UNIVERSIDAD AMAZÓNICA DE PANDOUNIVERSIDAD AMAZÓNICA DE PANDO

ARTÍCULO“Aplicación de la semilla de Moringa para la remoción

de fluoruro en aguas subterráneas del municipio de San Pedro del departamento de Santa Cruz”

"Application of the Moringa seed for the removal of fluoride in aquifers of the municipality of San Pedro in

the department of Santa Cruz"

Ing. Maida Katherine Lazcano Espinoza22

28,2015, de Moringa Oleifera y otras plantas medicinales Sitio web:

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Artículo“Aplicación de la semilla de Moringa para la remoción de fluoruro en aguas subterráneas

del municipio de San Pedro del departamento de Santa Cruz”

"Application of the Moringa seed for the removal of fluoride in aquifers of the

municipality of San Pedro in the department of Santa Cruz"

Autores: Ing. Maida Katherine Lazcano Espinoza Universidad Amazónica de Pando - Unidad Académica Las Piedraskathylaz1408@gmail.com

InstitucionesLaboratorio de la carrera Ingeniería Ambiental de la Universidad Autónoma Gabriel Rene Moreno2do anillo de la Av. Busch Municipio de Santa Cruz de la Sierra Bolivia.

RESUMEN

En la presente investigación se aplicó semillas de planta de Moringa OleiferaLampararemoverniveleselevadosdefluoruroenacuíferos;a través de pruebas experimentales en laboratorio de Ingeniería Ambiental de la UAGRM. Determinando los procesos, factores y condiciones óptimas de remoción de fluoruro, obteniendo otrasalternativas de tratamiento de agua potable.

Los resultados que se determinó mediante pruebas de laboratorio seconcluyóqueladosificaciónidealdesemillademoringaes2Kg/

m3conunaeficienciadel64%deremocióndefluoruroqueconunaconcentracióninicialde3,677mg/LF-aunaconcentraciónfinalde1,36mg/LF-.YdandounpHentre7-9,dondeambosparámetroscumplen los límites máximos permisibles de la NB 512.

Se llega a concluir que con la semilla de la planta de Moringa Oleifera LamremueveeficientementeelfluoruroenelaguasinalterarelpHconeficiencia y además siendoun tratamientonatural singenerarcontaminantes.

Palabrasclave:Remocióndefluoruro,MoringaOleiferaLam,nivelesdefluoruro,acuífero,NB512.

ABSTRACT

In the present investigation, seeds of Moringa Oleifera Lam plant wereappliedtoremovehighlevelsoffluorideinaquifers;Throughexperimental tests in the Laboratory of Environmental Engineering of the UAGRM. Determining the optimal processes, factors and conditions of fluoride removal, obtaining other alternatives oftreatment of drinking water.

The results that were determined by laboratory tests concluded that theidealmoringaseeddosageis2kg/m3witha64%efficiencyoffluorideremovalwithaninitialconcentrationof3.677mg/LF-atafinalconcentrationOf1.36mg/LF-.AndgivingapHbetween7-9,where both parameters meet the maximum allowable limits of NB 512.

It is concluded that with the seed of the plant Moringa oleifera Lam efficientlyremovesthefluorideinthewaterwithoutalteringthepHwithefficiencyandalsobeinganaturaltreatmentwithoutgeneratingcontaminants.

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Key words: Removal of fluoride, Moringa Oleifera Lam, levels offluoride,aquifer,NB512.

INTRODUCCION

En el municipio de San Pedro los pobladores se abastecen de agua potable proveniente de pozo de agua subterránea, donde esta es bombeada hacia el sistema de distribución de agua para cada vivienda, este sistema cuenta con una cloración liquida para la desinfección de cualquier patógeno que pudiera existir en el agua para consumo. Solo que estas aguas subterráneas se encuentran con niveles elevados de fluoruro y su sistema de distribución nocuentaconunsistemadetratamientoparalaremocióndelfluoruroen el agua.

La presencia de fluoruro en aguas subterránea se debefundamentalmentealadisoluciónparcialderocasysuelosfluorados,encontactoconelagua.Ycomoconsecuenciaelaguaseencuentracon niveles elevados de fluoruro trayendo a los pobladores lasenfermedades como fluorosis dental en niños de 0 a 12 años yfluorosisesqueléticaenancianosmayoresa60años,disminuyendoasí su calidad de vida. (Agencia el vigía de Argentina, 2015).

Para ello en la presente investigación se planteó los siguientes objetivos

OBJETIVOS

Objetivo GeneralAplicar la semilla de la planta de Moringa Oleífera Lam para la remocióndefluoruroenaguasparaconsumohumanoenelmunicipiode San Pedro cantón San Pedro del departamento de Santa Cruz.

Objetivos Específicos

- Identificar los niveles elevados de fluoruro existentes en losacuíferos del municipio de San Pedro cantón San Pedro del departamento de Santa Cruz. según Norma Boliviana 512 Calidad de agua potable para consumo humano.

- Determinar los procesos, factores y condiciones óptimas para laremocióndefluoruroempleandolasemilladelaplantadeMoringa Oleífera Lam en aguas para consumo humano.

- Establecer la eficienciadel usode la semillade laplantadeMoringaOleíferaLamenlaremocióndefluoruroenaguasparaconsumo humano.

DISEÑO METODOLOGICO

• Nivel de Investigación- Investigación Experimental: Se aplicó de manera experimental

lasemilladeMoringaOleíferaLamparalaremocióndefluorurosen aguas subterráneas; con repetidas pruebas en laboratorio paraladeterminacióndefluoruros.

• Diseño de investigación- Investigación Experimental: Porque se somete la muestra de

agua subterránea a diferentes pruebas experimentales para la remocióndefluoruro.

• Población y muestra: En la capital del municipio de San Pedro existen 2 pozos de agua y se tomó como muestra un pozo de aguadandocomoresultadoel50%demuestra.

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• Tipos de muestreo: Se realizó un muestreo al azar donde el sujeto de investigación las aguas subterráneas del municipio de San Pedro.

• Técnicas e instrumentos de recolección de datos- Técnicas de recolección de datos: En las técnicas para la

recolección de datos se utilizó: encuesta, análisis documental y análisis de contenido.

- Instrumentos de recolección de datos: Los instrumentos de recolección son:

o Material de escritorio: Computadora, impresora, resma de hojas bond.

o Material de laboratorio: Balanza analítica, Equipo Floc– Test en jarra, espectrofotómetro HACH DR 3900, vasos precipitadosde200y500ml,pipetas,papelfiltro,balónde50ml y 100ml y embudo de vidrio.

PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL ESTUDIO.

• Identificación de los niveles elevados de fluoruro existentes en las aguas subterráneas

ParalaidentificacióndelosniveleselevadosdefluoruroserealizólatomaypreparacióndelamuestradeaguapotablesegúnlaNB-496:Agua potable - Toma de muestra.

El procedimiento para la toma y preparación de la muestra se detalla a continuación:

- Preparación de los frascos: Se realizó la preparación de los

frascos de polietileno de capacidades diferentes 1, 2 y 3 Litros antes de realizar el viaje para la toma de muestra.

- Codificación del frasco de muestreo: Se Codifico el frascode muestreo colocando la fecha y el código de la muestra correspondiente.

- Enjuague del frasco: Se enjuago el frasco dos a tres veces con la misma muestra.

- Extracción de la muestra: Se llenó el frasco hasta rebalse, evitando el contacto de la tubería con la boca del frasco.

- Cierre del frasco: Se tapó el frasco con sumo cuidado y presión para que no queden burbujas en su interior y no exista perdida de muestra por transporte.

- Transporte de la muestra:Finalmentesetransportólosfrascosenconservadoresconhieloa4grados.Entre la toma de muestras y el análisis transcurrieron 20 horas nunca en ningún caso debe pasar más de 72 h, y se mantuvo la cadenade frio auna temperaturade4gradosduranteeltransporte y durante los ensayos.

• Resultados de análisis de laboratorio

ElmunicipiodeSanPedro se identificó los nivelespor encimadelos límites permisibles de la Norma Boliviana NB-512 de fluoruromediante análisis de laboratorio de las aguas subterráneas de pozo en épocas de lluvia y de sequía ya que los valores de la concentración defluoruroenelaguavaríansegúnlaépoca.Losresultadossonlossiguientes:

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Tabla 1: Resultados de los análisis de agua de grifo en época de lluvia.

EPOCA DE LLUVIA

Nro. PARAMETROS UNIDADES RESULTADOS NORMA BOLIVIANA NB - 512

1 Conductividad Especifica µS/cm 582 1500

2 Dureza mg/l 29,4 500

3 Fluoruro mg/l 2 1,5

4 Hierro mg/l 0,03 0,3

5 Manganeso mg/l <0,1 <0,1

6 pH adimensional 8,16 6,5 - 9

7 Sulfatos c. SO4 mg/l 12,6 400

8 Temperatura de Medición C 18,1 -

Fuente: Informe de análisis de resultados del Laboratorio de Medio Ambiente. (10/08/2015).

Tabla 2: Resultados de los análisis de agua de pozo en época de sequía.

EPOCA DE SEQUIA

Nro. PARAMETROS UNIDADES RESULTADOS NORMA BOLIVIANA NB - 512

1 Fluoruro mg/l 3,677 1,5

2 pH Adimensional 8 6,5 - 9

3 Temperatura de Medición C 18,1

Fuente: Informe de análisis de resultados del Laboratorio de Medio Ambiente. (21/09/2015).

Como se muestra en los resultados de los análisis de laboratorio la concentracióndefluoruroenelaguatieneunalevevariaciónenlasdistintasépocas.Enépocasdelluvialasconcentracionesdefluorurobajan por la cantidad de agua que existe en los pozos para diluirse

el ion fluoruro, pero en épocas de sequía las concentraciones defluoruro en el agua aumentan porque existenmenos cantidad deaguaenlospozosdondepuedadiluirseelionfluoruro;dándoseasíunaconcentraciónmásaltadefluoruro.

Determinación de los procesos, factores y condiciones óptimas para la remoción de fluoruro empleando la semilla de la planta de Moringa Oleífera Lam.

Esquema 1:Flujogramadeprocesosdelmétodoexperimental

Medir 2ml de reactivo: solucion de SFANDS

PESADO

COAGULACION15 MIN 250 RPM

FLOCULACION20 MIN 50 RPM

PROGRAMACION DEL FLOCULADOR

ATEMPERAR LA MUESTRA

MEDIR LA MUESTRA

AGREGAR MORINGA

ENSAYOS DE Ph

OBTENCION DE RESULTADOS

DESCASCARADO

MOLIDO

FILTRACION

ENSAYOS DE FLUORUROSELABORACION DE LA CURVA DE CALIBRACION

Medir 10ml de Muestra

Fuente: Elaboración propia

La muestra de agua subterránea de San Pedro cantón San Pedro setomóelviernes11deseptiembredelpresenteaño.Setomó7litros de agua para realizar las pruebas de laboratorio. Esta agua subterráneallevaunaconcentracióndefluorurode3.667mg/LyunpHde8.16.

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Al comenzar se atempero las muestras de agua a temperatura ambiente, ya que las muestras de agua se encontraban refrigeradas a4gradoscentígrados,luegosedistribuyóunvolumende100mldemuestra de agua con una probeta de 100 ml a los diferentes vasos precipitados.

Paralelamente se realizó el descascarado de la semilla de Moringa Oleífera Lam manualmente, para luego con el mortero pulverizar y en seguida pesar en la balanza analítica las dosis de: 1, 0.7, 0.5 y 0.2 gramos duplicando cada dosis para luego proceder a la coagulación yfloculación.

Imagen 1: Pesado en el equipo Balanza analítica

Fuente: Elaboración propia

Se distribuyó la semilla de Moringa Oleífera Lam pulverizada las dosis de 1, 0.7, 0.5 y 0.2 gramos duplicando cada dosis con un volumen de muestra de agua de 100ml en cada vaso precipitado para luego pasarporelprocesodecoagulaciónyfloculaciónenelFloculadordeTestenjarra(Floc-Test).

Imagen 2: Vasos precipitados y semilla de Moringa pulverizado

Fuente: Elaboración propia

Imagen 3: Equipo Floc–Testenjarra

Fuente: Elaboración propia

Previamente se programó el equipo de floculación Test en Jarra a: * Tiempo: 15 min – velocidad: 250 rpm Coagulación * Tiempo: 20 min – velocidad: 50 rpm Floculación

Finalizando lacoagulaciónyfloculaciónseprocedióalfiltradoconpapel filtro de la muestra debido a que esta presentaba flóculostodavía visible al ojo humano.

Terminandolafiltraciónde lamuestraacontinuaciónserealizó losensayosdefluorurosparadeterminarlacantidaddefluorurosconelmétodo fotométrico directo.

El equipo de Espectrofotómetro HACH DR 3900 fue calibrado como sedetallaen la tabla3 con la curvadelgrafico1 siguiendoasí elprocedimiento del método fotométrico directo con una onda de longitud de 558 nm. (Nanómetro), obtenida de la curva de calibración

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del mismo método.

Imagen 4: Equipo Espectrofotómetro HACH DR 3900

Fuente: Elaboración propia

Tabla 3: Calibración del equipo Espectrofotómetro HACH DR 3900

Nro. Volumen de Solución Intermedia (ml)

Volumen de Aforo (ml)

Concentración ión (mg/L) Absorbancia

1 1 50 0,1585 0,877

2 2 50 0,31702 0,861

3 3 50 0,47553 0,828

4 4 50 0,79255 0,80

5 5 50 1,10956 0,74

Fuente: Elaboración propia

Grafico 1: Curva de calibración del equipo Espectrofotómetro HACH DR 3900

Fuente: Elaboración propia

Después de todo el proceso de coagulación y floculación en elFloculadortestenjarrasseprocedióalaslecturasdefluorurosqueserealizaroncolocando10mldemuestrayafiltraday2mldereactivodeSFANDSen tuboscon tapa roscapara ladeterminaciónde lasconcentracionesfinalesdefluoruroenelequipoespectrofotómetroHACH DR 3900 midiendo así la absorbancia para luego calcular las concentracionesdefluoruroconlasiguienteformulalineal:

Tabla 4:Absorbanciayconcentraciónfinaldefluoruroenelaguapotable

Nro. MASA (gr) ABSORBANCIA CONCENTRACIÓN FINAL (mg/L)

1 1 0,953 0,0000

2 0,7 0,85 0,3667

3 0,5 0,786 0,8206

4 0,2 0,708 1,3738

Fuente: Elaboración propia

Grafico 2: Resultados de la dosis de masa de Moringa vs las concentracionesdefluoruros

Fuente: Elaboración propia

ABS = – 0,141x + 0,9017 CC = – ABS – 0,90170,141

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Tabla 5:Absorbanciayconcentraciónfinaldefluoruroenelaguapotable

Nro. MASA (gr) ABSORBANCIA CONCENTRACIÓN FINAL (mg/L)

1 1 0,949 0,0000

2 0,7 0,853 0,3454

3 0,5 0,774 0,9057

4 0,2 0,711 1,3525

Fuente: Elaboración propia

Grafico 3: Resultados de la dosis de masa de Moringa vs las concentracionesdefluoruros

Fuente: Elaboración propia

Comosepuedeobservarenlosgráficos2y3lasconcentracionesdefluorurofinal handisminuido considerablemente. La concentracióninicialdefluoruroesde3.677mg/LF-ytodas lasconcentracionesfinalesconlasdiferentesdosisomasadesemilladeMoringaOleíferaLam disminuyeron incluso bajo los límites permisibles máximo de la normaboliviana512quees1.5mg/LF-.

Finalmente se realizó los ensayos con el equipopH-metropara ladeterminacióndelpHdelamuestrayverificarsiestádentrodelaNorma Boliviana 512.

Imagen 5: Determinación del pH con el equipo pH-metro.

En las pruebas del potencial de hidrogeno pH se pudo observar que a mayor masa de Moringa el pH va aumentando dentro de un rango de 8-9 sin sobrepasar los límites permisibles de la Norma Boliviana 512 Calidad de agua potable para consumo humano que establece dentro de un rango de 6-9. Es decir que el pH semantiene neutro y óptimo para consumo humano.

Fuente: Elaboración propia

Grafico 4:Relaciónentrelasdosisdemoringavsconcentraciónfinal

Fuente: Elaboración propia

EnelGrafico4sepuedeobservarlarelaciónentreladosisdemoringaylasconcentracionesfinalesdefluoruro.Amayormasademoringadisminuyemáslasconcentracionesfinalesdefluoruro.

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Grafico 5: Resultados del Potencial de Hidrogeno

Fuente: Elaboración propia

8.1. Estableciendo la eficiencia del uso de la semilla de la planta de Moringa Oleífera Lam en la remoción de fluoruro en aguas para consumo humano.

Finalmenteyadeterminandolosfactoresycondicionesóptimasderemoción de fluoruro se establece la eficiencia y viabilidad tantoambiental como económica que tiene esta alternativa de tratamiento paralaremocióndefluoruroenelaguaparaconsumohumano.

• Eficiencia de remoción

Paraladeterminacióndelaeficienciaderemociónsetomóencuentala siguiente formula:

Losresultadosencuantoalaeficienciaparalaremocióndefluoruroson favorables ya que con la masa de 1 gramo de semilla de moringa seobtieneunaremocióndel100%conunaconcentracióninicialdefluorurode3.677mg/L.

Grafico 6: Porcentaje de remoción con diferentes masas de Moringa

Fuente: Elaboración propia

Grafico 7: Porcentaje de Remoción con las diferentes dosis de Moringa

Fuente: Elaboración propia

DISCUSIÓNY/OCONCLUSIÓN

La aplicación de la semilla de la planta de Moringa Oleífera Lam removió considerablemente los niveles elevados de fluoruro en elagua subterránea para consumo humano.

PROMOCIÓN A% = cc. i – cc. fcc. i

* 100%

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Las aguas subterráneas del municipio de San Pedro cantón San Pedro dieron como resultado que las aguas de este municipio efectivamenteestáncontaminadasconniveleselevadosdefluorurode 2 a 3.677mg/L. y estos valores son variables de acuerdo a laépocadelaño;en tiempode lluvia losvaloresdisminuyenhasta2mg/L,yenépocassecasaumentahasta3.677mg/L,afectandoalasaludconlasenfermedadesdeFluorosisdentalenniñosyFluorosisesquelética en ancianos.

Sellegóaconcluirencuantoalaconcentracióndefluoruroquecontan solo una masa de 0.002 gr/ml (0,2 gramo por 100 mililitro) es decir 2Kg/m3(2kilogramopormetrocubico)sepuederemoverfluorurodeunaconcentracióninicialde3.677mg/LF-(3.677miligramoporlitro de fluoruro) a una concentración final de 1.36mg/L F- (1.36miligramoporlitrodefluoruro).Dándoseasíunvalorpordebajodelos límites permisibles máximo de la Norma Boliviana 512.

En cuanto al parámetro de pH se pudo obtener buenos resultados ya que con el tratamiento de agua para consumo humano con niveles elevadosdeFluoruroelpHsemantieneenun rangode8a9sinsobrepasar los límites máximos permisibles de la Norma Boliviana 512noteniendovariacionessignificativas.

En cuanto a la eficiencia para la remoción de fluoruro en el aguapotable se pudo demostrar que este método es factible para solucionar este problema que existen en el municipio de San Pedro cantón San Pedro ya que con una masa o dosis de semilla de la planta deMoringaOleiferaLamde0.2gr remueveconunaeficienciade63.2%deunaconcentracióninicialdefluorurode3.677mg/LaunaconcentraciónfinalpordebajodeloslímitespermisiblesdelaNormaBoliviana 512 - Calidad de agua potable para consumo humano.

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