% de la superficie terrestre está cubierta por agua, donde el 97.5% es
salada y solo el 2.5% de es dulce, del cual solo el 1% de esta está disponible para uso humano.
Quizás la gente pasa por alto la importancia de las aguas, simplemente porque es el recurso
natural abundante en el planeta. El agua es la parte más crucial de la vida, y nunca debe pasar
desapercibida. La que está destinada al consumo humano debe ser segura y saludable, por lo
tanto cada unidad de él debe utilizarse de manera eficiente, equitativa y sólida. Debido a esto
se ha definido que el agua para consumo humano debe ser:
• Libre de agentes patógenos.
• Libre de sustancias químicas nocivas.
• Agradable al gusto, es decir, libre de olor y color.
• Utilizable para uso doméstico.
Se dice que el agua está contaminada o no consumible cuando no cumple los criterios
anteriores. La contaminación del agua es un peligro creciente en muchos países en desarrollo
debido a la actividad humana, sin agua potable abundante y segura no se puede proveer cuidado
de salud a la comunidad.
Las aguas de los ríos destinadas al consumo humano y al uso general del hogar pueden ser
muy turbias, especialmente en la época de lluvias. El lodo del río se revuelve en suspensión y
se escapa de los campos y otras superficies llevan material sólido, bacterias y otros
7
microorganismos al río. Es de suma importancia retirar tanto de este material suspendido como
sea posible antes de una etapa de desinfección y consumo subsiguiente.
Esto generalmente sólo puede conseguirse mediante la adición de coagulantes al agua cruda,
dentro de una secuencia de tratamiento controlada. En muchos países en desarrollo, los
coagulantes químicos patentados, como el Sulfato de Aluminio y polielectrolitos sintéticos no
están disponibles localmente o son importados usando divisas.
Con su origen en la India y Pakistán, Moringa Oleífera fue llevada al continente africano y
al Sudán en particular con fines ornamentales durante la época colonial. Las mujeres de Sudán
pronto descubrieron las habilidades del árbol y utilizaron las semillas para el tratamiento del
agua desde principios del siglo XX (Schwartz, 2000). El coagulante natural encontrado en
Moringa Oleífera está presente en 6 de las 14 especies de Moringa que crecen en África,
Madagascar, India y Arabia. Moringa Oleífera es la única especie de la familia botánica
presente en regiones tropicales y subtropicales de todo el mundo, y por lo tanto es la más
famosa (Schwartz, 2000).
La Moringa Oleífera es una de las especies de plantas más extensas que crece rápidamente
a bajas altitudes en todo el cinturón tropical, incluidas las zonas áridas. Puede crecer en suelos
medianos con una humedad relativamente baja (Ndabigengesere et al., 1995).
Una alternativa viable es el uso de semillas trituradas de Moringa Oleífera como coagulante
natural. Los coagulantes que ocurren naturalmente se presumen generalmente seguros para la
salud humana. Estudios previos han encontrado que las semillas de Moringa Oleífera son no
tóxicas, e incluso se recomendó su uso como coagulante en el tratamiento del agua en los países
en desarrollo países.
Se ha documentado ampliamente que extractos de plantas tales como Moringa Oleífera han
demostrado ser eficaces en la eliminación de sólidos en suspensión, en la eliminación de
8
turbidez, en el ablandamiento de agua dura y también en la reducción de la suspensión
producida en comparación con la producida por coagulantes químicos (Ndabigengesere, A. and
Narasiah, K. S. 1998).
Varios métodos para mejorar la eficiencia de la remoción de la turbidez y el color han sido
propuestos por investigadores, tales como la utilización de la moringa en polvo (Amagloh y
Benang, 2009; Mangale et al., 2012), preparación de la solución por extracción acuosa
(Pritchard et al., 2010; Pise y Halkude, 2012) y preparación de la solución por extracción salina
(Okuda et al., 2001; Madrona y al., 2012; Sánchez-Martín et al., 2012). Incluso ante diversos
estudios, todavía no hay estandarización para tales procedimientos.
Así, este trabajo tiene como objetivo establecer la mejor dosis de coagulante a ser utilizado
y evaluar los diferentes tiempos de sedimentación después de la coagulación / floculación a fin
de optimizar el proceso de tratamiento de agua y demostrar como alternativa viable el uso de
biocoagulantes.
9
1 CAPÍTULO I
1.1 EL PROBLEMA
1.1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Para un control de la calidad del agua es necesario el monitoreo de diversos indicadores.
Una de las preocupaciones principales es por la contaminación de los ambientes acuáticos
cuando el agua es usada para el consumo humano.
Los procesos de tratamiento de aguas residuales producen grandes cantidades de lodo que
comúnmente contienen más del 90% de agua. El manejo del lodo representa una parte
importante del costo del proceso de tratamiento además de representar importantes desafíos
técnicos. Para reducir los costos de transporte y manipulación, la parte más importante del
tratamiento de lodos es la reducción de su volumen (Qi et al., 2011). Además de presentar un
alto contenido de agua estos subproductos, también tienen una pobre capacidad de
deshidratación, particularmente el uso de sulfato de aluminio como coagulante produce
aquello. Actualmente, estos lodos son bombeados y almacenados en presas o dispuestos en
terrenos sin ningún tratamiento, provocando un severo daño al ambiente.
Muchos coagulantes químicos son ampliamente utilizados en los procesos de tratamiento
de agua con base en sus características de coagulación y floculación, sin embargo, no son
biodegradables y pueden ser conectados a diversos daños.
El aluminio ingerido por vía oral es extremadamente tóxico para los humanos a pesar de la
ocurrencia generalizada de este elemento en alimentos, agua potable y muchos preparados
antiácidos. Se ha formulado la hipótesis de que la exposición al aluminio (sea en el estado que
sea) a largo plazo es un factor de riesgo para la aparición de la enfermedad de Alzheimer en
humanos (Çabuş et al., 2015).
10
Las sales de aluminio son, con mucho, los coagulantes más utilizados en el tratamiento del
agua de todo tipo. Sin embargo, estudios recientes han señalado varios inconvenientes graves
de usar sales de alumbre (Ndabigengesere et al., 1995, Ndabigengesere y Narasiah, 1998,
Muyibi, 1998). Un problema de reacción del alumbre con la alcalinidad natural presente en el
agua que conduce a la reducción del pH y una baja eficiencia en la coagulación de aguas frías
(Ndabigengesere y Narasiah, 1998)
Teniendo en cuenta estas problemáticas, ha aumentado el interés por el uso de polímeros
naturales, ya que no hay tratamiento de aguas oficiales con este tipo de coagulantes debido a
las grandes ventajas en los agentes químicos coagulantes.
Por lo tanto, es deseable que otros coagulantes alternativos rentables y más aceptables para
el medio ambiente que se desarrollen para complementar o sino reemplazar alumbre, sales
férricas y polímeros sintéticos. En este contexto, los coagulantes naturales representan una
alternativa viable (Ndabigengesere y Narasiah, 1998, Muyibi, 1 998).
Moringa Oleífera, es nativo de Asia del Sur, pero es un cultivo ampliamente cultivado a
través de los trópicos. Existen plantaciones de Moringa en el Ecuador por ejemplo en Manabí,
Naranjal o empresas como Ecuamoringa, Moringallo, etc., por lo que este cultivo podría ser
utilizado como una opción alternativa para el tratamiento de aguas. El uso de Moringa Oleífera
sobre su capacidad coagulante / floculante del extracto de semilla se ha encontrado prometedor,
debido a su falta de dependencia externa de reactivos como Al2(SO4)3. Los coagulantes de
origen vegetal son fáciles de usar, ya que requieren menos procesamiento y pueden
proporcionar un medio sostenible para el tratamiento. A pesar de las propiedades conocidas de
muchos de los biocoagulantes, solo unos pocos se han estudiado en detalle para aplicaciones
prácticas.
11
1.2 Formulación y Sistematización de la Investigación
¿Cuál será la eficiencia de biocoagulante a base de semilla de Moringa
Oleífera para aplicación de tratamiento de aguas?
¿Qué beneficios se presentaría a la industria al conocer la eficiencia de
biocoagulante a base de semilla de Moringa Oleífera para aplicación de tratamiento
de aguas?
1.2.1 Formulación del problema de investigación.
Se están exponiendo las ventajas de la coagulación natural empleando el uso del
extracto de semilla de la Moringa Oleífera como biocoagulante en el tratamiento
de aguas.
1.3 Justificación de la Investigación.
1.3.1 Justificación teórica.
En Ecuador se utiliza como método rutinario el coagulante primario, sulfato de
aluminio y en menor proporción el cloruro férrico para la remoción de turbiedad y
actualmente se desconoce si hay instalaciones usando algún tipo coagulante natural.
En el país no se ha realizado o evaluado la determinación científica oficial sobre el
uso del polvo de la semilla de Moringa Oleífera como biocoagulante primario o
coadyuvante, motivo que impulsa a realizar la Tesis de Investigación "EFICIENCIA
DEL BIOCOAGULANTE A BASE DE SEMILLA DE MORINGA OLEÍFERA
PARA APLICACIÓN DE TRATAMIENTO DE AGUA USANDO COMO FUENTE
DE CAPTACIÓN EL RIO GUAYAS" y así profundizar la investigación realizada en
diferentes partes del mundo sobre el uso del extracto del polvo de la semilla de Moringa
Oleífera.
12
1.3.2 Justificación metodológica.
El uso como coagulante primario del sulfato de aluminio y el cloruro férrico para
la remoción de turbiedad se lo asocia como una “posible” causa de la enfermedad de
Alzheimer y otros problemas similares relacionados con la salud (Çabuş et al., 2015),
ya que muchos estudios lo relacionan con el alumbre residual en las aguas tratadas,
además de la producción de grandes volúmenes de lodos químicos obtenidos como
subproducto que generan un severo daño ambiental. El propósito de esta investigación
es la determinación de la eficiencia de un biocoagulante (coagulante natural) a partir
del polvo semilla de Moringa Oleífera para aplicación de tratamiento de agua teniendo
como fuente de captación el rio Guayas, para lo cual se realizara un control de la
coagulación en el equipo de prueba de test de jarras con diferentes dosificaciones
determinando su eficiencia como biocoagulante.
1.3.3 Justificación práctica.
Esta investigación es realizada con el fin de confirmar la efectividad del polvo
extraído de las semillas de Moringa Oleífera secas maduras que comúnmente están
disponibles en el territorio ecuatoriano.
Se procederá a realizar un test de jarras para luego realizar las pruebas
correspondientes, en donde destacan los parámetros turbidez, color y pH, para
analizarlos con las normativas correspondientes. La finalidad del presente trabajo de
tesis, tiene como objetivo mostrar resultados que puedan contribuir al desarrollo de
tecnologías adecuadas a la realidad y por ende al desarrollo de la Ingeniería Química
en el Ecuador utilizando las técnicas de tratamiento conocidas n un producto natural
como lo son las semillas de la Moringa Oleífera.
13
1.4 Objetivos de la Investigación.
1.4.1 Objetivo general.
Determinar la eficiencia del biocoagulante a base de semilla de Moringa Oleífera
para aplicación de tratamiento de agua usando como fuente de captación el Rio Guayas.
1.4.2 Objetivos específicos
I. Obtener el Biocoagulante a partir del extracto de las semillas de Moringa Oleífera.
II. Caracterizar la muestra obtenida del Río Guayas
III. Determinar la dosis óptima del Biocoagulante para remoción de turbidez, color y
alteración de pH en la muestra a tratar.
1.5 Delimitación de la investigación.
1.5.1 Delimitación Temporal
El desarrollo teórico y experimental de la investigación fue realizado durante un periodo
aproximadamente de 6 meses
1.5.2 Delimitación Espacial
La investigación se desarrolló en el laboratorio de Aguas y Medio Ambiente de la Facultad
de Ingeniería Química en la Universidad de Guayaquil, se realizó la experimentación que
determinó la eficiencia del biocoagulante a base de semilla de Moringa Oleífera para aplicación
de tratamiento de agua usando como fuente de captación el rio Guayas.
14
Figura 1. Ubicación de la Facultad de Ingeniería Química Fuente (Google Maps, 2018)
Figura 2. Mapa del sistema del río Guayas (Rio Daule y Babahoyo) Fuente (Libro 'Biodiversidad del Guayas', 2014)
15
1.5.3 Delimitación del Contenido
Se Desarrolló la investigación basándose en estudios de Hidrología (Calidad del Agua), en
la elaboración y comprobación de efectividad de un Biocoagulante a base de Semillas de
Moringa Oleífera en tratamiento de agua de río. Se tomó como guía artículos científicos
publicados de otros países como bases científicas de referencia.
1.6 Hipótesis
Con la experimentación mediante pruebas de laboratorio estandarizadas se podrá
determinar la eficiencia del biocoagulante a base de semilla de Moringa Oleífera para
aplicación de tratamiento de agua en muestras de río Guayas.
1.6.1 Variable independiente.
Tiempo
Concentración
1.6.2 Variable Dependiente.
Color
pH
Turbidez
16
1.6.3 Operacionalización de las variables.
Tabla 1: Operacionalización de las variables
Variable Tipo Definición Unidad de medición
pH Dependiente
Potencial de Hidrógeno
Es una escala numérica utilizada para especificar la acidez
o basicidad de una solución acuosa.
-
Turbidez Dependiente
La turbidez es la turbiedad o turbiedad de un fluido causada
por un gran número de partículas individuales que, en
general, son invisibles a simple vista, de forma similar al
humo en el aire. La medición de la turbidez es una prueba
clave de la calidad del agua. Los fluidos pueden contener
materia sólida en suspensión que consiste en partículas de
diferentes tamaños.
NTU
Color Dependiente
El color en agua o aguas residuales puede ser el resultado de
la presencia de metales, ácidos orgánicos, materia
microbiológica y / o desechos industriales.
Unidades de Platino
Cobalto UPC
(Pt/Co)
Elaborado por: (Tumbaco & Acebo, 2018)
17
2 CAPÍTULO II
2.1 Marco De Referencia
2.1.1 Marco Teórico
2.1.1.1 Moringa Oleífera Lam.
Moringa oleífera, Lam syn. M. pterygosperma, Gaertn (Familia - Moringaceae), es un árbol
pequeño o mediano, lo suficientemente atractivo como para ser un punto focal en los trópicos
y subtrópicos debido a sus flores de color blanco cremoso, dulcemente perfumadas y verde
claro, tripinnadas. Es un nativo de la India, se encuentra silvestre en las regiones sub-Himalaya
del norte de India y se cultiva en todo el país.
Se lo conoce comúnmente como Sajina, sajna (bengalí); Horseradish tree, drumstick tree
(English); Sahinjan, mungna (hindi); Murinna, muringa, tishnagandha (Malyalam); Sevaga,
segata (Marathi); Sohanjana (Punjabi); Sobhanjana, sigru, murungi, dvishiguru (sánscrito) y
Sehjan (urdu) en diversas lenguas y regiones indias. También prospera bien en Pakistán,
Bangladesh, Sri Lanka, África tropical, Arabia, Filipinas, Camboya y América Central, del
Norte y del Sur. (Figura 3)
Figura 3. Zonas de crecimiento de Moringa Oleífera. Fuente (ONG Trees for life, 2011)
18
Moringa Oleífera Lam (Figura 4) es una planta perenne que crece muy rápido, con flores y
frutos que aparecen dentro de los 12 meses de la siembra. Crecen hasta una altura de 5-12
metros y vainas de 30-120 cm de largo y se cosechan hasta dos veces al año. El árbol prefiere
tierras bajas en caliente condiciones semiáridas con suelos arenosos o limosos, pero se sabe
que se adaptan rápidamente a las nuevas condiciones. Tolera heladas ligeras, un pH del suelo
de 9 y puede vivir en áreas con una precipitación anual de hasta 3000 mm.
Figura 4. Árbol de Moringa O. Fuente (Ecoagricultor, 2013)
Con una altura de 5 a 12 m con una corona abierta en forma de paraguas, tronco recto y
corteza córnea y blanquecina, el árbol produce una raíz tuberosa. El follaje perennifolio o
caducifolio (dependiendo del clima) tiene folletos de 1 a 2 cm de diámetro; las flores son de
color blanco o crema. Las frutas (vainas) son inicialmente de color verde claro, delgado y
tierno, llegando a ser de color verde oscuro, firmes y de hasta 120 cm de largo, dependiendo
de la variedad. Las semillas completamente maduras y secas son redondas o triangulares,
rodeadas por una cáscara ligeramente boscosa con tres alas de papel (Figura 5).
19
Figura 5. Hojas, Flores, Vainas y Semillas de M.O. Fuente (Loveachild, 2016)
Descrito como "uno de los árboles más asombrosos que Dios ha creado", casi todas las
partes de la musculatura (Tabla 2), como la corteza, la raíz, la fruta, las flores, las hojas, las
semillas y las , son un rico depósito de proteínas, vitaminas y minerales como potasio, calcio y
fósforo, hierro, ácido fólico así como β caroteno. Las hojas se pueden comer frescas, cocinadas
o almacenadas como polvo seco durante muchos meses sin refrigeración, sin pérdida de valor
nutricional. Esta planta tiene un perfil nutricional que tiene la capacidad de suministrar los
requerimientos de micronutrientes necesarios en una dieta saludable, lo que la convierte en una
alternativa útil para combatir la inseguridad alimentaria cuando se debe a deficiencias debidas
a la calidad de los alimentos. Las hojas de Moringa contienen una gran cantidad de nutrientes
importantes, además de contener todos los aminoácidos esenciales y una gran variedad de
vitaminas (ACF-Niger, 2015).
Casi todas las partes de esta planta se han utilizado para diversas dolencias en la medicina
indígena del sur de Asia (Price M., 1985).
20
Tabla 2: Aplicación de las partes de Moringa Oleífera
Partes Aplicación
Semillas
Emolientes
Productos cosméticos
Producción de biodiesel
Tratamiento de aguas
Fertilizantes
Dieta de animales
Culinario
Frutas Dieta humana
Flores
Productos cosméticos
Dieta humana
Medicinal
Coagulación de la leche
Hojas
Dieta humana
Dieta de animales
Forraje (Hierba que se da al ganado)
Medicinal
Corteza Medicinal
Raíz Medicinal
Elaborado por: (Tumbaco & Acebo, 2018)
21
Las variedades nombradas de moringa incluyen Jaffna o Yazhpanam, cultivadas en varias
partes del sur de la India, (produciendo vainas de 60-90 cm de largo), Chavakacheri murungai
(produciendo vainas de 90-120 cm de largo), Chemmurungai (con frutos de punta roja),
Kadumurungai, Palmurungai, Puna murungai (con pulpa gruesa y sabor amargo), Kodikkal
Murungai, etc. (Kader M. & Shanmugavelu KG, 1982).
El Instituto de Investigación y Colegio Hortícola de la Universidad Agrícola de Tamil Nadu
ha lanzado dos variedades mejoradas anuales de moringa (PKM-1, PKM-2) en un lapso de 10
años, para cultivo comercial (Tsaknis J & Dourtoglou V., 1998). Las afirmaciones del folclore
y la literatura antigua indican que la moringa es un abortivo, antídoto, antirreumático,
bactericida, diurético, ecológico, emético, expectorante, purgante, rubefaciente, estimulante,
tónico, vermífugo y vesicante (Ramachandran C, Peter KV, Gopalakrishnan PK, 1980).
Figura 6. Moringa, vaina seca y semillas Fuente (Forest and Kim Starr, 2017)
22
2.1.1.2 Semillas – Descripción
Figura 7. Semilla de Moringa Fuente (Tumbaco & Acebo, 2018)
Su tamaño varía entre 1.5-3 cm de diámetro.
El peso promedio es 0.3 gr / semilla.
De color castaño oscuro, las semillas completamente maduras y secas son redondas o
triangulares, rodeadas por una cáscara ligeramente boscosa con tres alas de papel.
Con cáscara contiene 36.7% de proteínas, 34.6% de lípidos y 5% de carbohidratos.
Sin cáscara contiene 27.1% de proteínas, 21.1% de lípidos y 5.5 carbohidratos.
Contienen hasta 40% en peso de aceite comestible de calidad (más de 80% de contenido
de ácidos grasos insaturados) y las semillas (y torta de prensa sin aceite) producen
proteínas capaces de actuar como coagulantes efectivos en el tratamiento de aguas.
Como aporte de materia orgánica para los suelos de cultivo se suele utilizar la torta
resultante de la extracción de aceite si no es utilizada para fines de tratamiento de aguas.
23
2.1.1.3 Procesos de tratamiento de agua convencionales
El tratamiento del agua en general implica una serie de procesos combinados basados en la
calidad de la fuente de agua, como la turbidez, la cantidad de carga microbiana presente en el
agua y otros incluyen el costo y la disponibilidad de sustancias químicas para alcanzar el nivel
deseado de tratamiento. En general, los protocolos de tratamiento del agua constan de dos pasos
principales: coagulación / floculación y desinfección (Figura 8). Comúnmente, el alumbre
(sulfato de aluminio) se utiliza como agente de coagulación, ya que es eficiente y relativamente
rentable en los países desarrollados; mientras que la desinfección se logra mediante la adición
de desinfectantes químicos como compuestos a base de cloro.
Figura 8. Esquema sobre el proceso de tratamiento de agua común. Fuente (Tumbaco & Acebo, 2018)
La coagulación y la floculación son fenómenos relacionados que generalmente ocurren
juntos e implican la aglomeración de partículas con la consecuente desestabilización y la salida
de los agregados de la suspensión. En una perspectiva química, la coagulación se define como
el proceso de hacer que la materia coloidal se disperse / suspenda en un líquido para unirse en
una masa coherente. La floculación es un proceso físico de contacto y adherencias donde los
agregados forman grupos de mayor tamaño llamados flóculos que se excluyen de la suspensión
(IUPAC). La floculación es ampliamente utilizada como sinónimo de aglomeración,
agregación y coagulación.
Entrada
Coagulación Floculación
Lodo Residual
↑
Sedimentación
Filtración
Desinfección
Salida
24
Los coagulantes y floculantes son útiles en las industrias de alimentos y bebidas para
eliminar las partículas microscópicas que afectan el sabor, la apariencia y la textura del agua
(Wong et al., 2007).Sin embargo, estos procesos son principalmente conocidos por su gran
importancia en el tratamiento del agua, que se analiza a continuación.
2.1.1.4 Biocoagulantes
Los coagulantes naturales o biocoagulantes son indudablemente seguros y respetuosos con
el medio ambiente, ya que están libres de toxicidad (en condiciones adecuadas de uso). Sus
compuestos bioactivos son polisacáridos, proteínas, mucílagos, alcaloides y taninos. En la
remediación de aguas residuales industriales o la purificación del agua dichos coagulantes
permiten la desestabilización de la contaminación coloidal (sólidos en suspensión) y la
eliminación de sólidos disueltos en términos DQO. Se ha probado la eficiencia en la adsorción
de metales pesados como el plomo, el cromo, el cadmio y el zinc mediante extractos de plantas
(Sotheeswaran, Nand, Matakite y Kanayathu, 2011). Los biocoagulantes producen menos lodo
residual; incluso esta obtención es cinco veces menor que la de los lodos con coagulantes
químicos (Choy et al., 2014) además de ser biodegradables siendo todo lo contrario del lodo
que produce el alumbre, sales férricas y polímeros sintéticos. Los coagulantes naturales no
consumen alcalinidad en comparación con los compuestos a base de aluminio o hierro; Por lo
tanto, no generan cambios bruscos de pH.
Figura 9. Coagulación y floculación de una suspensión coloidal. Fuente (Nieto y Orellana, 2011)
25
2.1.1.5 Mecanismo de Acción (coagulación / floculación) de la proteína Moringa Oleífera.
Entre todos los materiales vegetales que se han probado a lo largo de los años, se ha
demostrado que el polvo procesado a partir de las semillas de Moringa oleífera es uno de los
más eficaces como coagulante primario para el tratamiento del agua y se puede comparar con
el del alumbre (coagulante químico convencional) (Ndabigengesere y Narasiah,1996). El uso
de Moringa tiene una ventaja adicional sobre el tratamiento químico del agua porque es
biológico y se ha informado que en sí es comestible, aparte de que la torta residual es la base
para elaboración del biocoagulante también es biodegradable y es de excelente uso para
fertilizar suelos. Sin embargo, no se ha hecho mucho en Ecuador usando Moringa como
coagulante en el sistema de purificación de agua pero si como alimento complementario para
animales.
Según Eilert (1978), las semillas de Moringa Oleífera contienen cantidades significativas de
proteínas solubles en agua que llevan carga positiva cuando las semillas trituradas se agregan
al agua cruda, las proteínas producen cargas positivas que actúan como imanes y atraen
partículas cargadas predominantemente negativamente (como arcilla, bacterias de limo y otras
partículas tóxicas en el agua). Debido a la colisión y neutralización de partículas, tiene lugar la
formación de flóculos con una estructura en forma de red (Figura 10) (Ndabigengesere et al.,
1995; Gassenschmidt et al., 1995).
El proceso de floculación ocurre cuando las proteínas se unen a las cargas negativas
formando flóculos a través de la agregación de partículas que están presentes en el agua. Estos
flóculos se eliminan fácilmente mediante sedimentación o filtración: una situación que dio
lugar a este estudio sobre la aplicación de semillas de moringa.
26
Figura 10. Mecanismo de coagulación / floculación de la proteína Moringa Oleífera. Fuente (Bodlund, 2013)
2.1.1.6 Actividad coagulante de la semilla de Moringa
Las semillas de M. Oleifera presentan aceites comestibles y sustancias solubles en agua que
indiscutiblemente constituyen el coagulante natural más estudiado en la comunidad científica
(Yin, 2010). La coagulación y la floculación son pasos delicados en el tratamiento del agua.
En una estación de tratamiento de agua, convencionalmente, se agita mecánica o
hidráulicamente, seguido de la adición de coagulante, que actúan a través de la reducción de
las fuerzas de repulsión entre las partículas (impurezas) (Mcconhachie et al., 1999). El árbol
de M. Oleífera puede producir alrededor de 2000 semillas al año. Este número de semillas sería
capaz de tratar cerca de 6.000 L de agua con una dosis de 50 mg / L. Los árboles, sin embargo,
pueden ser cultivados para producir cerca de cinco a diez veces ese rendimiento (es decir,
10.000-20.000 semillas). Esto produciría hasta 60.000 L de agua tratada al año (Pritchard et
al., 2010).Moringa Oleifera es una planta tropical perteneciente a la familia de Moringaceae
que se cultiva en el cinturón tropical. Se sabe que las semillas de M. Oleífera contienen un
componente activo de coagulación, el extracto acuoso es bien conocido como coagulante
natural (coagulante de M. Oleifera: MOC).
Hay estudios realizados por Fink (1984), Gassen (1990) y Gassenschmidt (1991) sugiriendo
que el componente coagulante activo de M. Oleifera debería ser un péptido catiónico con peso
27
molecular entre 6 y 16 kDa y punto isoeléctrico en pH 10. En 1995, Gassenschmidt hizo análisis
de la composición de aminoácidos y secuenciación y mostró que el componente presentaba
gran cantidad de glutamina, arginina y prolina y un total de 60 residuos (MO2.1, MO2.2).
Muyibi y Okufu (1995) reportaron que M. Oleifera no era un coagulante eficiente para el agua
con baja turbidez.
Ndabigengesere et al. (1995) estudió la eficiencia y los mecanismos de coagulación de M.
Oleifera en agua turbia. Confirmó que el componente activo era una proteína dimérica con
propiedades coagulantes más eficientes que el aluminio, pues el residuo orgánico formado era
inocuo para el medio ambiente y de 4 a 5 veces menor que se encuentra en agua tratada con
aluminio. El coagulante natural tampoco se alteraba el pH, era soluble en agua, tenía un peso
molecular de 13 kDa y punto isoeléctrico (pI) entre 10-11. También reveló que las semillas de
M. Oleifera pueden ser usadas en su forma íntegra o descascarada, sin embargo, semillas
peladas eran más eficientes para la coagulación. En 1998, Ndabigengesere y Narasiah
observaron que la dosificación óptima para la coagulación era de 0,5 a 1 mg / L y que la proteína
fue totalmente soluble en agua. M. Oleifera como coagulante puede ser un sustituto potencial
para el aluminio (Ndabigengesere et al., 1995).
Otro componente, con tres fracciones activas fue extraído de semillas de M. Oleifera en
tampón fosfato y cromatografía de intercambio iónico (Gassenschmidt et al., 1995). La fracción
floculante aislada de una de las proteínas presentaba peso molecular alrededor de 6,5 kDa y pI
por encima de pH 10. La comparación de la estructura primaria con las secuencias de proteínas
conocidas no reveló significante homología. Okuda et al. (1999), estudiaron que las semillas
de M. Oleifera poseen un peso coagulante extraído con NaCl 1 M con capacidad de coagulación
7,4 veces mayor que lo extrajo en agua. En 2001, Okuda et al., aislaron otro componente con
propiedades coagulantes en extractos salinos que no eran proteínas, polisacáridos o el lípido y
sí, un polieletrólito con peso molecular en torno a 3,0 kDa y pH óptimo para coagulación por
28
encima de 8. Este coagulante tampoco aumentó la concentración de carbono orgánico residual.
Ghebremichael et al., en 2005, purificaron por un método simple una proteína catiónica
(MOCP) con pI mayor que 9,6 y masa molecular de 6,5 kDa. Estos estudios sugieren que los
componentes extraídos en soluciones acuosas o salinas son diferentes naturalezas. El poder
coagulante de las semillas de M. Oleifera se ha aplicado en la remoción de componentes
diferentes en soluciones acuosas y suspensiones.
El primer trabajo describiendo la presencia de lectina en semillas de M. Oleifera fue
reportada por Santos et al. (2005). En este trabajo se demostró la presencia de una lectina
soluble en agua (WSMoL) en preparaciones obtenidas después de la inmersión de semillas
intactas en agua después de 5, 15 y 37 h. WSMoL fue aislada por cromatografía en quitina y
tuvo su secuencia N-terminal (QAVQLTHQQQGQVGPQQVR). La secuencia mostró
similitud (70%) con M02.1 y M02.2, proteínas de M. Oleifera (Coelho et al., 2009).
Katre et al. (2008) reportaron la presencia de MoL (Lectina de M. Oleifera) una la proteína
catiónica formada por subunidades de 7,1 kDa en presencia de 2-mercaptoetanol, sin embargo
en ausencia de la misma dos bandas de 13.6 y 27.1 kDa aparecen. La proteína fue aislada por
cromatografías en DEAE-Celulosa y CMSephadex.
En este sentido, en 2009 purificaron una lectina de naturaleza catiónica, con la actividad
coagulante, formada por subunidades de 26,5 y 14,9 kDa. La lectina fue purificada por
cromatografía de afinidad en gel de guar y llamada cMoL (Lectina coagulante de M. Oleifera).
WSMoL y cMoL presentan actividad insecticida contra Aedes aegypti y Anagasta kuehniella,
respectivamente (Coelho et al., 2009; Oliveira et al., 2011).
El interés por los coagulantes naturales ha resurgido debido a que son biodegradables,
seguros para la salud humana y de bajo costo.
29
2.1.1.7 Elementos Coagulantes y floculantes en las semillas de Moringa O.
Tabla 3: Elementos Coagulantes y floculantes en las semillas de Moringa O.
Elemento Nombre/Característica Actividades biológicas Investigador
MOCP
M. Oleifera proteína catiónica (M. Oleifera-
Cationic Protein)
- Actividad de coagulación de agua Ghebremichael et al.,2005
MoL
cMoL (Purificada)
Lectina coagulante de M. Oleifera (Coagulant M.
Oleifera Lectin)
-Actividad de coagulación de agua
-Actividad insecticida
Anticoagulante de sangre
Katre et al. (2008)
Coelho et al., 2009
WSMoL
Lectina de M. Oleifera soluble en agua (Water-
Soluble M. Oleifera Lectin)
-Reductor de Turbidez
-Actividad insecticida
-Captura de huevos de A. aegypti
-Actividad antibacterial
-Actividad de coagulación de agua
- 70% Similitud con Proteínas
Floculantes (M02.1 y M02.2)
Santos et al., 2005
30
MO1 y MO2
(MO2.1, MO2.2 y
MO2.3)
Proteínas Coagulantes - Actividad Coagulante/Floculante.
Gassenschmidt et al.,
1995
MOC-SC-PC
Proteína Coagulante
(Moringa Oleífera Coagulant- NaOH
Solution- Purified
Coagulant)
- Actividad de coagulación de agua*
*Componente activo de coagulación
extraído de semillas de M. Oleífera
utilizando solución salina.
Okuda et al.,
2001
MO2X_MOROL
(P24303)
Proteínas floculantes - activas MO2.1 y MO2.2
P24303| MO2X_MOROL
Flocculent- active proteins MO2.1 and MO2.2
La actividad floculante del MO2.1
recombinante purificado.
Broin et al., 2002
Elaborado por: (Tumbaco & Acebo, 2018)
31
2.1.1.8 Proteínas floculantes - activas MO2.1 y MO2.2
Según Broin et al. (2002) las semillas de Moringa Oleífera contienen pequeñas proteínas de
almacenamiento capaces de flocular partículas en suspensión en agua. El ADN
complementario (ADNc) que codifica una de estas proteínas que contiene estas características,
MO2.1 (AJ345072), se clonó y la proteína recombinante se expresó en Escherichia coli. La
actividad floculante del recombinante MO2.1 (P24303) purificado fue ensayado en arcillas y
bacterias utilizando microscopía de luz y confocal y sobreexpresión de bacterias GFP (Green
Fluorescent Protein). El uso de proteínas recombinantes es un estudio de las propiedades
floculantes con el fin de mejorar los procesos de purificación de agua. La actividad de
floculación puede explicarse por el mecanismo de carga del parche debido a su bajo peso
molecular y alta densidad de carga. La diferencia de la secuencia de la proteína MO2.1 (Figura
11) determinada por Gassenschmidt et al. (1995) con la proteína recombinante Broin et al.
(2002) son en las posiciones 13 y 23 que cambia de C→G y C→Q respectivamente. Lo mismo
pasa con la MO2.2 (variante natural / posición 8 / D → A).
Figura 11. Comparación de secuencia peptídica entre MO2.1 (AJ345072) y MO2.1 (P24303) Fuente (Tumbaco & Acebo, 2018)
32
Figura 12. Análisis electroforético de un extracto crudo de MO 2.1 Fuente (Pavankumar et al, 2013)
En la Figura 12 Análisis electroforético de un extracto crudo y fracciones subcelulares de E.
coli de un clon recombinante, que muestra MO 2.1 como un monómero de 6.5 kDa y un
homodímero de 14 kDa, respectivamente. Las masas moleculares aparentes de las proteínas se
determinaron mediante comparación con marcadores de rango de bajo peso molecular de
Sigma (Pavankumar et al, 2013).
33
2.1.1.9 Ventajas y desventajas del uso de Moringa como coagulante.
Tabla 4: Ventajas y desventajas del uso de Moringa como coagulante
VENTAJAS DESVENTAJAS
Método sencillo y fácil para los países en
desarrollo (especialmente a nivel de hogar). El tratamiento hace que el agua sea clara y
potable, pero la purificada el agua todavía
puede contener algunos (muy pocos)
gérmenes patógenos o microorganismos.
La eficiencia es independiente del pH del
agua bruta.
El procesamiento no modifica el pH del
agua.
No altera el sabor del agua (a menos que se
agregue una dosis muy alta). La purificación solo es parcial, y el
tratamiento debe completarse para mayor
seguridad.
El bajo volumen de precipitado de lodo es
biodegradable y, por lo tanto, un tecnología
ambientalmente racional
Elaborado por: (Tumbaco & Acebo, 2018)
34
2.2 Marco Conceptual
Elaborado por: (Tumbaco & Acebo, 2018)
Figura 13. Diagrama de Flujo Elaboración y Eficiencia de Biocoagulante M. Oleífera
35
2.3 Marco Contextual.
2.3.1 Moringa Oleífera en el Ecuador.
La moringa, del tipo oleífera, fue introducida en el país, de lo que se conoce es de los años
2010-2012.
Llegó a Naranjal, como en algunos casos siendo por casualidad, por parte de la prefectura
de dicho lugar, donde la investigaron por el Internet, la encargaron y comenzaron a plantarla
ya que estaban interesados en buscar qué características tenía y si sobreviviría en las tierras
tropicales del Guayas.
Fausto Mantilla Huerta es zootecnista y oyó el nombre de “Moringa”, una planta con
atributos muy especiales, despertó su interés logrando así que en el año 2010 decidiera crear
la empresa ECUAMORINGA, iniciando con la obtención desde el exterior de semillas de
“Moringa Oleífera” e implementando los primeros cultivos de plantas y bosques de Moringa
en diferentes sectores del país.
Otras empresas conocidas que trabajan con esta planta y a la vez impulsando la siembra de
este cultivo son Julguer, Nutravel S.A., Uleaf y MORINGALLO siendo esta última su
especialidad el cultivo de moringa y elaboración de sus derivados.
La Moringa, ha sido también investigada ampliamente en áreas pecuarias, como un
extraordinario suplemento alimenticio de todo tipo de animales especialmente para el
incremento de la producción de leche, carne y salud de los animales. Existen innumerables
beneficios de la planta moringa, tomando como ejemplo de una empresa muy grande en el
Ecuador de lácteos como lo es Toni, la cual usa esta planta para la alimentación de su ganado
y obtiene como resultado final un 30% más de leche, además de la compra y venta de derivados
Moringa Oleífera (Polvo, té, capsulas, hojas, semillas, aceite, etc.) en cadenas de
supermercados conocidos en el país.
36
Figura 14. Ganado consumiendo Forraje de Moringa O. Fuente (Trees for life, 2011)
Siendo una de éstas nuestras mayores dificultades en el proyecto, ya que sobre los datos
técnicos especializados en empresas de tratamientos de aguas con coagulantes naturales es
todavía considerado un tema tabú, no se conoce específicamente el uso final de la torta residual
de las semillas de Moringa O. al final de la extracción de aceite para luego su comercialización,
por ende se debe implementar la adición de proyectos que impliquen el uso de cotidiano
biocoagulantes para el tratamiento primario de aguas sean estas domesticas o residuales con el
objetivo de que favorezca al medio ambiente.
37
3 CAPITULO III
3.1 Metodología de investigación
El trabajo de investigación fue realizado en el laboratorio de aguas de la Facultad de
Ingeniería Química de la Universidad de Guayaquil. El procedimiento consta de múltiples
pruebas experimentales teniendo como finalidad aportar evidencias sobre la efectividad de
semilla de M. Oleífera como Biocoagulante en el proceso de coagulación/floculación, usando
como fuente de captación el rio Guayas, lo cual se estableció que se aplicará diferentes dosis
de coagulante y en donde se evaluará realizando el monitoreo de los parámetros físico químicos
como pH, color y turbidez para poder determinar la dosis optima y su respectivo porcentaje de
remoción de acuerdo a lo establecido por la normativas ambientales conocidas como lo dice:
ACUERDO MINISTERIAL 097: REGISTRO OFICIAL -- EDICIÓN ESPECIAL
Nº 387, 2015
Y como lo dicta también:
NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2 169:98 “AGUA. CALIDAD
DEL AGUA. MUESTREO. MANEJO Y CONSERVACIÓN DE MUESTRAS.”
NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2 176:1998 “AGUA. CALIDAD
DEL AGUA. MUESTREO. TÉCNICAS DE MUESTREO.”
38
3.2 Materiales y equipos
Tabla 5: Materiales y equipos requeridos
TIPO ELEMENTO
Equipo
Test. de Jarras
Agitador Magnético
Filtro al Vacío
Molino de Discos
Materiales
Vaso Precipitación
Vaso de precipitación
Pipeta
Vidrio Reloj
Papel filtro
Bolsas herméticas
Recipiente de plástico
Embudo
Instrumentos
Balanza analítica
Termómetro
Tamices
Espátula
Reactivos
Etanol al 95%
NaCl 1M
Agua Destilada
Semillas de Moringa Oleífera
Elaborado por: (Tumbaco & Acebo, 2018)
39
3.3 Diseño de la investigación.
3.3.1 Obtención del producto biocoagulante a partir de la semilla de Moringa Oleifera.
3.3.1.1 Extracción del polvo de semilla M. Oleífera.
Las semillas de Moringa Oleífera fueron adquiridas en ECUAMORINGA, empresa ubicada
en la Ciudad de Guayaquil. Para la extracción del polvo de las semillas de Moringa, se
separaron en tres tipos: Con Cáscara, Cáscara y Sin Cáscara.
Fuente (Tumbaco & Acebo, 2018)
Luego se utilizó un molino automático hasta obtener partículas finas para luego ser pasados
por tamices, a fin de obtener un polvo fino y de aspecto bastante aceitoso. Se recogió el polvo
obtenido en bolsas herméticas y para evitar la contaminación por microorganismos o impurezas
del ambiente se las coloco en un recipiente en refrigeración a 4°C para evitar la oxidación.
A B C
Figura 15. Semilla de Moringa Oleífera A) Con Cáscara, B) Cáscara y C) Solo Semilla
40
3.3.1.2 Extracción del aceite en el polvo de M. Oleifera.
Las semillas de M.O. contienen hasta 40% de aceite en peso (García F. et al, 2016), el cual
no contiene ninguna propiedad coagulante además de generar también oxidación al extracto.
Para prioriza evitar la pérdida de proteína coagulante/floculante en el 60 % restante de la
semilla en el procedimiento se realiza la extracción del contenido aceite/grasa, de no hacerlo
quedaría un residual lipídico en el agua.
Para extraer la mayor cantidad de aceite se procedió a realizar una disolución en alcohol
etílico (Etanol al 95%), en 200 ml de Etanol se agregó 50 gr. de polvo de Moringa Oleífera, y
en un agitador magnético a 1300 rpm en un intervalo de 2min, para luego ser filtrado al vacío
con papel filtro con la finalidad de extraer la mayor cantidad de aceite se repitió el mismo
proceso cinco veces. Luego la torta residual de Moringa Oleífera se dejó secar a temperatura
ambiente en un tiempo de 24 h.
3.3.1.3 Preparación de la solución de Moringa Oleífera como biocoagulante.
Para la solución madre del extracto de la Moringa Oleífera con NaCl al 1 %,
preliminarmente se preparó una solución de NaCl a 1M, la cual se mezcló con un agitador
magnético a 200 rpm durante 20 min para que la distribución de la sal sea homogenizada. A
continuación, se agregó 50 gr. del polvo de Moringa O. en 1 litro de la solución de cloruro de
sodio y durante 10 min se mezcló con un agitador magnético a 60 rpm. Lo restante fue filtrado
en papel filtro.
Para que la proteína catiónica que compone el coagulante de Moringa Oleífera se vuelva
más soluble en el agua turbia se mezcla con la sal, pues el cloruro de sodio permite la extracción
del componente activo de la Moringa Oleífera. Dicho protocolo provoca que exista una mayor
adherencia con las partículas presentes en el agua lo que potencializa el coagulante (Abdul H.
et al. 2016).
41
3.3.1.4 Prueba en el equipo de test de jarras.
Figura 16. Equipo de Test. De Jarras Fuente (Sercontrol, 2018)
Se realizó una serie de 6 ensayos de coagulación/floculación con el fin de demostrar las
condiciones óptimas de la semilla de Moringa O. utilizada como sustancia coagulante
Para la prueba de jarras se utilizó 1 litro de agua del río Guayas, en donde cada muestra se
sometió durante 60 segundos a una mezcla rápida de 100 rpm, a su vez se le adiciono el
biocoagulante según las dosis establecidas. En los resultados obtenidos, las dosis presentaron
una evolución positiva, ninguna presento alguna reacción adversa que hubiese comprometido
la investigación, posteriormente la velocidad fue reducida (45rpm), una mezcla lenta por 10
min. Para finalizar, se procedió a dejar sedimentar por un periodo de 20 min.
42
3.4 Custodia de la muestra.
3.4.1 Definición
Una muestra de captura de agua es una muestra de agua de ríos, arroyos o humedales de
agua dulce recolectada con el propósito de analizar la química del agua que la contiene.
Para la evaluación de las propiedades de una muestra se deben realizar análisis (aguas
naturales superficiales o subterráneas, aguas residuales domésticas o industriales, aguas
tratadas, agua de mar), cuyos resultantes deben ser de alta calidad, fiabilidad y adecuados para
el propósito para el que fueron solicitados. Para esto se toman medidas importantes en términos
legislativos, medidas de mitigación, control y protección del medio ambiente, que se guían por
normas y regulaciones de naturaleza lícita. El muestreo es el aspecto más crucial de una
investigación por lo tanto deben ser relevantes y verdaderamente representativas las muestras
recolectadas.
3.4.2 Localización
La toma de la muestra se realizó en el Río Guayas, exactamente Muelle Malecón y Sucre,
Guayaquil
Figura 17. Localización de Toma de Muestra Fuente (Tumbaco & Acebo, 2018)
43
3.4.3 Normativas Aplicadas.
Las normativas técnicas ecuatorianas para la toma y custodia de muestra para esta investigación
son:
NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2 169:98 “AGUA.
CALIDAD DEL AGUA. MUESTREO. MANEJO Y CONSERVACIÓN DE
MUESTRAS.”
NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2 176:1998 “AGUA.
CALIDAD DEL AGUA. MUESTREO. TÉCNICAS DE MUESTREO.”
3.4.4 Procedimiento
Las muestras de agua recolectadas en el río se analizan para una variedad de parámetros que
pueden variar dependiendo de las necesidades y recursos del proyecto. El laboratorio que
realiza los análisis puede requerir procedimientos especiales de recolección adicionales para
algunos parámetros.
1. Con un marcador indeleble, etiquete cada contenedor de muestra con la fecha,
hora y número / nombre del sitio
2. Para ríos y arroyos, recolecte las muestras mientras se encuentra en el borde del
agua o en una roca. Si esto no es posible, recolecte las muestras en canoa o vadeando
cuidadosamente.
3. Evite tocar el interior o el labio de las botellas o tapas de muestra.
3.4.4.1 Procedimiento de toma de muestra de 1 litro de agua de río
a) Use un recipiente grande y limpio para recoger el agua.
b) Los envases de muestra deben lavarse 3-4 veces con agua del sitio exacto de muestreo
antes de tomar la muestra.
c) Recolecte el agua del río.
44
d) Llene recipientes más pequeños con agua de un recipiente grande. Para garantizar
incluso la mezcla de agua de muestra, agite suavemente el agua en un recipiente grande cada
vez antes de decantar el agua en un recipiente más pequeño.
3.4.4.2 Conservación y Transporte de la muestra
Se sigue la NORMA TÉCNICA ECUATORIANA NTE INEN 2 169:98 “AGUA.
CALIDAD DEL AGUA. MUESTREO. MANEJO Y CONSERVACIÓN DE MUESTRAS.”
Donde se hacen hincapié los puntos 4.4 y 4.8 que son:
4.4 La conservación de la muestra hacia su traslado al laboratorio.
4.8 Las medidas de seguridad con el recipiente durante la transportación de la
muestra hasta su recepción en el laboratorio.
45
4 CAPITULO IV
4.1 Resultados.
4.1.1 Fracción de masa de cáscara y grano en las semillas de M. Oleífera.
Tabla 6. Determinación de peso Grano/Cáscara en 100gr de Semilla de M. Oleífera
Masa (gr) Grano
(gr)
Cáscara
(gr)
10 7 3
20 14 6
30 20 10
40 32 8
TOTAL 100 73 27
Elaborado por: (Tumbaco & Acebo, 2018)
Figura 18. Fracción de masa de cáscara y grano en las semillas de M. Oleífera
Oleífera (%) Fuente (Tumbaco & Acebo, 2018)
27%
73%
Fracción de masa de cáscara y grano
en las semillas de M. Oleífera
Cáscara Grano
46
4.1.2 Selección de Dosis Óptima y mejor tiempo de respuesta.
Biocoagulante de semilla de Moringa Oleifera + Solución Salina de NaCl al 1M
400 ml de Muestra de Agua de Río.
Velocidad Rápida: 100 rpm / 1 minuto
Velocidad Lenta: 30 rpm / 10 minutos
SELECCIÓN DE DOSIFICACIÓN OPTIMA-PARTE 1
TESTIGO PRIMERA PRUEBA DE TEST DE JARRAS
TURBIDEZ 1820 0,7ml 1,3ml 2ml 2,7ml 3,3ml 4ml
COLOR 550 10 20 30 40 50 60
Figura 19. Test de Jarras→Dosificación Óptima-PARTE 1 Fuente (Tumbaco & Acebo, 2018)
Figura 20. Primer Test De Jarras (0,7 ml) Prueba
de Mejor Tiempo de Respuesta Fuente (Tumbaco & Acebo, 2018)
Tiempo de sedimentación: 1 min
Resultados Colorímetro DR/ 890
Turbidez: 23 FAU (NTU)
Color Aparente: 550 Pt/Co
Tiempo de sedimentación: 8 min
Resultados Colorímetro DR/ 890
Turbidez: 0 FAU (NTU)
Color Aparente: 0 Pt/Co
47
Biocoagulante de semilla de Moringa Oleifera + Solución Salina de NaCl al 1M
400 ml de Muestra de Agua de Río
Velocidad Rápida: 100 rpm / 1 minuto
Velocidad Lenta: 30 rpm / 10 minutos.
SELECCIÓN DE DOSIFICACIÓN OPTICA-PARTE 2
TESTIGO SEGUNDA PRUEBA DE TEST DE JARRAS
TURBIDEZ 1820 0,3ml 0,4ml 0,5ml 0,7ml 0,8ml 0,9ml
COLOR 550 4 6 8 10 12 14
Figura 21. Test de Jarras →Dosificación Óptima-PARTE 2 Fuente (Tumbaco & Acebo, 2018)
Figura 22. Segunda Test De Jarras (0,5 ml)
Prueba de Mejor Tiempo de Sedimentación. Fuente (Tumbaco & Acebo, 2018)
Tiempo de sedimentación: 1 min
Resultados Colorimetro DR/ 890
Turbidez: 9 FAU (NTU)
Color Aparente: 550 Pt/Co
Tiempo de sedimentación: 5 min
Resultados Colorimetro DR/ 890
Turbidez: 0 FAU (NTU)
Color Aparente: 0 Pt/Co
48
4.1.3 Dosis Óptima de Biocoagulante de Moringa Oleífera
Tabla 7. Resultados Dosis Óptima de Biocoagulante de Moringa Oleífera con NaCl al 1M
Número de
muestra
Dosis de
Biocoagulante
(mg/l)
Dosis de
Biocoagulante
(ml)
Turbidez
INICIAL
(NTU)
Color
INICIAL
(Pt/Co)
Remoción de
Turbidez
(NTU)
Remoción de
Color
(Pt/Co)
Remoción de
Turbidez
(%)
Remoción de
Color (%)
1 33,33 0,3 1820 550 49 139 97,31% 74,73%
2 50,00 0,4 1820 550 32 97 98,24% 82,36%
3 66,67 0,5 1820 550 0 0 100,00% 100,00%
4 83,33 0,7 1820 550 15 39 99,18% 92,91%
5 100,00 0,8 1820 550 24 65 98,68% 88,18%
6 116,67 0,9 1820 550 31 122 98,30% 77,82%
Tiempo de Sedimentación 5 MIN 98,62% 86,00%
Elaborado por: (Tumbaco & Acebo, 2018)
49
Figura 23. Gráfica de Dosis Óptima de Biocoagulante de Moringa Oleífera con NaCl al 1M Elaborado por: (Tumbaco & Acebo, 2018)
0,3
0,4
0,5
0,7
0,8
0,9
97,3
1%
98,2
4%
100,0
0%
99,1
8%
98,6
8%
98,3
0%
74,73%
82,36%
100,00%
92,91%88,18%
77,82%
0,00%
20,00%
40,00%
60,00%
80,00%
100,00%
120,00%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1 2 3 4 5 6
Parámetros Finales del Biocoagulante de M. Oleífera con NaCl al 1M
Dosis de Biocoagulante (ml/L) Remoción de Turbidez (%) Remoción de Color (%)
50
4.1.4 pH
p=0.05
Tabla 8. Comparación del pH antes y después del tratamiento con Biocoagulante de Semilla
Moringa O.
Número de
muestra
pH Antes del
Tratamiento
pH Después del
Tratamiento Variación
Significancia
("p")
1 7,49 7,47 0,3% 0,01388224
2 7,49 7,43 0,8%
3 7,49 7,48 0,1%
4 7,49 7,42 0,9%
5 7,49 7,45 0,5%
6 7,49 7,47 0,3%
Elaborado por: (Tumbaco & Acebo, 2018)
Figura 24. Resultados obtenidos del análisis de pH realizado en el agua del río Guayas recogida
antes y después del tratamiento utilizando extracto de semilla de Moringa O. en dosis variables. Fuente (Tumbaco & Acebo, 2018)
7,47
7,43
7,48
7,427,45
7,47
7,49 7,49 7,49 7,49 7,49 7,49
7,00
7,10
7,20
7,30
7,40
7,50
7,60
7
7,09
7,18
7,27
7,36
7,45
7,54
1 2 3 4 5 6
DE
SP
UÉ
S D
EL
TR
AT
AM
IEN
TO
PH
AN
TE
S D
EL
TR
AT
AM
IEN
TO
PH
Comparación del pH antes y después del tratamiento con Biocoagulante de Semilla Moringa O.
pH Después del Tratamiento pH Antes del Tratamiento
51
4.1.5 Selección de Biocoagulante con y sin cascara, con solución salina
Tabla 9. Datos estadísticos generales Selección de Biocoagulante
Coagulante N° de Test Promedios
M.O. Sin Cascara 9 69,76%
M.O. Con Cascara 9 65,62%
M.O. Sin Cascara + SLN Salina 9 81,79%
M.O. Con Cascara + SLN Salina 9 80,99%
Elaborado por: (Tumbaco & Acebo, 2018)
Figura 25. Análisis estadístico para datos de Selección de Biocoagulante. Fuente (Tumbaco & Acebo, 2018)
Se aprecia que trabajar con Moringa Oleífera con y sin cascara en solución salina no presentan
diferencias significativas con respecto a los otros tipos de extractos coagulantes por lo tanto
para la elección del coagulante se tiene en cuenta el proceso más sencillo de extracción del
biocoagulante que es MO sin cascara + solución salina de NaCl 1M.
62,53%
74,78%
71,98%
58,96%
67,03%
70,88%
76,65%
81,10%
87,64%
75,55%
80,60%
86,81%
0,00% 50,00% 100,00%
M.O. Sin Cascara
M.O. Con Cascara
M.O. Sin Cascara + SLN Salina
M.O. Con Cascara + SLN Salina
Turbiedad Media Final (%)
Análisis estadístico para datos de Selección de Biocoagulante
52
4.1.6 Turbidez con Biocoagulante Moringa Oleífera al 5M NaCl.
Tabla 10. Resultados de remoción de turbidez con Biocoagulante Moringa Oleífera al 5M NaCl.
Número de
muestra
Dosis de
Biocoagulante
(mg/L)
Turbidez
INICIAL
(NTU)
Remoción de
Turbidez (NTU)
Remoción de
Turbidez (%)
1 500 1820 424 76,70%
2 2500 1820 352 80,66%
3 5000 1820 278 84,73%
4 5500 1820 414 77,25%
5 7500 1820 355 80,49%
6 10000 1820 225 87,64%
Elaborado por: (Tumbaco & Acebo, 2018)
Figura 26. Relación de la dosis de biocoagulante vs remoción de turbidez (NTU; %) Fuente (Tumbaco & Acebo, 2018)
424352
278
414355
225
76,70%
80,66%
84,73%
77,25%
80,49%
87,64%
70,00%
72,00%
74,00%
76,00%
78,00%
80,00%
82,00%
84,00%
86,00%
88,00%
90,00%
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
500 2500 5000 5500 7500 10000
DOSIS DE BIOCOAGULANTE (MG/L)
RE
MO
CIÓ
N D
E T
UR
BID
EZ
(%
)
RE
MO
CIÓ
N D
E T
UR
BID
EZ
(N
TU
)
Resultados de Remoción de Turbidez con Biocoagulante al 5M NaCl
Remoción de Turbidez (NTU) Remoción de Turbidez (%)
53
4.1.7 Color con Biocoagulante Moringa Oleífera al 5M NaCl.
Tabla 11. Resultados de Remoción de Color con Biocoagulante Moringa Oleífera al 5M NaCl.
Número de
muestra
Dosis de
Biocoagulante
(mg/L)
Color
INICIAL
(Pt/Co)
Remoción de
Color (Pt/Co)
Remoción de
Color (%)
1 500 550 445 19,09%
2 2500 550 327 40,55%
3 5000 550 185 66,36%
4 5500 550 254 53,82%
5 7500 550 231 58,00%
6 10000 550 146 73,45%
Elaborado por: (Tumbaco & Acebo, 2018)
Figura 27. Resultados de Remoción de Color con Biocoagulante Moringa Oleífera al 5M NaCl. Fuente (Tumbaco & Acebo, 2018)
445
327
185254 231
146
550 550 550 550 550 550
19,09%
40,55%
66,36%
53,82%58,00%
73,45%
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
70,00%
80,00%
90,00%
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
500 2500 5000 5500 7500 10000
Dosis de Biocoagulante (mg/L)
Rem
oci
ón
de
Co
lor
(%)
Rem
oci
ón
de
Co
lor
(Pt/
Co
)
Resultados de Remoción de Color con Biocoagula Moringa Oleífera al 5M NaCl.
Remoción de Color (Pt/Co) Color INICIAL (Pt/Co) Remoción de Color (%)
54
4.1.8 Remoción (%) de Turbiedad y Color con Biocoagulante M. Oleífera al 5M NaCl.
Tabla 12. Relación de Remoción de Turbiedad y Color (%).
Dosis de Biocoagulante (mg/L) Remoción de Turbidez (%) Remoción de Color (%)
500 76,70% 19,09%
2500 80,66% 40,55%
5000 84,73% 66,36%
5500 77,25% 53,82%
7500 80,49% 58,00%
10000 87,64% 73,45%
Elaborado por: (Tumbaco & Acebo, 2018)
Figura 28. Relación de Remoción de Turbiedad y Color (%) VS pH Fuente (Tumbaco & Acebo, 2018)
76,7
0%
80,6
6%
84,7
3%
77,2
5%
80,4
9%
87,6
4%
19,0
9%
40,5
5%
66,3
6%
53,8
2%
58,0
0%
73,4
5%
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
70,00%
80,00%
90,00%
100,00%
500 2500 5000 5500 7500 10000
Rem
oc
ión
de
Tu
rbid
ez (
%)
Relación de Remoción de Turbiedad y Color (%) contra pH
Remoción de Turbidez (%) Remoción de Color (%)
55
4.2 Análisis y discusión de resultados.
Tabla 13. Análisis y discusión de resultados.
PARÁMETRO ANÁLISIS Y DISCUSIÓN
Turbidez
Se encontró que la turbidez inicial fue de 1820 NTU en la muestra de
agua del río demostrando así que no estaba dentro del límite permisible.
Con una concentración del 1M del NaCl en el biocoagulante se pudo
inferir que la turbidez más baja se obtiene donde se aplicó la dosis de
66,7 mg/l (0.5 ml) con un porcentaje de remoción 100%.
Se observó que el uso del biocoagulante de semilla de Moringa Oleífera
con más carga salina (5M de NaCl) mostró una disminución de la
turbidez con dosis aumentadas pero disminuyo su porcentaje de remoción
del 100% a 87,64% teniendo como 10000 mg/l (200 ml) la mejor dosis
de biocoagulante, aunque se demuestra que el extracto de moringa es
eficaz para aguas altamente turbias se evidencia que no necesariamente a
mayor concentración de solución salina en el biocoagulante se da un
mayor nivel de remoción en la turbidez.
Color
La remoción de color fue 100 % del parámetro inicial de 550Pt/Co a
0Pt/Co, demostró que las que las semillas de M. oleífera muestran
propiedades absorbentes.
pH
La aplicación directa del biocoagulante de M. Oleífera en un tratamiento
no aporta costos adicionales al proceso para corregir el pH del agua, en
comparación con los coagulantes químicos que tienen una tendencia a
alterar el nivel de pH del agua tratada a más ácido o más alcalino en la
naturaleza. Esto es interesante desde el punto de vista para una planta de
56
potabilizadora, puesto que al ingreso del proceso, no debe corregir pH
del agua (Lédo et al., 2009).
Masa / Volumen
Se observó que la masa de la semilla Grano vs Cáscara era del 27 y 73
por ciento respectivamente quedando así también establecido que
solamente la semilla en grano ocupa 1/3 del volumen total de lo que
ocuparía la cáscara, se puede decir que aunque la cáscara no genere un
mecanismo coagulante/floculante para un tratamiento de agua, puede ser
utilizado como materia prima para la obtención de otro derivado a partir
de la semilla de moringa.
Selección de
Biocoagulante
No representa una diferencia significativa obtener un biocoagulante con
Moringa Oleífera con y sin cascara en solución salina comparando con
los otros tipos de extractos coagulantes, la elección del coagulante fue
por el proceso más sencillo de extracción que es M.O. sin cáscara con
NaCl al 1M debido a que su cáscara no aporta respecto al mecanismo de
coagulación/floculación.
Elaborado por: (Tumbaco & Acebo, 2018)
57
5 CAPÍTULO V
5.1 Conclusiones.
Se determinó que el Biocoagulante de Moringa Oleífera tiene efectividad en
aguas turbias, pero su mejor comportamiento se obtiene al agregarle solución salina
(NaCl 1M) ya que de este modo existe una mayor adherencia con las partículas
presentes en el agua.
Los parámetros iniciales de la muestra tomada del río Guayas dieron como
resultado 1820NTU de turbidez y 550 Pt/Co de Color aparente.
Se concluyó que Biocoagulante compuesto con 95% Moringa Oleífera y 5%
Cloruro de Sodio presentó los mejores rendimientos utilizando una dosis de 0.5 ml (66,7
mg/l) de coagulante, teniendo como porcentaje de remoción del 100% en los parámetros
de Turbiedad y color. El pH no presento un nivel de significancia representativo, ya
que se mantuvo relativamente estable después de realizar el tratamiento.
Se demostró que la fracción de masa de cáscara y grano en las semillas de M.
Oleífera fueron 27% y 73%, respectivamente.
Las mediciones de volumen nos dieron una proporción de 1:1/3,
respectivamente (1 Recipiente lleno de cáscara produce un 1/3 del mismo pero en
grano).
La elección del biocoagulante fue por el proceso más sencillo de extracción que
es M.O. sin cáscara con NaCl al 1M debido a que su cáscara no aporta respecto al
mecanismo de coagulación/floculación y no representa una diferencia significativa
obtener un biocoagulante con Moringa Oleífera con y sin cascara en solución salina.
58
5.2 Recomendaciones.
Se podría lograr una mejora significativa en el comportamiento de la
coagulación combinando apropiadamente biocoagulantes con coagulantes químicos
convencionales como alumbre, férricos y coagulantes a base de aluminio para reducir
las dosis de los coagulantes y así aumentar la eficacia de remoción de turbidez, color y
otros parámetros en el proceso de tratamiento de agua.
Se necesita más investigación para mejorar el poder de coagulación de los
ingredientes activos, y una comprensión profunda del mecanismo de coagulación-
floculación usando biocoagulantes más nuevos.
Se podría recomendar el uso del Biocoagulante de Moringa O. en el tratamiento
de aguas residuales, industriales, textiles, cartoneras, camales, etc.
Hacer una investigación de la industrialización de la Moringa Oleífera en el país
y el uso final de la torta residual (obtenida de la extracción de aceite) para generar un
mejor uso como la obtención del coagulante natural.
59
5.3 Nomenclatura.
kDa kilodalton
NaCl Cloruro de Sodio
NTU Unidades Nefelométricas de Turbidez (o Nephelometric Turbidity Unit)
OMS Organización Mundial de la Salud
RPM Revolución Por Minuto
pH Potencial Hidrógeno
pI Punto Isoeléctrico
5.3.1 Nomenclatura M.O.
M.O. Moringa Oleífera
cMoL Lectina coagulante de M. Oleifera (Coagulant M. Oleifera Lectin)
MOC Coagulante de Moringa Oleífera (Moringa Oleifera Coagulant)
MOCP M. Oleifera proteína catiónica (M. Oleifera-Cationic Protein)
MoL Lectina de M. Oleifera
WSMoL Lectina de M. Oleifera soluble en agua (Water-Soluble M. Oleifera Lectin)
60
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5.5 Anexos
Figura 29. Semilla M.O. A) CON Cáscara B) SOLO Cáscara C) SIN Cáscara
Figura 30. Extracción de Aceite de la Semilla M.O. A) Filtro al Vacío B) Aceite extraído con
Etanol.
A B
A B C
66
Figura 31. Filtración al vacío: Mezcla de Moringa Oleífera + Solución NaCl 1M
Figura 32. Mezcla de Biocoagulante con muestra de río.
67
AB
A B
Figura 33. Resultados de Muestra con dosis óptima (0,5 ml -66.7 mg/l) con Colorímetro DR/890