Artículo científico: Evaluación de la capacidad coagulante de las semillas de linum usitatissimum, Salvia
hispánica y Moringa oleifera como coadyuvantes para el tratamiento de agua
Publicación Semestral. Vol. 3, No 2, julio-diciembre 2024, Ecuador (p. 65-85)
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Publicación Semestral. Vol. 3, No 2, julio-diciembre 2024, Ecuador (p. 65-85). Edición continua
EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD COAGULANTE DE LAS SEMILLAS
DE Linum usitatissimum, Salvia hispánica y Moringa oleifera COMO
COADYUVANTES PARA EL TRATAMIENTO DE AGUA
Rebeca Abigail Poveda Ocaña1*
1
Universidad Técnica de Ambato, Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industria, Ambato,
Tungurahua, Ecuador.
*Dirección para correspondencia: xxxx@uta.edu.ec
Fecha de Recepción: 09-05-2024 Fecha de Aceptación: 25-07-2024 Fecha de Publicación: 30-07-2024
Resumen
Actualmente, en numerosos países, la obtención de agua potable representa una considerable dificultad, lo que
constituye un problema de relevancia mundial. Esto se debe a que los procesos de potabilización tradicionalmente
emplean métodos convencionales que utilizan coagulantes químicos, tales como el policloruro de aluminio y el
sulfato de aluminio. Estos coagulantes generan subproductos conocidos como lodos residuales, los cuales
contienen altos niveles de metales pesados, como el aluminio, que pueden ocasionar alteraciones en los
organismos vivos y el medio ambiente. Debido a esta problemática, es fundamental la búsqueda de tratamientos
ecológicos y accesibles que mejoren la calidad del agua tratada. En este contexto, se desarrolló la presente
investigación con el objetivo de obtener coagulantes orgánicos y evaluarlos como posibles coadyuvantes de los
compuestos químicos utilizados en el tratamiento del agua para consumo humano. El estudio se llevó a cabo
mediante técnicas de obtención de biomasa vegetal y su posterior purificación, las cuales fueron caracterizadas
mediante Espectroscopía Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR). Posteriormente, se evaluó la capacidad
coagulante mediante la prueba de jarras y la medición de los principales parámetros en el agua tratada con la
combinación químico-orgánica. La Moringa oleífera se destacó como el extracto más prometedor, ya que, al
sustituir el 37.5% del coagulante químico, se lograron valores de turbidez que cumplen con la norma NTE INEN
1108:2011. Esta investigación demuestra el potencial de los coagulantes orgánicos como una alternativa viable y
sostenible en el proceso de tratamiento del agua potable.
Palabras claves: Agua, Coadyuvante, biomasa, pruebas, coagulación.
IDs Orcid:
Rebeca Abigail Poveda Ocaña: http://orcid.org/0009-0000-2768-5677
Poveda R.
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“EVALUATION OF THE COAGULATING CAPACITY OF Linum usitatissimum,
Salvia hispánica AND Moringa oleifera SEEDS AS COADJUVANTS FOR WATER
TREATMENT”
Abstract
Currently, in many countries, obtaining drinking water is a considerable challenge, which is a problem of global
relevance. This is because purification processes traditionally employ conventional methods that use chemical
coagulants, such as polyaluminum chloride and aluminum sulfate. These coagulants generate byproducts known
as sewage sludge, which contain high levels of heavy metals, such as aluminum, which can cause alterations in
living organisms and the environment. Due to this problem, it is essential to search for ecological and accessible
treatments that improve the quality of the treated water. In this context, the present research was developed with
the aim of obtaining organic coagulants and evaluating them as possible adjuvants of the chemical compounds
used in the treatment of water for human consumption. The study was carried out using techniques to obtain plant
biomass and its subsequent purification, which were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy
(FTIR). Subsequently, coagulant capacity was evaluated by testing pitchers and measuring the main parameters
in the water treated with the chemical-organic combination. Moringa oleifera stood out as the most promising
extract, since, by replacing 37.5% of the chemical coagulant, turbidity values were achieved that comply with the
NTE INEN 1108:2011 standard. This research demonstrates the potential of organic coagulants as a viable and
sustainable alternative in the drinking water treatment process.
Keywords: Water, Adjuvant, biomass, tests, coagulation.
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1. INTRODUCCIÓN
El agua es el elemento más esencial para la vida, sin embargo, esta no está disponible para toda
la población, es decir, existe una escasez de agua para consumo especialmente en los países en
vías de desarrollo (Canaza & Mamani, 2020). En el 2015 la Organización Mundial de la Salud
(OMS) señalo que sólo el 71% de la población tiene acceso a la dotación de agua potable, que
puede ser utilizada para: el consumo humano, fabricación de alimentos, actividades
domésticas, recreativas, etc.
El agua para consumo debe cumplir los parámetros que se detalla en las normas INEN
1108:2011, ya que la calidad de la misma tiene un efecto directo sobre la salud de la población
que la consume (Pérez & Torres, 2019); sin embargo, esta puede modificarse por la presencia
de contaminantes como: microorganismos infecciosos, productos orgánicos, químicos, los
cuales se derivan principalmente de las actividades antropogénicas (Bravo et al., 2016;
Organización Mundial de la Salud, 2023). Y debido a la presencia de estos agentes
contaminantes, el agua proveniente de fuentes naturales generalmente debe pasar por varios
procesos en donde se utilizar productos químicos tradicionales, para estar óptima para el
consumo humano (Choque et al., 2018).
El agua proveniente de fuentes naturales en su composición contiene partículas en suspensión
y coloidales, las cuales son las que dan la turbidez y el color a los cuerpos de agua, y en algunos
casos puede alterar la calidad de la misma, por lo que es necesario un tratamiento para la
eliminación de dichos parámetros (Cabrera et al., 2022; Méndez et al., 2022). En el proceso de
potabilización del agua se lleva a cabo la operación denominada coagulación -floculación en
donde se utiliza compuestos de origen químico, que en la mayoría de casos generan productos
derivados (lodos) con elevados niveles de toxicidad por la presencia de metales como el
aluminio, menor porcentaje de degradación y de un elevado valor para su adquisición (Trujillo
et al., 2014).
La coagulación y floculación son dos procesos que se dan de manera simultánea, la coagulación
por su parte desestabiliza el material coloidal que se encuentra en el agua, mientras que, en la
floculación dichas partículas coloidales forman flóculos, los cuales ayudan a reducir la turbidez
y el color en las muestras de agua tratada (Carrillo & Zavala, 2023). Entre los coagulantes
convencionales utilizados para este proceso se puede mencionar al sulfato de aluminio
Poveda R.
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(alumbre) y policloruro de aluminio (PAC), los mismos que presentan gran efectividad para
reducción de la turbidez, sin embargo, son de alto valor económico y en varios casos de un
impacto ambiental negativo (Moreira & Moreira, 2022). Tales como: aparición de metales
pesados, generación de grandes cantidades de lodos residuales, alteración del pH, incremento
de la concentración de sales en los cuerpos de agua, entre otros (Ariza & Gutiérrez, 2020;
Carrasquero et al., 2019).
Por estos aspectos negativos anteriormente citados, los científicos se encuentran en la búsqueda
de nuevas y eficientes alternativas que brinden similares posibilidades de los tratamientos
convencionales de mejorar la calidad del agua con el uso de compuestos basados en productos
naturales, que no produzcan ningún tipo de toxicidad (Organización Mundial de la Salud,
2019). Como, por ejemplo, en varios países asiáticos y africanos últimamente ya se ha iniciado
la utilización de polímeros orgánicos como auxiliares a los compuestos químicos usados en la
etapa de coagulación especialmente en cuerpos de agua con altos índices de contaminación y
turbidez. Estos productos novedosos presentan una efectividad análoga o mayor a los
coagulantes tradicionales, por sus características biodegradables (Ramírez & Jaramillo, 2016).
De acuerdo a las recientes investigaciones, en la naturaleza se puede encontrar algunos
polímeros y/o polisacáridos de origen animal y vegetal o en algunos casos sus respectivos
residuos, los cuales presentan propiedades floculantes naturales, como, por ejemplo: almidón,
moringa, linaza, maíz, naranja, entre otros (Choque et al., 2018). Dichos extractos pueden ser
utilizados principalmente para la remoción de la turbidez durante el tratamiento de agua. Otro
tipo de extracto, como el mucílago de la tuna (Opuntia ficus- indica) puede ser utilizado en
procesos para el tratamiento inicial de las aguas residuales especialmente de la industria minera
por su capacidad para reducir el porcentaje de acidez en dichas aguas (Reyes, 2020).
En el caso de coagulantes provenientes de animales se puede mencionar como pionero al
quitosano obtenido del caparazón de los crustáceos, el colágeno también presenta propiedades
coagulantes, debido a las proteínas presentes en su estructura (Moreno et al., 2020).
Adicionalmente, existe un sinnúmero de investigaciones del uso de moringa (Moringa
Oleífera) como coagulante en el tratamiento de agua, especialmente de las semillas por su alto
contenido de aminoácidos, los cuales contienen carga positiva y negativa, que van a interactuar
con las partículas coloidales para la formación de floc (Vera & Zambrano, 2019).
La mayoría de la biomasa es extraída de varias partes de la planta, tales como: semillas, tallo,
hojas, entre otras. Las cuales contienen principalmente moléculas de gran tamaño con
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características de coaguladores (Carpio, 2019; Jaramillo, 2020). Dichos productos orgánicos
son usados como sustituyente total o proporcional de los coagulantes comúnmente utilizados
o como colaboradores del proceso de coagulación y floculación, con la finalidad de obtener
una reducción de la turbidez del agua, llegando en algunos casos a disminuir la cantidad de
microorganismos patógenos que se puede encontrar presentes en el agua que no ha sido
sometida a ningún tipo de tratamiento (Cuadros, 2020; Guzmán et al., 2013). Ya que según los
recientes estudios se ha analizado que estos productos orgánicos presentan resultados positivos
para el tratamiento agua, logrando una reducción de la turbidez, el color y agentes patógenos,
que se pueden encontrar presentes en el agua (Ramírez & Jaramillo, 2016). Entre los principales
beneficios que presentan dichos extractos son: fácil acceso, menor costo que los
convencionales, generan mejor cantidad de lodos residuales contaminados, lo que conlleva a
la reducción de los riesgos para los seres vivos, mayor capacidad para biodegradarse, poca o
nula toxicidad (Benjumea, 2019; Feria et al., 2020).
Es importante mencionar que, los coagulantes orgánicos provenientes de moringa, tienen
mayor efectividad en aguas con altos niveles de turbidez y color, debido a las cargas positivas
y negativas presenten en dichos extractos (Chuquicajas & Julca, 2021). Las cuales interactúan
con las partículas en suspensión presentes en el agua. También, en algunos casos presenta
propiedades desinfectantes, porque pueden disminuir la carga de microorganismos patógenos
presente en el agua, lo que le confiere características especiales para ser usada como la principal
alternativa de coagulante orgánico (Cedillo et al., 2024).
El objetivo de la presente investigación fue evaluar la capacidad coagulante de las semillas de
Linum usitatissimum, Salvia hispánica y Moringa oleifera como coadyuvantes en el
tratamiento de agua a través del método de jarras y análisis de los parámetros físicos-químicos.
2. METODOLOGÍA
2.1 Muestras
2.1.1 Agua
Las muestras se tomaron directamente del agua que llega a la zona de captación de la planta de
tratamiento “Santa Marianita”, que abastece a 5 parroquias aledañas a la planta en la cuidad de
Ambato de la provincia de Tungurahua- Ecuador. Para la toma de muestra se utilizó un
Poveda R.
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recipiente de 6 litros, que fueron llenados con agua (6 litros) sin tratamiento para
posteriormente ser utilizada en la prueba de jarras.
2.1.2 Biomasa Vegetal
Las biomasas vegetales fueron obtenidas del centro de venta de especies en la ciudad de
Ambato, provincia de Tungurahua.
● Linaza (Linum usitatissimum)
● Chía (Salvia hispanica)
● Moringa (Moringa oleifera)
2.2 Obtención de los coagulantes naturales
Para el proceso de extracción se utilizaron las semillas cada vegetal, posteriormente se
realizaron pruebas preliminares para determinar la cantidad a emplear y se determinó la
utilización de 100g de cada biomasa basado en el porcentaje de rendimiento.
2.2.1 Moringa oleífera
La metodología que se utilizó fue la propuesta por Acevedo (2019) con algunas
modificaciones:
Se procedió al secado de las semillas con la utilización de un calentador a 60º C, para eliminar
su cáscara de una forma más rápida. Para cálculos de rendimiento la semilla descascarada se
pesó utilizando una balanza analítica. Posterior a este proceso se llevó a cabo la trituración de
las semillas utilizando una trituradora, seguido del uso de un mortero hasta conseguir una
muestra homogénea, la misma que se sometió a un proceso de tamizado para eliminar las
porciones de semillas de mayor tamaño. Para la extracción se añadió 10% del producto
obtenido en agua y se calentó la mezcla por 10 minutos. Finalmente, la torta obtenida fue
sometida a un proceso de prensado con la finalidad de eliminar su parte aceitosa. El
procedimiento se repitió el número de veces necesario para eliminar la mayor cantidad de aceite
de la torta. Finalmente se dejó secar la torta obtenida en un recipiente de vidrio durante 24
horas a temperatura ambiente (menor a 30ºC y 65% de humedad relativa).
2.2.2 Linum usitatissimum
La metodología utilizada para la extracción del agente coagulante fue la utilizada por Villa
et al., (2020):
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Se limpió y lavó las semillas con la finalidad de eliminar impurezas y residuos. Luego los 100g
de semillas pesadas fueron sometidas a un proceso de molienda con la ayuda de un mortero
con la finalidad de tener una muestra de menor tamaño. La muestra se colocó en un recipiente
con agua a una temperatura de 95°C durante 20 minutos en una proporción de 1:20
(peso/volumen) para la obtención del mucílago. El mucílago se separó de la semilla a través de
un proceso de decantación con el uso de un embudo. El producto obtenido fue almacenado en
un vaso de precipitación hasta su utilización.
2.2.3 Salvia hispánica
Para la extracción se realizó el mismo proceso anteriormente descrito (Villa et al., 2020),
finalizando con una filtración utilizando un filtro número 100. El producto obtenido fue
almacenado en un vaso de precipitación hasta su utilización.
2.3 Cálculo del porcentaje del rendimiento
Se determinó el porcentaje de rendimiento utilizando la siguiente fórmula, detallada a
continuación (Dávila, 2022):
2.4 Caracterización molecular por Espectroscopía infrarrojo con Transformada de
Fourier (FTIR)
Las muestras fueron colocadas sin ningún tipo de tratamiento previo sobre el lente del
dispositivo y se analizó el porcentaje (%) de transmitancia en un intervalo entre 4000 cm-1 y
550 cm-1 en un espectrómetro infrarrojo por transformada de Fourier con dispositivo de
reflexión total atenuada (ATR) detallado a continuación:
Equipo: espectrómetro FTIR
Marca: Perkin Elmer, 2021
Dispositivo: Reflexión total atenuada (ATR)
Serie: 117621
Procedencia: Laboratorio LACONAL de la Universidad Técnica de Ambato
Poveda R.
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Posteriormente, se identificaron las bandas relacionadas con los grupos funcionales
característicos de cada extracto en el espectro según el valor de frecuencia correspondiente y
se compararon con la literatura, misma que se describe en el apartado de resultados.
2.5 Evaluación de su capacidad coagulante
2.5.1 Prueba de Jarras
Se llenó 6 vasos de precipitación con 1 litro de la muestra de agua en cada uno, luego se inició
el equipo para que se lleve a cabo la simulación de los procesos de coagulación y floculación.;
empezando con una mezcla rápida que duro 1 minuto a una velocidad de 100 revoluciones por
minuto, seguido de una mezcla lenta por 15 minutos a una velocidad de 40 revoluciones por
minuto. Una vez terminado el proceso se apagó el equipo y se inició la etapa de sedimentación
en donde se dejó la muestra de agua en reposo durante 15 minutos (Jácome, 2024).
En base al valor inicial de turbidez, se determinó la concentración y dosificación del coagulante
que se añadió al inicio de la mezcla rápida.
2.5.2 Análisis de los parámetros físicos del agua
Posterior al proceso de sedimentación, se procedió al análisis de los parámetros más
representativos en las muestras de agua, descritos a continuación (Noriega, 2022):
Conductividad eléctrica: Se midió directamente en la muestra de agua contenida en el
vaso de precipitación de 1000 ml con el uso del conductímetro.
pH Se midió directamente en la muestra de agua contenida en el vaso de precipitación de
1000 ml con el uso del pHmetro.
Turbidez: Se utilizó el turbidímetro para la lectura de los valores, para lo cual se transfirió
10 ml de la muestra al frasco analizador con la ayuda de una micropipeta. Es importante
detallar que la muestra de agua se tomó de la mitad del vaso de precipitación
aproximadamente con la finalidad de evitar el movimiento del floc que se formó durante
este proceso.
2.5.3 Determinación del porcentaje de remoción
Se utilizó la siguiente ecuación para el cálculo de porcentaje de remoción (Choque et al., 2018):
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donde:
Ti= Turbidez inicial
Tf= Turbidez final
2.5.4 Prueba de coadyuvante del policloruro de aluminio
Para las pruebas de los extractos naturales como coadyuvantes se realizó una sustitución de
5ppm en los 6 tratamiento de la prueba de jarras, detallados a continuación.
Tabla 1. Combinaciones utilizadas en la prueba de sustitución.
Nº
Tratamiento
Dosis coagulante
químico (ppm)
Dosis Extracto (ppm)
T1
0
40
T2
5
35
T3
15
25
T4
25
15
T5
35
5
T6
40
0
2.6 Diseño Experimental
La información obtenida de la presente investigación se evaluó con el uso de cuadros y gráficos
comparativos. El análisis estadístico se realizó a través de un diseño factorial A x B con 3
repeticiones y el análisis de varianza para 2 factores con una sola muestra por grupo, detallado
a continuación:
● Factor 1: Tratamientos (Combinaciones)
● Factor 2: Tipo de coagulante orgánico
● Respuesta: Turbidez (NTU)
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la Tabla 2 se detalló los resultados del proceso de extracción de los coagulantes de origen
natural en relación al producto (apariencia), rendimiento y costo. Como resultado de la
obtención de los floculantes/coagulantes orgánicos, se obtuvo dos productos similares en
aspecto y textura en el caso de los mucílagos, y una torta (libre de aceite) en el caso de las
semillas de la Moringa oleífera (Villa et al., 2020).
Poveda R.
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El coagulante proveniente de la linaza presentó resultados más promisorios porque se obtuvo
un rendimiento del 85.9%, seguido de la chía con el 77,7%. Finalmente, la Moringa con un
73,1% de rendimiento. Estos resultados tienen relación directa con el tipo de muestra y el
proceso de extracción, especialmente la Moringa, ya que el residuo proveniente de la cáscara
afecta a la cantidad final del producto. En relación al valor económico, la moringa presentó
un mayor costo de extracción (Arciniega, et al., 2023).
Tabla 2. Porcentaje del rendimiento del proceso de extracción.
Biomasa
Producto
obtenido
%
Rendimiento
Precio (usd)/
100g
Semilla Moringa (Moringa
oleifera)
Torta
73.1
1.50
Chía (Salvia hispanica)
Mucílago
77.7
0.45
Linaza
(Linum usitatissimum)
Mucílago
85.9
0.55
3.1. Parámetros físicos y químicos de los extractos obtenidos
En la Tabla 3, se detalló los resultados obtenidos de la medición de los parámetros físico-
químicos analizados en los coagulantes orgánicos, posterior al proceso de extracción. Los
resultado de los parámetros conductividad eléctrica y pH evaluados en los extractos obtenidos
se analizó que en los 3 casos presentaron un valor neutro (7.1 a 7.4) por lo que el agua a tratar
no será afectada por el pH, en relación a la conductividad el extracto proveniente de la muestra
de moringa, presenta un valor elevado (102.00 µs/cm); es decir, este producto contiene gran
cantidad de partículas conductoras de electricidad, debido a que, presenta mayor cantidad de
compuestos proteicos, los cuales trabajan como polielectrolitos catiónicos (Jaramillo, 2020). A
diferencia de los coagulantes químicos, que debido a, la presencia de sales en su composición
produce una disminución en el pH de la muestra de agua tratada (Arciniega et al., 2023).
Tabla 3. Parámetros fisicoquímicos promedios de coagulantes/floculantes naturales
Muestra
Conductividad Eléctrica
(µs/cm)
pH
CHÍA
14.00
7.40
LINAZA
46.00
7.60
MORINGA
102.00
7.10
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3.2 Caracterización de los grupos funcionales en los extractos naturales a través de
Espectroscopía FTIR
Los resultados obtenidos de la caracterización molecular de los coagulantes orgánicos, se
detallan a continuación:
Espectro de linaza: La banda más representativa es de 3330.29 cm-1, la misma que pertenece
al grupo O-H, que está directamente relacionado a los grupos de los azúcares, así como de los
compuestos fenólicos. Por otra parte, la segunda banda identificada fue la del grupo N-H de la
proteína (1633.08 cm-1) así como del grupo C=O correspondiente al grupo carboxilo (Garnica
et al., 2021) y al enlace C=O que está relacionado con un grupo carboxilo (Andrade, 2023).
Figura 1. Espectro Linaza.
Espectro de Chía: Las bandas a 3339.89 cm-1 pertenecen al O-H de los compuestos como el
alcohol y el ácido carboxílico (Treviño, 2016), mientras que las bandas a 1633.12 cm-1 se puede
deferencia al grupo carboxílico, la cual se encuentra presente en muestras de mucilagos
(Rodríguez et al., 2014). Es decir, según otras investigaciones chía contiene enlaces éster a
1742 cm-1 y grupo carboxílico de los ácidos grasos (Di Marco et al., 2020).
Poveda R.
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Figura 2. Espectro Chía.
Espectro de Moringa: Las bandas más representativas son las del grupo aminas (N-H) a
3301.85cm-1, debido a su alto contenido de proteína y grasa en su estructura (López, 2018). Por
otra parte, entre 1744.57 cm-1 y 1643.45 cm-1 se presenta el grupo C=O alifático (Cardoso et
al., 2018). Es decir, entre los principales grupos funcionales que se puede analizar en moringa
con: alcoholes, alcanos, alquenos, éteres, ésteres, ácidos carboxílicos, entre otros (Khalid et al.,
2023).
Figura 3. Espectro Moringa.
3.3 Prueba de Jarras:
Los resultados del análisis cuantitativo (parámetros del agua) y cualitativo (evaluación de la
formación del floc), se describen a continuación:
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3.3.1 Parámetros cuantitativos
● Turbidez (NTU): En la Tabla 4 se detalla los resultados obtenidos de la medición de la
turbidez (NTU) de las muestras de agua que contenían a los coagulantes orgánicos
obtenidos luego del método de jarras.
Tabla 4. Valor de Turbidez (NTU)
Nº
Tratamiento
Dosis
(ppm)
Coagulantes
Policloruro
Chía
Linaza
Moringa
T1
20
6.34
7.30
7.21
7.10
T2
25
5.67
6.25
6.80
6.87
T3
30
4.33
6.15
6.45
5.30
T4
35
3.85
6.00
5.95
5.02
T5
40
2.79
5.80
5.15
4.67
T6
45
1.78
5.50
4.90
4.10
Los extractos de linaza y moringa reportaron valores menores a los límites permitidos para el
agua que puede ser usada para el consumo (5NTU) según lo detalla la norma NTE INEN
1108:2011 (Instituto Ecuatoriano de Normalización, 2011); es decir, estos son los coagulares
orgánicos más prometedores para ser usados el proceso de coagulación-floculación durante el
tratamiento de agua, ya que la turbidez es el principal parámetro que se ha utilizados para
evaluar la eficiencia y efectividad de un coagulante (Romero et al., 2007). Además, los
compuestos proteicos presentes en el mucilago, hacen que los coagulantes obtenidos de la chía
y linaza presenten una similitud en relación a su comportamiento y funcionamiento en las
muestras de agua, ya que, estos mucílagos pueden aumentar en nivel de viscosidad de la
solución en la que están trabajando, así como la capacidad para atrapar las partículas
responsables de la turbidez por la formación del conjunto puente-partícula que se da al
momento de la interacción (Mendoza et al., 2021).
Moringa por su parte presenta características similares a los coagulantes químicos
especialmente del policloruro de aluminio (Sandoval & Laines, 2013), debido a que, este
extracto en su composición presenta grupos de aminoácidos, las cuales son capaces de
interactuar con las partículas coloidales que comúnmente se encuentran en las muestras de agua
y son las responsables de la formación el floc (Caldera et al., 2007).
Poveda R.
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Figura 4. Turbidez de los coagulantes orgánicos
● pH: En la Tabla 5 se detalló los valores de pH de los distintos coagulantes naturales
extraídos varía desde 7.9 a 6.5 es decir, se encuentra en el valor óptimo. En el caso de la
moringa, el pH se encuentra en el valor ligeramente básico, que es el óptimo, es decir entre
7.0 – 8.0 es el rango más recomendable para obtener una mayor eficacia del coagulante
orgánico (Caldera et al., 2007). Casos similares ocurren con los otros coagulantes. Es
decir, el pH no represento mayor influencia para la determinación de la eficacia de los
coagulantes utilizados.
Tabla 5. Resultados de conductividad eléctrica
Nº Tratamiento
Dosis (ppm)
Chía
Linaza
Moringa
T1
20
7.30
7.50
7.20
T2
25
7.25
7.50
7.20
T3
30
7.15
7.48
7.28
T4
35
7.05
7.40
7.26
T5
40
7.00
7.35
7.15
T6
45
7.00
7.4
7.20
● Conductividad Eléctrica (CE): En la Tabla 6 se detalló los valores de la conductividad
eléctrica (µs/cm) del resultado de la prueba de jarras presentando como resultado una
relación directamente proporcional, es decir, a mayor cantidad de coagulante mayor
medida de conductividad. En relación al efecto en la coagulación se puede determinar que
al aumentar la conductividad eléctrica existe mayor cantidad de partículas que pueden
reaccionar en el agua y mejorar el proceso de coagulación (Jaramillo, 2020).
7.10 6.87
5.30 5.02 4.67 4.10
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
20 25 30 35 40 45 50
Turbidez (NTU)
Dosis - Coagulante (PPM)
POLICLORURO CHÍA LINAZA MORINGA
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Artículo científico: Evaluación de la capacidad coagulante de las semillas de linum usitatissimum, Salvia
hispánica y Moringa oleifera como coadyuvantes para el tratamiento de agua
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Tabla 6. Conductividad eléctrica en las muestras de agua
Nº Tratamiento
Dosis (ppm)
Chía
Linaza
Moringa
T1
20
50.55
70.50
130.10
T2
25
53.50
74.25
138.50
T3
30
55.50
78.90
140.05
T4
35
60.10
85.01
143.15
T5
40
63.98
90.50
146.30
T6
45
65.50
100.02
150.00
3.3.2 Parámetro Cualitativo
La evaluación de la calidad de floc, que es un parámetro cuantitativo que se midió posterior al
proceso de sedimentación y se valoró con la utilización del Índice de Willcomb, teniendo como
resultado que, los coagulantes orgánicos en su mayoría alcanzaron valores entre 2 y 6, esto
significa que, si se produce la formación de floc; sin embargo, este presente un floc de tamaño
pequeño, apariencia dispersa y que su proceso de sedimentación es lento. Al realizar una
comparación con el floc resultante del uso de policloruro de aluminio, el cual presenta un valor
generalmente de 8; es decir, que se puede observar a simple vista y sedimenta rápidamente.
Tabla 7. Resultado de Índice de Willcomb
Muestra
Concentración
20ppm
25ppm
30ppm
35ppm
40ppm
45ppm
Policloruro de aluminio
2
6
8
8
8
8
Chía
2
2
2
2
2
2
Linaza
2
2
2
4
4
4
Moringa
4
4
4
4
6
6
En relación a la calificación de la calidad de floc, moringa y linaza son los extractos que
presentan mejor calidad de formación.
3.4 Determinación del porcentaje de remoción
Como resultado final del cálculo de porcentaje de remoción se obtuvo a moringa como la
opción más prometedora ya que presentó un 45.41%, de manera especial en los cuerpos de
agua fluviales y con altos niveles de turbidez (Moreno et al., 2023). En relación a los otros dos
Poveda R.
80
coagulares (chía y linaza) los cuales presentaron valores entre el 25% y 35%. Se debe
mencionar que estos productos al ser de origen orgánico si efectividad aumenta cuando se
trabajó con agua turbias, es decir con altos niveles de turbidez.
3.5 Evaluación de sustitución del policloruro de aluminio
Con los resultados obtenidos de la primera parte en la Tabla 8 se detalla las dosis utilizadas del
coagulante iniciando por una sustitución total del coagulante químico, posteriormente esta
concentración fue aumentando a medida que disminuía la dosificación del coagulante orgánico
para terminar la eficacia en el proceso de sustitución, donde se obtuvo los porcentajes de
sustitución.
Tabla 8. Combinaciones utilizadas para la prueba de sustitución
Nº
Tratamiento
Dosis coagulante
(ppm)
Porcentaje
(%)
Dosis extracto
(ppm)
Porcentaje
(%)
T1
0
0
40
100
T2
5
12.5
35
87.5
T3
15
37.5
25
62.5
T4
25
62.5
15
37.5
T5
35
87.5
5
12.5
T6
40
100
0
0
En el tratamiento 4 se presenta los mejores resultados, ya que a una sustitución del coagulante
químico en un 37.50%, ya se obtuvieron valores de turbidez que se encontraba dentro del límite
permitido según la normativa vigente según la norma NTE INEN 1108:2011. Al realizar la
proyección de lo que sucedería a gran escala se produce una disminución en los lodos residuales
que en algunos casos pueden ser tóxicos para el ambiente y las personas por su contenido de
metales pesados especialmente aluminio (Moreira & Moreira, 2022).
Tabla 9. Resultado de turbidez empleando la combinación coagulante orgánico y químico
Nº
Tratamiento
Combinación químico-
orgánico
Turbidez (ntu)
ppm
Moringa
Chía
Linaza
T1
0-40
4.50
5.70
4.60
T2
5-35
6.15
6.40
6.75
T3
15-25
5.50
5.90
5.85
T4
25-15
4.90
5.48
5.05
T5
35-5
2.97
3.15
2.52
T6
40-0
1.70
1.51
1.55
De los resultados del porcentaje de remoción de la turbidez la combinación 5 presentó el mejor
resultado (mayor al 50%), sin embargo, la cantidad de producto orgánico utilizado es inferior,
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debido a que, cuando se trabaja con aguas poco turbias, estos compuestos orgánicos no tienen
mayor cantidad de partículas en suspensión para que se puedan adherir y en algunos casos el
producto natural puede pasar a ser parte de la materia orgánica que se encuentra presente en el
agua a tratar.
3.5.1 Evaluación de la calidad de floculo
En la valoración de la calidad del floculo, los resultados varían entre 6 y 8, es decir, presentan
una calificación de desde claro a bueno, de manera especial en los tratamientos donde se realizó
una dosificación mayor de policloruro de aluminio.
Tabla 10. Índice de Willcomb de muestras de agua utilizando combinación de coagulantes
Muestra
Coagulante
Moringa
Chía
Linaza
T1
6
4
6
T2
4
2
4
T3
6
6
6
T4
8
6
8
T5
8
8
8
T6
8
8
8
3.6 Análisis estadístico
En el análisis estadístico presentó como resultado lo descrito en la Tabla 11, de acuerdo al
análisis de varianza presentó diferencias explicativas en las combinaciones de los dos tipos de
coagulantes, es decir, estas mezclas si tienen influencia en el resultado final de la turbidez.
Tabla 11. Resultado del Análisis de Varianza
Origen de las
variaciones
Suma de
cuadrad
os
Grados de
libertad
Promedio
de los
cuadrados
F
Probabilidad
Valor
crítico para
F
Tratamiento
51.0041
5
10.2008
97.5326
3.7466E-08
3.3258
Extractos
0.5293
2
0.2646
2.5307
0.1290
4.1028
Error
1.0458
10
0.1045
-
-
-
Total
52.5794
17
-
-
-
-
Poveda R.
82
Al analizar los tipos de extractos no presentan diferencias significativas entre los coagulantes
orgánicos, es decir, todos tienen un comportamiento similar en sus distintas concentraciones.
4 CONCLUSIÓN
La utilización de coagulantes naturales como coadyuvantes en el tratamiento de agua ha
mostrado resultados prometedores. La sustitución parcial del 37.5% del policloruro de aluminio
por coagulantes naturales redujo la turbidez a 4.9 NTU, cumpliendo con la normativa NTE
INEN 1108:2011 y produciendo lodos residuales más biodegradables debido a la menor
concentración de aluminio. Esta investigación destacó que la linaza es el coagulante más
eficiente y económico, mientras que la Moringa oleífera, aunque efectiva, resulta ser más
costosa. Los coagulantes orgánicos presentaron un pH neutro (7.1 a 7.4), beneficiando el
tratamiento al no alterar significativamente el pH del agua. Además, el extracto de Moringa
oleífera mostró alta conductividad eléctrica (102.00 µs/cm) debido a sus compuestos proteicos
que actúan como polielectrolitos catiónicos. A diferencia de los coagulantes químicos, los
naturales no disminuyen el pH del agua y mejoran la conductividad sin efectos adversos. Las
combinaciones de coagulantes naturales y químicos lograron reducir la turbidez
significativamente, con una remoción superior al 50%. Sin embargo, su uso es limitado en
aguas con baja turbidez debido a la menor cantidad de partículas en suspensión. En general,
los extractos orgánicos demostraron un comportamiento similar en diversas concentraciones,
resaltando su potencial como solución sostenible y eficiente. Estos hallazgos sugieren que los
coagulantes naturales representan una alternativa viable y ecológica frente a los métodos
tradicionales, mejorando la calidad del agua tratada y reduciendo el impacto ambiental.
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