Aloe barbadensis (Miller) COMO COAGULANTE NATURAL EN LA POTABILIZACIÓN DE AGUAS CON BAJA TURBIDEZ

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2 Aloe barbadensis (Miller) COMO COAGULANTE NATURAL EN LA POTABILIZACIÓN DE AGUAS CON BAJA TURBIDEZ Mendoza I., Fuentes L., Díaz D., Díaz A., Caldera Y. y García C. Laboratorio de Investigaciones Ambientales del Núcleo Costa Oriental del Lago (LIANCOL). Universidad del Zulia. Cabimas, estado Zulia, Venezuela. ivnmendoza@gmail.com RESUMEN El sulfato de aluminio es el coagulante mayormente utilizado para la potabilización del agua, el cual ha demostrado ser efectivo en la remoción de turbidez y color, pero algunos estudios lo asocian a problemas de salud del ser humano. Por esto surge la necesidad de sustituirlo por otros coagulantes, planteándose como alternativa la liliácea Aloe barbadensis (Miller). En esta investigación se evaluó la eficiencia del gel A. barbadensis en la potabilización de aguas con baja turbidez. Los ensayos se hicieron a escala laboratorio, utilizando agua cruda de la planta de tratamiento Pueblo Viejo como agua de dilución y caolín para la preparación de muestras de agua sintética con turbiedades de 50, 60, 70 y 80 UNT. Las dosis óptimas fueron de 8000 ppm (50 UNT), 7500 ppm (60 UNT), 8500 ppm (70 UNT) y 8500 ppm (80 UNT). Después de la sedimentación se obtuvieron porcentajes de remoción de turbidez entre 18,40%-22,50% y para el color 50%, alcanzando después del proceso de filtración valores de turbidez entre 4,7-5,1 UNT (90,35%- 93,89% de remoción). La alcalinidad y el ph presentaron poca variación. Los parámetros fisicoquímicos evaluados en esta investigación se mantuvieron dentro de los estándares exigidos por las normas venezolanas para el agua potable. Estos resultados confirman que el gel de A. arbadensis (Miller) es un coagulante que puede ser utilizado como coadyuvante en la potabilización del agua. Palabras clave: Aloe barbadensis Miller, agua sintética, coagulante natural, turbidez, potabilización. INTRODUCCIÓN Aloe barbadensis es una planta perenne perteneciente a la familia liliaceae (FIGURA 1), la cual presenta un tronco leñoso con una longitud entre 30 y 50 cm de altura, hojas carnosas y lanceoladas de cubierta cutinizada y bordes espinosos, un tallo floral que presenta un racimo de flores, regulares, gamopétalas, de color amarillo y el fruto es una cápsula. FIGURA 1. A. barbadensis 120

3 Esta especie se caracteriza por la presencia de mucílagos, los cuales tienen diversas aplicaciones en cosmética, farmacia, alimentación y clarificación del agua. En cuanto a este último uso, Soto (1997), evaluó la dosis óptima y la eficiencia de A. barbadensis Miller como coagulante natural en el tratamiento del agua, mediante pruebas de jarras, utilizando el agua cruda procedente del embalse Socuy- Manuelote (Tulé), determinándose previamente la calidad física y química (color, turbiedad, alcalinidad total, ph y dureza total). La dosis óptima del gel Aloe resultó de 512 ppm para valores de turbidez de 8,2; 32,15 y 128 UNT y la dosis óptima para valores de turbiedad de 512 UNT fue de 128 ppm. Los análisis cromatográficos revelaron que la concentración de A. barbadensis Miller en el agua tratada no era significativo, ni tóxico al humano y es biodegradable. Asimismo, Salcedo (2001) estudió la eficiencia del gel A. barbadensis Miller en el proceso de potabilización del agua, en el cual determinó que la dosis óptima para la remoción de diferentes valores de turbidez comprendidos entre 5, 10 y 15 UNT fue de 32 ppm, y para valores más altos de turbidez (20 y 25 UNT) la remoción óptima se consiguió con concentraciones del coagulante de 8 ppm. Por todo lo descrito anteriormente, se puede evidenciar que A. barbadensis Miller es una especie coagulante que ha dado buenos resultados, por lo cual se consideró importante evaluar la eficiencia del gel de A. barbadensis como coagulante en la potabilización de aguas con baja turbidez. METODOLOGÍA Obtención del gel de A. barbadensis Mille Se recolectaron pencas de A. barbadensis y se trasladaron al laboratorio, se extrajo el tejido parenquimatoso, se licuó en un procesador doméstico hasta obtener un gel homogéneo y viscoso. Con este gel se preparó una mezcla al 5% m/v, disolviendo 30 g del gel de A. barbadensis en agua destilada hasta completar 600 ml de solución. Posteriormente, se filtró con tela de gasa para determinar el porcentaje disuelto de A. barbadensis, obteniéndose finalmente la mezcla que se utilizó como coagulante. 121

4 Recolección de la muestra de agua cruda La muestra de agua cruda se recolectó en el embalse Burro Negro, ubicado en el estado Zulia (Venezuela). El muestreo se realizó a través de una válvula adosada a una tubería de Ø 42 en la tanquilla de entrada a la Planta de Potabilización Pueblo Viejo. Preparación del agua sintética Con la finalidad de acondicionar el agua cruda a los valores de turbidez en estudio (50, 60, 70 y 80UNT) se agregó una suspensión de caolín al 1 % m/v. Procedimiento del ensayo Se realizaron pruebas de jarras por triplicado, siguiendo el procedimiento indicado en el Método Estándar (1998), utilizando para ello un equipo de jarras Modelo JLT6 Velp Scientifica. Se aplicaron las etapas de mezcla rápida (100 rpm/1 min), mezcla lenta (30 rpm/20min) y sedimentación (0 rpm/30 min). Al inicio de la mezcla rápida se adicionó en cada uno de los vasos una mezcla coagulante de A. barbadensis al 5 % m/v en dosis de 130, 140, 150,160 y 170 ml, equivalentes a 6500, 7000, 7500, 8000 y 8500 ppm, respectivamente. Determinación de los parámetros fisicoquímicos de las muestras La evaluación de los parámetros fisicoquímicos (turbidez, color, ph y alcalinidad) de las muestras se realizó según lo establecido en el Método Estándar (APHA, 1998) para las muestras de agua cruda y sintética. Para estas últimas se determinaron antes y después de la fase de filtración. La turbidez, el color, el ph y la alcalinidad se midieron aplicando los métodos nefelométrico (turbidímetro digital HF Scientific inc.), colorimétrico (colorímetro Orbeco Hellige), potenciométrico (potenciómetro BT-500) y volumétrico (titulación con ácido sulfúrico 0,02 N en presencia del indicador anaranjado de metilo), respectivamente. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Caracterización del agua cruda Las características fisicoquímicas del agua cruda se presentan en la TABLA 1. Como se observa, estos valores no cumplieron con el rango de turbidez de este estudio (turbiedades entre 50 y 80 UNT) y por ello se consideró necesario alterar este parámetro en las muestras, según los requerimientos de esta investigación, tal y como se observa en la TABLA

5 Variación de la turbidez Como se puede observar, la FIGURA 2 muestra la turbidez decantada promedio para cada uno de los valores estudiados una vez adicionadas las dosis del gel de A. barbadensis, con las cuales se obtuvieron valores de turbidez entre 40,8 y 62,0 UNT. FIGURA 2. Turbidez decantada para las dosis de A. barbadensis Miller aplicadas en aguas con turbidez inicial de 50, 60, 70 y 80 UNT. 123

6 En la FIGURA 3 se puede apreciar que los valores de turbidez obtenidos después de filtrar se encuentran por debajo de los indicados en las Normas Sanitarias de Calidad de Agua Potable de Venezuela (5 UNT) para las muestras con turbidez inicial de 50, 60 y 80 UNT, para las cuales los valores de turbidez más bajos que se obtuvieron se ubicaron entre 4,7 y 4,9 UNT; mientras que para las muestras con turbidez inicial de 70 UNT el valor más bajo de turbidez fue 5,1 UNT, encontrándose ligeramente por encima de la norma (Gaceta Oficial, 1998). La diferencia existente entre los valores de turbidez decantada y filtrada se debe a que los flóculos de tamaño moderado que se encuentran en suspensión y que poseen poca densidad no sedimentan con facilidad, pero son removidos casi en su totalidad al momento de la filtración. Estos resultados pueden ser comparados con los obtenidos por Mendoza et al. (2000) quienes evaluaron la eficiencia de las semillas de Moringa oleifera como coagulante en la potabilización de aguas sintéticas con valores de turbidez entre 7 y 49 UNT, alcanzando valores de turbidez entre 0,5 y 1,5 UNT después de filtrar las muestras. Caldera et al. (2007) al evaluar la eficiencia de M. oleifera reportaron para niveles de turbidez inicial de 75 y 150 UNT valores de turbidez decantada de 6,40 y 21,70 UNT y valores de turbidez filtrada de 0,89 y 1,9 UNT, respectivamente. FIGURA 3. Turbidez filtrada para las dosis de A. barbadensis Miller aplicadas en aguas con turbidez inicial de 50, 60, 70 y 80 UNT. Estos resultados pueden ser comparados con los obtenidos por Mendoza et al. (2000) quienes evaluaron la eficiencia de las semillas de Moringa oleifera como coagulante en la potabilización 124

7 de aguas sintéticas con valores de turbidez entre 7 y 49 UNT, alcanzando valores de turbidez entre 0,5 y 1,5 UNT después de filtrar las muestras. Caldera et al. (2007) al evaluar la eficiencia de M. oleifera reportaron para niveles de turbidez inicial de 75 y 150 UNT valores de turbidez decantada de 6,40 y 21,70 UNT y valores de turbidez filtrada de 0,89 y 1,9 UNT, respectivamente. Dosis óptima y remoción de turbidez Las dosis óptimas de A. barbadensis para cada valor de turbidez inicial (50, 60, 70 y 80 UNT) fueron 8000, 7500, 8500 y 8500 ppm, respectivamente (TABLA 3). Estas dosis permiten que el agua después de ser sometida al proceso de clarificación posea valores de turbidez y color aceptables, según la normativa venezolana (Gaceta Oficial, 1998). En la TABLA 3 se puede observar que la dosis óptima en esta investigación tiende a aumentar a medida que aumenta la turbidez inicial. Difiriendo de los resultados obtenidos por Mendoza et al. (2000), quienes reportaron que las dosis óptima de M. oleifera disminuyó con el incremento de la turbidez para valores entre 7 y 49 UNT. Igualmente, Salcedo (2001) obtuvo una reducción de la dosis óptima de A. barbadensis al aumentar la turbidez inicial de 5 a 25 UNT. También Soto (1997) evidenció una disminución de la dosis óptima de A. barbadensis de 512 a 128 ppm al aumentar la turbidez inicial de 8,20 a 512 UNT. Adicionalmente, se puede observar en la TABLA 3 que una vez aplicado el coagulante A. barbadensis, los porcentajes de remoción de turbidez filtrada se ubicaron entre 90,35% y 93,89%, resultando similares a los reportados por Mendoza et al. (2000) cuando evaluaron la especie M. oleifera como coagulante, indicando una remoción entre 78,57% y 98%; a los referidos por Fuentes et al. (2011) cuando determinaron la efectividad del mucílago de Stenocereus griseus (Haw.) Buxb. (69,27%-96,46%) y casi iguales a los presentados por Irma et al. (2013) cuando evaluaron la eficiencia del mucílago de Opuntia dillenii como coagulante en aguas con un rango de turbidez inicial entre 186 y 418 UNT, pues oscilaron entre 89% y 93%. 125

8 Variación de ph, alcalinidad y color El ph y la alcalinidad del agua sintética presentaron poca variación después del tratamiento con el coagulante A. barbadensis. Los valores de ph se mantuvieron en un rango de 7,06 a 7,36 cumpliendo con lo establecido en las normas (Gaceta Oficial, 1998). La alcalinidad varió entre 54 y 81 mg CaCO3/L. Estos resultados son similares a los reportados por Soto (1997) y Salcedo (2001) quienes observaron una mínima variación en el ph y la alcalinidad del agua sintética tratada con este mismo coagulante. En cuanto al parámetro color, se registró una remoción de 50% después de aplicar las dosis óptimas de A. barbadensis. CONCLUSIONES Los resultados de este estudio demostraron la eficiencia del gel de A. barbadensis como coagulante natural, constituyendo una opción como coadyuvante en la potabilización de aguas con valores de turbidez entre 50 y 80 UNT. Después de aplicar las dosis óptimas de A. barbadensis para cada nivel de turbidez inicial y posterior a la filtración, la turbidez varió entre 4,7 y 5,1 UNT, con remociones entre 90,35% y 93,89%, mientras que los valores de ph se mantuvieron en un rango de 7,06 a 7,36 y la alcalinidad varió entre 54 y 81 mg CaCO3/L. Se removió un 50% del color. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS APHA-AWWA-WEF (1998). Standard methods for the examination of water and wastewater. Edited by: Clesceri L., Greenberg A. and Eaton A, USA. Caldera Y., Mendoza I., Briceño L., García J. y Fuentes L. (2007). Eficiencia de las semillas de Moringa oleifera como coagulante alternativo en la potabilización del agua. Boletín del Centro de Investigaciones Biológicas 41 (2),

9 Gaceta Oficial de la República de Venezuela, (1998). Normas Sanitarias de Calidad del Agua Potable. Fecha 13 de febrero de Caracas, Venezuela. Fuentes L., Mendoza I., López A., Castro M. y Urdaneta C. (2011). Efectividad de un coagulante extraído de Stenocereus griseus (Haw.) Buxb. en la potabilización del agua. Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería Universidad del Zulia 34 (1), Irma Y., Pascal C., Yaya A., Achille C., Pépin M., Mama D. y Koko D. (2013). Evaluation of the Opuntia dillenii as natural coagulant in water clarification: case of treatment of highly turbid surface water Journal of Water Resource and Protection 5, (documento en línea). Disponible en: (Consulta: 2014, mayo 22). Mendoza I., Fernández N., Ettiene G. y Díaz A. (2000). Uso de la Moringa oleifera como coagulante en la potabilización de las aguas. Ciencia 8 (2), Salcedo J. (2001). Estudio de la eficiencia del gel Aloe vera en el proceso de potabilización del agua. Trabajo Especial de Grado. Universidad del Zulia. Maracaibo, Venezuela. p.p. 79. Soto A. (1997). Aloe vera como coagulante en el proceso de potabilización del agua. Trabajo Especial de Grado. División de Postgrado. Facultad de Ingeniería. Universidad del Zulia. Maracaibo, Venezuela. p.p