UTILIZACIÓN DEL MUCILAGO DE NOPAL OPUNTIA FICUS PARA LA PURIFICACIÓN DEL AGUA DESTINADO AL CONSUMO DE ANIMALES DEL BARRIO EL VERGEL.

INTRODUCCIÓN

Las descargas de efluentes de una variedad de actividades de origen antropogénico han tenido como resultado la contaminación de los ríos, lagos y otros cuerpos de agua. El acelerado crecimiento poblacional y la expansión de las zonas urbanas han incrementado los impactos adversos sobre los recursos hídricos (Escobar, Soto-Salazar y Toral, 2006; Gurdián y Coto, 2011; Mercado, Arango y Ríos, 2010).

El agua cruda proveniente de ríos, lagos y manantiales trae consigo impurezas, gases, polvo y microorganismos, los cuales pueden afectar la salud de los seres vivos. Por ello debe ser sometida a un proceso de potabilización. Este tratamiento contempla las fases de coagulación, floculación, sedimentación, filtración y desinfección, lográndose después de las tres primeras etapas la clarificación del agua. En la etapa de coagulación se adicionan generalmente sustancias químicas para causar la coalescencia o agregación del material suspendido no sedimentable del agua, tales como arcilla, limo, materia orgánica e inorgánica, y organismos microscópicos; que permite la formación de flóculos que sedimentan fácilmente (Fuentes et al., 2011; Martínez et al., 2003; Parra et al., 2011).

Las bacterias, virus y parásitos son partículas coloidales que pueden adherirse a otro tipo de materia en suspensión, generando el aumento de la turbidez y el riesgo de enfermedades gastrointestinales (Miller et al., 2008; Pichler et al., 2012). El sulfato de aluminio, es el coagulante químico más utilizado para la clarificación del agua porque remueve los microorganismos entre un 90 y 99% al ser utilizado en condiciones óptimas (Miller et al., 2008).

Estas sustancias son las responsables de la turbidez y el color del agua. La turbidez es la propiedad óptica de un líquido de diseminar un haz luminoso en lugar de transmitirlo en línea recta. La turbidez es una medida del grado en el cual el agua pierde su transparencia debido a la presencia de partículas en suspensión. La turbidez se mide en Unidades Nefelométricas de Turbidez (UNT). El color está constituido por substancias químicas, la mayoría de las veces provenientes de la degradación de la materia orgánica. El proceso de tratamiento de aguas tanto potables como residuales se basa en un tratamiento químico inicial a base de coagulantes y floculantes para remover la mayoría de contaminantes.

Por lo anterior, surge como alternativa para sustituir o minimizar el uso del sulfato de aluminio, la utilización de coagulantes naturales obtenidos de especies vegetales de la familia Moringaceae, como Moringa oleífera, Moringa stenopetala; de la familia Cactaceae, como Cereus deficiens conocido como cactus o cardón lefaria, Opuntia cochinellifera, Opuntia wentiana (Parra et al.,2011), Opuntia ficus-indica (Pichler et al., 2012), Stenocereus griseus(Fuentes et al., 2011) conocido como cardón dato, cardón guajiro o yosú; de la familia Loganiaceae, como Strychnos potatorum (Nirmala Rani y Jadhav, 2012); entre otras. Existen muchas ventajas al utilizar coagulantes naturales para el proceso de clarificación y desinfección del agua.

Estas sustancias son consumibles (Esquivel, 2004; Fuentes et al., 2011), por tal razón su presencia en el efluente no genera un riesgo tóxico para el ser humano. Los lodos generados por los coagulantes de especies vegetales son altamente biodegradables (Gurdián y Coto, 2011; Yin, 2010). Además, los costos de adquisición, importación y transporte de los coagulantes fabricados a base de plantas son bajos (Gurdián y Coto, 2011; Yin, 2010).

El mucílago de las plantas de la familia Cactaceae se ha empleado como agente coagulante en el proceso de clarificación de agua (Fuentes et al., 2011; Martínez et al., 2003; Miller et al., 2008; Parra et al., 2011; Pichler et al., 2012). Esto motivó a realizar un estudio donde se comparó la remoción de las bacterias del agua del río Chambo sector del barrio El Vergel. El muestreo de las aguas de la acequia fue realizado en el laboratorio Saqmic.

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La falta de agua es problema que se presenta en el Barrio el Vergel del Cantón Chambo ya que las personas que crían animales no cuentan con los recursos necesarios para dar a sus animales de beber agua limpia y libre de bacterias, por lo cual recurren al agua del rio, esta es contaminada por diversos factores; uno de los efectos que produce este problema es que los animales se llenan de parásitos, en consecuencia esto representa una pérdida para los ganaderos.

1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

¿Cómo ayudaría la utilización del mucilago del nopal en la  purificación el agua del río ubicada en el sector de Chambo en el barrio El Vergel?

1.3 OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Utilizar el mucilago de nopal (opuntia ficus) para purificación del agua, destinado al consumo de animales del barrio el Vergel.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1. Determinar el proceso de potabilización del agua a través del mucilago de nopal.

2. Comparar los resultados de la muestra recolectada del río antes de aplicar el proceso y después de haber aplicado el proceso.

3. Socializar con los moradores del barrio el Vergel para que por sí mismos  realicen el proceso de purificación. 

1.4 JUSTIFICACIÒN

Los moradores del barrio El Vergel carecen de recursos para poder obtener agua sumamente limpia para el consumo del ganado, así que la alternativa que tienen es utilizar el agua del río que pasa por sus casas o  a su vez ellos utilizan bombas para succionar el agua de ahí y reservarla en tanques la cual  contienen bacterias patógenas que causan graves enfermedades y  producen parásitos en sus animales.

La amplia presencia de nopal, su accesibilidad y su aceptación cultural lo convierte en una alternativa atractiva de material natural para tecnologías de purificación de agua. El proceso es absolutamente  amigable con el medio ambiente y el costo es bajo con respecto a la planta, ya que el nopal abunda mucho alrededor del mundo y además es fácil su cultivo.

El proceso de preparación resulta sencillo, el mecanismo es absolutamente natural, además el sulfato de aluminio es uno de los coagulantes químicos más utilizados para la clarificación del agua. Sin embargo, se considera una amenaza para la salud humana. Lo anterior ha motivado el estudio de coagulantes naturales obtenidos de especies vegetales, como el mucilago del nopal (Opuntia Ficus), como alternativa para sustituir o minimizar el uso de sulfato de aluminio. Debido a su gran versatilidad y su poder antiséptico, el mucilago del nopal lo usó por primera vez la investigadora mexicana Norma Alcantar, que halló un método para purificar el agua contaminada de una manera sencilla y económica.

Por lo tanto basándonos en el Plan Nacional del Buen Vivir en los objetivos 3 que consiste en mejorar la calidad de vida de la población y el objetivo 7 que trata acerca de garantizar los derechos de la naturaleza y promover la sostenibilidad ambiental territorial y global, queremos capacitar a los moradores del barrio el Vergel para que aprendan y utilicen un  proceso de potabilización natural a través del mucílago de Nopal y así puedan dar a sus animales agua más limpia y libre de bacterias patógenas.

CAPÍTULO II

MARCO REFERENCIAL

2.1 MARCO TEÓRICO

2.1.1. LA CONTAMINACIÓN

La Contaminación se denomina a la presencia en el ambiente de cualquier agente químico, físico o biológico nocivos para la salud o el bienestar de la población, de la vida animal o vegetal, esta degradación del medio ambiente por un contaminante externo puede provocar daños en la vida cotidiana del ser humano y alterar las condiciones de supervivencia de la flora y la fauna; además es la difusión de humos o gases tóxicos a medios como la atmósfera y el agua,  también a la presencia de polvos y gérmenes microbianos provenientes de los desechos de la actividad del ser humano.

En la actualidad, el resultado del desarrollo y progreso tecnológico ha originado diversas formas de contaminación, las cuales alteran el equilibrio físico y mental del ser humano. Debido a esto, la actual contaminación se convierte en un problema más crítico que en épocas pasadas. A continuación enumeramos algunos tipos de contaminación:

·         La Atmosférica (del aire)

·         De las Aguas, de Ríos y Lagos.

·         De los Mares

·         Océanos

En el caso del presente proyecto, nos enfocaremos específicamente a la contaminación del agua; las fuentes naturales de agua que disponemos son: el agua de lluvia, ríos, lagos, mares, acequias y aguas subterráneas. Se encuentra en muchas rocas y piedras durísimas, también en la atmósfera en forma de nubes o nieblas.

2.1.1.1. Contaminación del agua

Desde siempre el hombre ha volcado sus desechos en las aguas. En condiciones normales los ríos pueden auto depurarse, las aguas arrastran los desechos hacia los océanos, las bacterias utilizan el oxígeno disuelto en las aguas y degradan los compuestos orgánicos, que a su vez, son consumidos por los peces y las plantas acuáticas de volviendo el oxígeno y el carbono a la biosfera.
Pero a medida que la humanidad fue progresando, esto se hace cada vez más difícil. Las industrias concentran miles y miles de personas en su entorno. Muchas veces los sistemas se encuentran saturados de desechos, y las industrias vuelcan productos que no pueden ser degradados por las bacterias. Todo esto hace que el contenido de oxígeno disminuya drásticamente, y que el río ya no tenga capacidad para mantener la vida en él, convirtiéndose en una cloaca de varios kilómetros. Su peligro aumenta si se mueve con lentitud.

Otro peligro es la contaminación termal. Las grandes usinas eléctricas emplean agua como refrigerante, esto hace que las aguas de los ríos eleven su temperatura, provocando cambios en los procesos biológicos y, por lo tanto, se destruye la vida existente en ellos. El agua es un elemento vital para la alimentación, por eso requiere una mayor higiene. Hay exigencias que están siendo cada vez menos satisfechas, por su contaminación, lo que reduce la cantidad y calidad del agua disponibles, como también sus fuentes naturales.

El agua potable, para que pueda ser usada para fines alimenticios, debe estar totalmente limpia, ser insípida, inodora e incolora, y tener una temperatura aproximada de 15º C; no debe contener bacterias, virus, parásitos u otros gérmenes patógenos que provoquen enfermedades. Para lograr la calidad de agua potable son necesarios una cantidad de procesos de purificación, el agua pura es un recurso renovable, sin embargo puede llegar a estar tan contaminada por las actividades humanas, que ya no sea útil, sino más bien nocivo.

Existen distintas formas de contaminación del agua, una de ellas tiene que ver con la contaminación natural del agua, que se corresponde con el ciclo natural de ésta, durante el que puede entrar en contacto con ciertos constituyentes contaminantes (como sustancias minerales y orgánicas disueltas o en suspensión) que se vierten en la corteza terrestre, la atmósfera y en las aguas.

 2.1.2. FACTORES CONTAMINANTES DEL AGUA

·         Agentes patógenos.- Bacterias, virus, protozoarios, parásitos que entran a las aguas provenientes de desechos orgánicos.

·         Desechos que requieren oxígeno.- Los desechos orgánicos pueden ser descompuestos por bacterias que usan oxígeno para biodegradables. Si hay poblaciones grandes de estas bacterias, pueden agotar el oxígeno del agua, matando así las formas de vida acuáticas.

·         Sustancias químicas inorgánicas.- Ácidos, compuestos de metales tóxicos (Mercurio, Plomo), envenenan el agua.

·         Los nutrientes vegetales pueden ocasionar el crecimiento excesivo de plantas acuáticas que después mueren y se descomponen, agotando el oxígeno del agua y de este modo causan la muerte de las especies marinas (zona muerta).

·         Sustancias químicas orgánicas.- Petróleo, plásticos, plaguicidas, detergentes que amenazan la vida.

·         Sedimentos o materia suspendida.- Partículas insolubles de suelo que enturbian el agua, y que son la mayor fuente de contaminación.

·         Sustancias radiactivas que pueden causar defectos congénitos y cáncer.

·         Calor.- Ingresos de agua caliente que disminuyen el contenido de oxígeno y hace a los organismos acuáticos muy vulnerables.

El agua no sólo es parte esencial de nuestra propia naturaleza, también la de los demás seres vivos, contribuye al bienestar general en todas las actividades humanas, uno de los mayores problemas es la contaminación ya que es algo muy negativo para el desarrollo tanto económico como social de las ciudades que se encuentran cerca a estas áreas afectadas.

De acuerdo con lo anteriormente expuesto en este proyecto vamos a utilizar un método de purificación del agua a través del mucilago del nopal.

2.1.3. POTENCIALES IMPACTOS AMBIENTALES

Los contaminantes de las aguas servidas municipales, o aguas servidas domésticas, son los sólidos suspendidos y disueltos que consisten en materias orgánicas e inorgánicas, nutrientes, aceites y grasas, sustancias tóxicas, y microorganismos patógenos. Los desechos humanos sin un tratamiento apropiado, eliminados en su punto de origen o recolectados y transportados, presentan un peligro de infección parasitaria (mediante el contacto directo con la materia fecal), hepatitis y varias enfermedades gastrointestinales, incluyendo el cólera y tifoidea (mediante la contaminación de la fuente de agua y la comida).

Cabe mencionar que el agua de lluvia urbana puede contener los mismos contaminantes, a veces en concentraciones sorprendentemente altas. Cuando las aguas servidas son recolectadas, pero no tratadas correctamente antes de su eliminación o reutilización, existen los mismos peligros para la salud pública en las proximidades del punto de descarga. Si dicha descarga es en aguas receptoras, se presentarán peligrosos efectos adicionales (p.ej. el hábitat para la vida acuática y marina es afectada por la acumulación de los sólidos; el oxígeno es disminuido por la descomposición de la materia orgánica; y los organismos acuáticos y marinos pueden ser perjudicados aún más por las sustancias tóxicas, que pueden extenderse hasta los organismos superiores por la bio-acumulación en las cadenas alimenticias).

 Si la 22 descarga entra en aguas confinadas, como un lago o una bahía, su contenido de nutrientes puede ocasionar la eutrofización (la aparición de algas y plantas), con molesta vegetación que puede afectar a las pesquerías y áreas recreativas. Los desechos sólidos generados en el tratamiento de las aguas servidas (grava, cerniduras, y fangos primarios y secundarios) pueden contaminar el suelo y las aguas si no son manejados correctamente. Los proyectos de aguas servidas son ejecutados a fin de evitar o aliviar los efectos de los contaminantes descritos anteriormente en cuanto al ambiente humano y natural. Cuando son ejecutados correctamente, su impacto total sobre el ambiente es positivo. Los impactos directos incluyen la disminución de molestias y peligros para la salud pública en el área de servicio, mejoramientos en la calidad de las aguas receptoras, y aumentos en los usos beneficiosos de las aguas receptoras. Adicionalmente, la instalación de un sistema de recolección y tratamiento de las aguas servidas posibilita un control más efectivo de las aguas servidas industriales mediante su tratamiento previo y conexión con el alcantarillado público, y ofrece el potencial para la reutilización beneficiosa del efluente tratado y de los fangos.

Los impactos indirectos del tratamiento de las aguas residuales incluyen la provisión de sitios de servicio para el desarrollo, mayor productividad y rentas de las pesquerías, mayores actividades y rentas turísticas y recreativas, mayor productividad agrícola y forestal o menores requerimientos para los fertilizantes químicos, en caso de ser reutilizado el efluente y los fangos, y menores demandas sobre otras fuentes de agua como resultado de la reutilización del efluente.

2.1.4. TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

 El tratamiento de aguas residuales consiste en aplicar una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes. El objetivo del tratamiento es producir agua limpia o reutilizable, a la vez que un residuo sólido o fango (también llamado biosólido o lodo) conveniente para su disposición o re uso. A este tratamiento es muy común llamarlo depuración de aguas residuales, para distinguirlo del tratamiento de aguas para su potabilización. Las aguas residuales son generadas por residencias, instituciones y locales comerciales e industriales estas pueden ser tratadas dentro del sitio en el cual son generadas (por ejemplo: tanques sépticos u otros medios de depuración) o bien pueden ser recogidas y llevadas mediante una red de tuberías - y eventualmente bombas - a una planta de tratamiento municipal. Los esfuerzos para recolectar y tratar las aguas residuales domésticas de la descarga están típicamente sujetos a regulaciones y estándares nacionales (regulaciones y controles). A menudo, ciertos contaminantes de origen industrial presentes en las aguas residuales requieren procesos de tratamiento especializado. Típicamente, el tratamiento de aguas residuales comienza por la separación física inicial de sólidos grandes (basura) de la corriente de aguas domésticas o industriales, empleando un sistema de rejillas (mallas), aunque también pueden ser triturados por un equipo especial; posteriormente se aplica un desarenado (separación de sólidos pequeños muy densos, como la arena) seguido de una sedimentación primaria (o tratamiento similar) que separa los sólidos suspendidos existentes en el agua residual. Para eliminar metales disueltos se utilizan reacciones de precipitación, luego de ello, se sigue la conversión progresiva de la materia biológica disuelta en una masa biológica sólida usando bacterias adecuadas, generalmente presentes en estas aguas. Una vez que la masa biológica es separada o removida (proceso llamado sedimentación secundaria), el agua tratada puede experimentar procesos adicionales (tratamiento terciario) como desinfección, filtración, etc. El efluente final puede ser descargado o reintroducido de vuelta a un cuerpo de agua natural (corriente, río o bahía) u otro ambiente (terreno superficial, subsuelo, etc.). Los sólidos biológicos segregados experimentan un tratamiento y neutralización adicional antes de la descarga o reutilización apropiada.

2.1.5. PURIFICACIÒN DEL AGUA A TRAVES DEL MUCILAGO DEL CACTUS

La gran mayoría de los países con mayor población a nivel mundial se enfrentan al problema de tener que purificar grandes cantidades de agua para beber, mediante métodos mecánicos costosos de implementar y complejos de mantener.

Frente a la necesidad de hallar métodos prácticos de purificación del agua, considerando que la mayoría de los mecanismos empleados por las sociedades desarrolladas son insuficientes por la complejidad de su uso y su mantenimiento, investigadores de distintas universidades del mundo especialmente en el país de México; realizaron pruebas con muestras de agua combinada con grandes cantidades de sedimento o altos niveles de bacterias, el resultado fue que al ser filtrada a través de la baba o goma del nopal, las partículas del sedimento se unieron precipitándose al fondo del recipiente y las bacterias se combinaron y fijaron, eliminando más de 98% de ellas.

La técnica de la utilización del mucilago del Nopal para purificar el agua es un nuevo método;  en México, el nopal (Opuntia ficus) se cultiva como fruta, hortaliza, forraje y para usos industriales. Los cladodios, en particular, son ricos en mucílago. Éste es un polímero lineal compuesto de polisacáridos emparentados con las pectinas.

2.1.6 CACTUS (OPUNTIA FICUS)

Figura N°1: Pencas de nopal

Planta arbustiva de la familia de las cactáceas. Como la mayoría de los miembros de este género carece de hojas monofilas, los segmentos o cladodios en que se divide, son tallos capaces de ramificarse, emitiendo flores y frutos. Estos tallos son planos, ovales y de color verde medio. Poseen dos clases de espinas, reunidas en los gloquidios (especie de cojincillos) de las areolas, unas largas y duras, y otras cortas y finas con aspecto velloso, conocidas como penepes. La composición del mucílago es de L-arabinosa (47%), D-xilosa (23%), D-galactosa (18%), L-ramnosa (7%) y ácido D-galacturónico (5%).

Esta composición química podría ser utilizada en la elaboración de películas y recubrimientos comestibles para frutas altamente perecederas y mínimamente procesadas.

El nopal es una cactácea, que forma parte de la cultura mexicana, Pero al hablar del nopal nos obliga a remontarnos a épocas prehispánicas, dónde se le reconoció como fuente de alimentación de nuestros antepasados. Esta cactácea no era valorada por los conquistadores de América, ya que debido a su extraño aspecto, se le consideraba grotesco, sin embargo a través del tiempo el gusto y el arte del nopal siguen vivos. En la actualidad, los beneficios del nopal son muy poco reconocidos, como su importancia en el mercado y en la alimentación del mexicano. Es poca la divulgación en el cultivo del nopal. Debido a la falta de información, el nopal, día con día pierde credibilidad a los ojos de nuestro país, Sin embargo es tiempo de cambiar esta situación.

El nopal es una planta abundante en nuestro país, de crecimiento rápido y se adapta fácilmente a condiciones ambientales críticas. Por lo tanto estamos convencidas de que el mucílago del nopal es una extraordinaria alternativa ecológica para promover en comunidades rurales como una nueva forma de tratar el agua contaminada a bajo costo.

Su Origen en México En el valle de Tehuacán (Puebla), restos de semillas de frutas y algunos pedazos de nopal han sido descubiertos datados de hace 700 años, lo que prueba que el hombre ya lo consumía. Según especialistas, las primeras culturas del nopal remontan hace aproximadamente 5000 años. Su nombre original es Tenochtitlán, lo que significa "fruta de la piedra y de Nuchtli". En 1587, los Aztecas lo utilizan bajo el nombre de Nopali, tomado por los Españoles, para finalmente adquirir su nombre actual. Para las antiguas culturas mesoamericanas, el consumo del nopal era cotidiano, así como el maíz y el frejol. A la llegada de los españoles, estos miraban al nopal con error, era imposible de creer que una planta tan espinosa pudiera comerse.

Aunque el uso individual del mucílago para el tratamiento de algunas enfermedades se basa únicamente en las aplicaciones tradicionales. Son precisamente estas aplicaciones de la variedad del nopal las que nos sirvieron de inspiración para iniciar nuestra investigación.

En este caso, la efectividad del mucílago del nopal fue comparada con el sulfato de aluminio, una de las sustancias más utilizadas para purificar el agua de piscinas y para tratamiento de aguas industriales en donde evita la formación de gérmenes y algas, en la investigación se tomaron muestras de agua la acequia, y se les realizaron estudios bacteriológicos y físico químicos, para conocer el nivel de contaminación.

Las muestras del nopal Opuntia ficus indica a partir de las cuales se extrajo el mucílago con propiedades coagulantes fueron recolectadas de los cladodios de plantas silvestres que crecen en diferentes lugares de nuestra ciudad.

Se eliminó la epidermis de las pencas seleccionadas con ayuda de cuchillos, teniendo en cuenta de no dejarla en la pulpa para evitar que los pigmentos lleguen al producto que se desea extraer; se cortaron los cladodios en trozos pequeños y se llevaron a un recipiente con agua hirviendo, posteriormente se dejó que hirviendo por 15 minutos después fueron tamizadas para lo cual se utilizó un tamiz malla 50 con el cual buscó que el diámetro de partícula fuera igual o inferior a 1 mm. La goma del mucílago obtenido se le llevo a un vaso de precipitado para calcular la cantidad de goma que se obtuvo. 

Este tratamiento contempla las fases de: coagulación, floculación, sedimentación, filtración y desinfección, lográndose después de las tres primeras etapas la clarificación del agua. En la etapa de coagulación se adicionan generalmente sustancias químicas para causar la coalescencia o agregación del material suspendido no sedimentable del agua, tales como: materia orgánica e inorgánica, y organismos microscópicos; que permite la formación de flóculos que sedimentan fácilmente.

Coagulación: Es un proceso que permite incrementar la tendencia de partículas de agregarse unas a otras para formar partículas mayores y así precipitar rápidamente. Los coagulantes son agentes que ayudan a la precipitación. Muchas partículas como los coloides son sustancias tan pequeñas que no sedimentaran en un tiempo razonable y además no puede ser eliminadas por filtración.

Floculación: Consiste en la agitación de la masa coagulada que sirve para permitir el crecimiento y aglomeración de los fóculos recién formados, con la finalidad de aumentar el tamaño y peso necesario para sedimentar con facilidad.

Sedimentación: Consiste en dejar el agua de un contenedor en reposo, para que los sólidos que poseen se separen y se dirijan al fondo. La mayor parte de las técnicas de sedimentación se fundamentan en la acción de la gravedad.

Filtración: Es un proceso en el cual las partículas sólidas que se encuentran en un fluido líquido o también gaseoso se separan mediante un medio filtrante, o filtro, que permite el paso del fluido, pero retiene las partículas sólidas. Unas veces interesa recoger el fluido, las partículas sólidas y, en algunos casos, ambas cosas.

El arte de la filtración era ya conocido por el hombre primitivo que obtenía agua clara de un manantial turbio haciendo un agujero en la arena de la orilla a profundidad mayor que el nivel del agua. El agujero se llenaba de agua clara filtrada por la arena. El mismo procedimiento, perfeccionado y a gran escala, ha sido usado durante más de cien años para clarificar el agua de  las ciudades. 

2.1.6.1. USOS POTENCIALES Y SUBPRODUCTOS

 La transformación del producto, en cualquiera de sus opciones, viene a solucionar algunas de las limitaciones actuales, dando como resultado el aprovechamiento integral, la reducción del riesgo de pérdida por la estacionalidad del producto y la incorporación de valor agregado.

Entre las opciones agroindustriales de la tuna se encuentran:

- Queso de tuna, mermelada, vino y harina de tuna, así como néctar, fruto en almíbar y tunas cristalizadas.

- Obtención de fructuosa y otros azúcares como la glucosa y el galactamato, al igual que la extracción de ácido ascórbico y pectina.

- Extracción de aceite de la semilla de tuna. Se ha calculado una producción hasta de 16 kg de aceite por hectárea de tuna tapona, dicho aceite es de buena calidad y comestible; sin embargo, sólo es económicamente factible si forma parte de un proyecto integrado donde se considere la industrialización de cáscara y pulpa de tuna.

- Aprovechamiento de las cáscaras como parte de alimentos para ganado.

- Obtención de colorante a partir de la pulpa de las tunas rojas como la tuna tapona (O. robusta), pero principalmente la cardona (O. streptacantha), de las cuales se ha extraído en forma experimental, un colorante natural del tipo de las batacianinas, el cual puede ser usado en alimentos, medicinas y cosméticos.

Las pencas provenientes de las podas del nopal tunero se utilizan como forraje para alimentar al ganado en épocas de sequía y en el invierno, aunque no cumple con una dieta completa, suple en gran medida el agua que los animales necesitan. Asimismo, pueden ser utilizadas para el cultivo de la grana-cochinilla, a fin de obtener subproductos tales como colorantes "carmín", laca y ácido carmínico. Los renuevos del nopal (nopalitos) se emplean como alimento, preparados en variados platillos.

A lo anterior se suman otros procesos para la transformación del nopal, tales como: elaboración de champú, crema y jabón; obtención de fibra deshidratada, jugo de nopal con propiedades hipoglucemiantes y extracción de mucílago de nopal, al cual se pretende darle diversos usos (emulsificante, lubricante para perforaciones, adherente en pinturas, recubridor, cosméticos, etc.).

Existe la necesidad de considerar que la planta de nopal ofrece bondades que se deben tener presentes al tratar de darle un uso integral.

- Evitar la erosión del terreno y el arrastre de materiales que azolvan presas y obras hidráulicas.

- Reforestar zonas en vías de desertificación

- Rehabilitar agostaderos

- Fijar dunas

- Puede ser usada como forrajee para el ganado

- Propiedades medicinales

2.2. MARCO CONCEPTUAL

El proyecto de Utilización del mucilago de nopal (Opuntia Ficus) para purificación del agua, destinado al consumo de animales el barrio el Vergel, está vinculado con las diferentes asignaturas así como Matemáticas, Física y Química.

2.2.1. Matemáticas

La asignatura de Matemáticas esta en este proyecto al tomar los datos cualitativos y cuantitativos para realizar las tabulaciones de los resultados obtenidos y la comparación de los mismos.

TABLA 3.- ¿Usted utiliza el agua de la acequia para regar sus cultivos?

OPCION	CANTIDAD	PORCENTAJE
SI	23	77%
NO	2	6%
A VECES	5	5%
TOTAL	30	100%

ELABORADO POR GRUPO DE PIS

ELABORADO POR EL GRUPO DE PIS

2.2.2. Física       

Este proyecto se relaciona con la física ya que esta se encarga de la naturaleza desde una escala muy grande (todo el universo) hasta una escala muy pequeña (partículas subatómicas). Todos los fenómenos naturales (o producto de la acción del hombre) que son medibles poseen un comportamiento que responde a los principios fundamentales estudiados por la física.

La Sedimentación es un proceso que consiste  en dejar el agua de un contenedor en reposo, para que los sólidos que poseen se separen y se dirijan al fondo. La mayor parte de las técnicas de sedimentación se fundamentan en la acción de la gravedad.

2.2.3. Química

Este proyecto está vinculado con la asignatura de Química por los procesos que intervienen en la potabilización de agua como son: coagulación, floculación, sedimentación, filtración y desinfección.

Coagulación: Es un proceso que permite incrementar la tendencia de partículas de agregarse unas a otras para formar partículas mayores y así precipitar rápidamente.

Floculación: Consiste en la agitación de la masa coagulada que sirve para permitir el crecimiento y aglomeración de los fóculos recién formados, con la finalidad de aumentar el tamaño y peso necesario para sedimentar con facilidad.

Sedimentación: Consiste en dejar el agua de un contenedor en reposo, para que los sólidos que poseen se separen y se dirijan al fondo. La mayor parte de las técnicas de sedimentación se fundamentan en la acción de la gravedad.

Filtración: Es un proceso en el cual partículas sólidas que se encuentran en un fluido líquido o también gaseoso se separan mediante un medio filtrante, o filtro, que permite el paso del fluido a su través, pero retiene las partículas sólidas.

Desinfección: La desinfección del agua significa la extracción, desactivación o eliminación de los microorganismos patógenos que existen en ella.

CAPÍTULO III

PROPUESTA DEL PROYECTO

3.1 PROPUESTA

Debido a que en el barrio el Vergel utilizan el agua contaminada  del Rio Chambo para dar de beber a sus animales  se ha propuesto realizar la purificación del agua mediante la utilización del mucilago del nopal Opuntia Ficus.

3.2 MATERIALES Y METODOS

3.2.1 MATERIALES

3.2.1.1 Material Biológico

·         Hojas de Nopal (Opuntia Ficus)

·         Muestras del rio Chambo-zona El Vergel-Chambo

3.2.1.2 Material de Laboratorio

·         Envase de vidrio de 1000 ml

·         Cuchillo

·         Guates de látex

·         Vasos de Precipitado de 1000 y 500 ml

·         Agitador de vidrio

·         Lámpara de alcohol

·         Trípode

·         Malla metálica

3.2.1.3 Material Reactivo

·         Alcohol Industrial

3.3 METODOLOGÍA

3.3.1 Obtención de muestras del Río  Chambo sector El Vergel

Se tomaron muestras de tipo compuesto del sector El Vergel-Chambo, las mismas que fueron recolectas en envases separados, dependiendo el tipo de análisis. Para el análisis microbiológico del agua se tomaron dos envases microbiológicos de 30 ml y para el análisis físico-químico se tomó la muestra en una botella esterilizada de 1000 ml, hasta ser llevadas al laboratorio para que posteriormente sean analizadas.

3.3.2 Proceso para purificar un litro de agua contaminada

1.    Quitamos la corteza de las hojas de nopal con un cuchillo.

2.    Cortamos en tozos pequeños al mucilago.

3.    .En un recipiente agregamos 30 ml de agua y ponemos a hervir.

4.    Posteriormente colocamos los trozos de mucilago en el agua hirviendo.

5.    Dejamos hervir por 5 minutos.

6.    Después cernimos el mucilago por la malla metálica.

7.    Finalmente los 40 ml de baba de cactus ponemos en el agua a purificar y dejamos reposar por 24 horas.

CAPITULO IV

CONCLUSIONES, RESULTADOS Y BIBLIOGRAFIA

4.1 CONCLUSIONES

Podemos deducir que el agua contaminada al colocar el mucilago de nopal se reduce en los siguientes parámetros:

4.1.1 EXÁMEN FISICO QUIMICO DE AGUA

                                                     

DETERMINACIÓN	RESULTADO ANTES	RESULTADO DESPUÉS
Color	1400	89
pH	4.94	8.44
Conductividad	1820	620
Turbiedad	142	12.9
Sólidos totales	6400	400
Sólidos disueltos	970	322

Tabla 11.-  resultados del examen físico químico

4.1.2. EXÁMEN MICROBIOLÓGICO DE AGUA

PARÁMETROS	RESULTADO ANTES	RESULTADO DESPUÉS
Coliformes totales	2215x10^3	987x10^3
Recuento de E.Coli	1011x10^3	581x10^3
Staphylococcus	630	220
Salmonella	Ausencia	Ausencia

Tabla 11.-  resultados del examen microbiológico

4.2 RECOMENDACIONES

Ø  Es necesario identificar el tipo de cactus adecuado ya que existe dos de ellos por lo cual vamos a utilizar el Opuntia Ficus.

Ø  El mucilago debe ser picado en trozos  pequeños.

Ø  Hay que tener cuidado al recoger las muestras.

Ø  Tener cuidado al recoger el cactus ya que tiene espinos.

Ø  Lavar con abundante agua  las hojas de cactus.

Ø  El mucilago no debe estar en contacto de otra superficie.

Ø  La malla tiene  que tener una abertura de tres milímetros.

4.3 BIBLIOGRAFIA

·         ALMENDÁREZ, Nabyarina 2000. “Comprobación de la efectividad del polímero natural”. El Nuevo Diario. Managua, 13 de agosto. Se encuentra en: http://archivo.elnuevodiario.com.ni/2000/agosto/13-agosto-2000/variedades/variedades2.html

·         AUTORIDAD NACIONAL DEL AGUA (ANA) 2008. Evaluación de resultados de cuenca Chili-Arequipa 2004-2008. Se encuentra en: http://www.ana.gob.pe:8092/media/12282/antecedentes_monitoreo_calidad_agua_2004-2008.pdf

·         MINISTERIO DEL AMBIENTE DEL PERÚ 2008. Decreto Supremo N° 002-2008-MINAM. 31 de julio.

·         SOCIEDAD DEGRÉMONT 1979. Manual técnico del agua. Cuarta edición. Bilbao: Degrémont.

·         2001. “Coagulación y floculación de contaminantes del agua”. Revista Electrónica Ciencia Abierta. Santiago. Volumen 15. Se encuentra en:  https://bb.cec.uchile.cl/revista/15/articulos/pdf/edu4.pdf

CAPITULO V

ANEXOS

5.1 FICHA DE PROBACION DEL PIS

5.2 MODELO DE LA ENCUESTA

La presente encuesta tiene por objetivo utilizar el mucilago del nopal (opuntia ficus) para la purificar el agua de la acequia que pasa por su barrio por la tanto solicitamos de la manera más comedida a la personas que tomen la seriedad correspondiente.

1.- ¿EN SU BARRIO EXISTEN PLANTAS DE CACTUS?

            SI 

            NO

2.- ¿USTED TIENE DIFICULTAD EN CONCEGUIR AGUA LIMPIA PARA REGAR SUS CULTIVOS?

            SI       

            NO

3.- ¿USTED UTILIZA EL AGUA DE LA ACEQUIA PARA REGAR SUS CULTIVOS?

            SI           

            NO

            AVECES

4.- ¿CON QUE FRECUENCIA UTILIZA EL AGUA DE LA ACEQUIA?

            SIEMPRE

            AVECES

            NUNCA

5.- ¿USTED HA ESCUCHADO QUE SE PUEDE PURIFICAR EL AGUA A BASE DEL MUCILAGO DEL CACTUS?

            SI

            NO

6.- ¿LE GUSTARIA QUE ESTE PROCESO DE PURIFICACION SEA APLICADA EN SU BARRIO?

            SI

            NO

7.- ¿UTILIZARÌA EL AGUA PURIFICADA CON EL MUCILAGO DEL CACTUS PARA DAR DE BEBER A SUS AMINALES?

            SI

            NO

8.-PIENSA USTED QUE ESTE PROYECTO ES INNOVADOR.

            SI

            NO

9.- LE GUSTARÌA APRENDER ESTE METODO.

            SI

            NO

10.- ¿ESTARÌA USTED DISPUESTO A INVERTIR ($20), PARA IMPLIMENTAR ESTE PROYECTO EN SU HOGAR?

             SI

            NO

¡GRACIAS POR SU COLABORACIÓN!

5.3 RESULTADOS DE LAS ENCUESTAS

TABLA 1.- ¿En su barrio existen plantas de cactus?

OPCION	CANTIDAD	PORCENTAJE
SI	17	57%
NO	13	43%
TOTAL	30	100%

ELABORADO POR GRUPO DE PIS

 

 

      ELABORADO POR GRUPO DE PIS

GRÁFICA 1: el 57%, representa a las personas que han dicho que existen plantas de cactus en su comunidad; el 43%, representa a las personas que han dicho que no existen plantas de cactus en su sector.

TABLA 2.- ¿Usted tiene dificultad en conseguir agua limpia para regar sus cultivos?

ELABORADO POR EL GRUPO DE PIS

OPCION	CANTIDAD	PORCENTAJE
SI	21	70%
NO	9	30%
TOTAL	30	100%

ELABORADO POR EL GRUPO DE PIS

GRÁFICA 2: el 70%, representa a las personas que tienen dificultad en conseguir agua limpia para regar los cultivos; el 30% representa a las personas que no tienen dificultad de conseguir agua limpia.

TABLA 3.- ¿Usted utiliza el agua de la acequia para regar sus cultivos?

OPCION	CANTIDAD	PORCENTAJE
SI	23	77%
NO	2	6%
A VECES	5	5%
TOTAL	30	100%

ELABORADO POR GRUPO DE PIS

ELABORADO POR EL GRUPO DE PIS

GRÁFICA 3: el 77%, representa a las personas que si utilizan el agua de la acequia para regar los cultivos; el 17%, representa a las personas que a veces utilizan el agua de la acequia para regar sus cultivos; el 6%, representa a las personas que no utilizan el agua de la acequia para regar sus cultivos.

TABLA 4.- ¿Con que frecuencia utiliza el agua de la acequia?

OPCIÓN	CANTIDAD	PORCENTAJE
SIEMPRE	11	37%
A VECES	18	60%
NUNCA	1	3%
TOTAL	30	100%

ELABORADO POR GRUPO DE PIS

ELABORADO POR GRUPO DE PIS

GRÁFICA 4: el 37%, representa a las personas que usan frecuentemente el agua de la acequia; el 60%, representa a las personas que usan rara vez el agua de la acequia; el 3%, representa a las personas que nunca usan el agua de la acequia.

TABLA 5.- ¿Usted ha escuchado que se puede purificar el agua a base del mucilago del cactus?

OPCIÓN	CANTIDAD	PORCENTAJE
SI	5	17%
NO	25	83%
TOTAL	30	100%

ELABORADO POR EL GRUPO DE PIS

ELABORADO POR EL GRUPO DE PIS

GRÁFICA 5: el 83%, representa a las personas que no han escuchado que se puede purificar el agua con el mucilago del cactus; el 17%, representa a las personas que si han escuchado hablar de la purificación del agua con el mucilago del cactus.

TABLA 6.- ¿Le gustaría que este proceso de purificación sea aplicada en su barrio?

OPCIÓN	CANTIDAD	PORCENTAJE
SI	30	100%
NO	0	0%
TOTAL	30	100%

ELABORADO POR EL GRUPO DE PIS.

ELABORADO  POR EL GRUPO DE PIS

GRÁFICA 6: el 100%, representa a las personas que si les gustaría que este proceso se aplique en su barrio.

TABLA 7.- ¿Utilizaría el agua purificada con el mucilago de del cactus para dar de beber a sus animales?

OPCIÓN	CANTIDAD	PORCENTAJE
SI	26	87%
NO	4	13%
TOTAL	30	100%

ELABORADO POR EL GRUPO DE PIS

ELABORADO POR GRUPO DE PIS.

GRÁFICA 7: el 87%, representa a las personas que si utilizarían el agua purificada con el mucilago de cactus para dar de beber a sus animales; el 13%, representa a las personas que no utilizarían el agua purificada con el mucilago de cactus para dar de beber a sus animales.

TABLA 8.- ¿Piensa usted que este proyecto es innovador?

OPCIÓN	CANTIDAD	PORCENTAJE
SI	28	93%
NO	2	7%
TOTAL	30	100%

ELABORADO POR EL GRUPO DE PIS

ELABORADO POR EL GRUPO DE PIS

  

GRÁFICA 8: el 93%, representa a las personas piensan que este proyecto es innovador; el 7%, representa a las personas que piensan que este proyecto no es innovador.

TABLA 9.- ¿Le gustaría aprender este método?

OPCIÓN	CANTIDAD	PORCENTAJE
SI	28	93%
NO	2	7%
TOTAL	30	100%

ELABORADO POR EL GRUPO DE PIS

ELABORADO POR EL GRUPO DE PIS

GRÁFICA 9: el 83%, representa a las personas que les gustaría aprender el método de purificación de agua con el mucilago de cactus; el 7%, representa a las personas que no les gustaría aprender este método de purificación del agua.

TABLA 10.- ¿Estaría dispuesto a invertir (20$), para implementar este proyecto en su hogar?

OPCIÓN	CANTIDAD	PORCENTAJE
SI	24	93%
NO	6	7%
TOTAL	30	100%

ELABORADO POR EL GRUPO DE PIS

ELABORADO POR EL GRUPO DE PIS

GRÁFICA 10: el 80%, representa a las personas que estarían dispuestas a invertir entre un valor máximo 20$ para implementar este proyecto en su hogar; el 20%, representa a las personas que no estarían dispuestas a invertir entre un valor máximo de 20$.

5.4 UBV

Tema:

Utilización del mucilago del nopal (Opuntia Ficus) para purificación del agua destinada al consumo de animales del barrio el vergel.

PROCESO DE EXPACION:

Considerar extremos

ASPECTOS POSITIVOS:

·         El mucilago de las plantas de la familia Cactaceae se ha empleado como agente coagulante en el proceso de clarificación del agua.

·         Sus cladodios son ricos en mucilago, conjunto de carbohidratos complejos con gran capacidad de absorber agua y son considerados fuente potencial industrial.

·         La utilización d este coagulante puede ser una alternativa para sustituir o minimizar el uso del sulfato de aluminio.

·         La amplia presencia del nopal, su accesibilidad y su aceptación cultural lo convierte en una alternativa atractiva de material para tecnologías para purificación de agua.

ASPECTOS NEGATIVOS

·         El agua cruda proveniente de ríos, lagos manantiales trae consigo impurezas, gases, polvo y microorganismos los cuales pueden afectar la salud de los seres vivos.

·         Debido a las bacterias virus y paracitos son partículas coloidales que pueden adherirse a otro tipo de materia en suspensión, generando el  aumento de la turbidez.

·         El problema de las bajas temperaturas.

CONSIDERAR VARIABLES:

VARIABLES:                                                                      CARACTERISTICAS:

·         Volumen

·         Temperatura

·         Estado

COSIDERAR  ALTERNATIVAS:

·         Mejorar  la calidad del agua para el consumo de animales mediante este proceso ecológico de purificación.

·         Concientizar los pobladores de la comunidad con charlas para implementar este proyecto.

·         Demostrar la calidad del agua mediante estudios realizados en un laboratorio.

·         Probar el agua ya purificada mediante este proceso y verificar el cambio que ha dejado este proyecto.

CONSIDERAR  CONSECUENCIAS:

·         Cuáles serían las consecuencias de que este proceso no purifique el agua.

POSITIVAS:

No hay aspectos positivos.

NEGATIVOS:

·         No se beneficiarían los habitantes de esa comunidad.

·         Se produciría la muerte de animales.

CONTRACCION DE IDEAS

·         La obtención de agua limpia.