Evaluación de la aplicación de la semilla de Moringa Oleífera como potencial agente coagulante en el tratamiento de agua superficial

Abstract

En Colombia, las fuentes superficiales constituyen la principal alternativa de abastecimiento de agua potable, tratadas en su mayoría mediante el método convencional (coagulación, floculación, sedimentación, filtración rápida, desinfección y estabilización química) que emplea coagulantes inorgánicos a base de sales de aluminio y hierro. Como opción más sostenible, se ha propuesto el uso de coagulantes orgánicos, entre ellos la Moringa oleífera - MO por su bajo costo, disponibilidad y carácter biodegradable. Este trabajo evaluó el potencial coagulante de las semillas de MO en el tratamiento del agua cruda del río Meléndez a través de dos etapas. Primero, se realizó un análisis bibliométrico que permitió consolidar un panorama sobre el uso de la MO como coagulante, identificando ventajas, limitaciones, métodos de preparación, rangos de concentración y condiciones operativas (turbiedad inicial, dosificación, tiempos de mezcla y sedimentación). En la segunda etapa, que comprendió el desarrollo experimental, se desarrollaron en dos fases: i) evaluación preliminar, con ensayos de jarras en tres niveles de turbiedad (26, 140 y 300 UNT), tres modalidades de aplicación (soluciones en agua destilada, soluciones salinas y polvo de semilla) en tres concentraciones 2%, 3% y 5%, y (ii) evaluación final, enfocada en la solución al 2 % en agua destilada y el polvo, incorporando ajustes metodológicos a un rango de 24 dosis por cada modalidad de aplicación de coagulante comprendidas entre 15–300 mg/L. Las variables de respuesta fueron turbiedad final (≤ 5 UNT), pH, alcalinidad, características de flóculos y volumen de lodos, cada una medida en tiempos de sedimentación de 10 y 30 minutos. Los resultados se representaron gráficamente y se sometieron a un análisis de varianza (ANOVA) para determinar diferencias entre las formas de aplicación y las concentraciones probadas. Los resultados del análisis bibliométrico permitieron realizar el diseño experimental tras conocer una visión general de las fuentes documentales y los tipos de estudios analizados, seguido de un enfoque específico en el papel y los mecanismos de acción de la MO, asimismo, se identificó los componentes proteicos de la semilla, así como aspectos clave (dosis, pH, alcalinidad, tiempos de sedimentación, velocidad de sedimentación, condiciones de almacenamiento y características del lodo generado), se conocieron los principales limitantes de la implementación del coagulante como la falta de caracterización de las semillas y ausencia de metodologías estandarizadas de preparación. Experimentalmente, con la evaluación preliminar se determinó que el coagulante orgánico presentó limitaciones en las tres condiciones de turbiedad evaluadas (26, 140 y 300 UNT), ya que ninguna forma de aplicación alcanzó de manera consistente el valor de turbiedad final (≤ 5 UNT). Para el caso de la evaluación final en aguas de baja turbiedad (26 UNT) la MO no logró cumplir de forma consistente el valor de referencia y, con las dosis (≥ 225 mg/L) incrementó la turbiedad por el aporte de sólidos. En turbiedad media (140 UNT), el polvo mostró mejor desempeño que la solución de MO al 2% en agua destilada (98 %, 3.83 UNT, dosis 300 mg/L frente a 96 %, 5.10 UNT, dosis 300 mg/L respectivamente), y en alta turbiedad (300 UNT) alcanzó los mejores resultados (99 %, 2.90 UNT, dosis 300 mg/L con polvo y 98.5 %, 4.60, dosis 300 mg/L con solución). En todos los escenarios, la menor turbiedad residual se alcanzó con la aplicación directa del polvo, con dosis elevadas (300 mg/L) y a tiempos de sedimentación de 30 minutos. Pese a haber alcanzado algunas condiciones experimentales apropiadas desde el punto de vista de la eficiencia de remoción de turbiedad logrando valores menores a 5 UNT, un aspecto desfavorable fue la cantidad de lodos generados, que presentaron un aumento proporcional a la turbiedad inicial. El estudio concluyó que el coagulante orgánico de MO no demostró los resultados acorde a lo reportado en la literatura; si bien, tanto el polvo de semilla y la solución al 2% en agua destilada demostraron menor impacto en el pH y alcalinidad, en general, los resultados relacionados a la turbiedad residual obtenidos en la evaluación preliminar y final, sugieren que la MO no es un coagulante primario adecuado, por lo que se recomienda considerar su evaluación como un ayudante de coagulación, lo cual podría reducir el uso de coagulantes inorgánicos. Adicionalmente, se recomienda avanzar en la estandarización de su preparación, incorporando procesos como el desengrasado de semillas, la cuantificación de proteínas activas y la uniformidad del tamaño de partícula, además de monitorear el carbono orgánico total (COT) residual en el agua tratada.