evaluación de la capacidad de remoción de cromo de
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Ingeniería Ambiental y Sanitaria Facultad de Ingeniería
2019
Evaluación de la capacidad de remoción de cromo de Eichhornia Evaluación de la capacidad de remoción de cromo de Eichhornia
crassipes Y Azolla sp. con miras a su aplicación como crassipes Y Azolla sp. con miras a su aplicación como
tratamiento complementario de aguas residuales de la industria tratamiento complementario de aguas residuales de la industria
galvanotécnica galvanotécnica
Susana Margarita del Carmen Ortega Quimbay Universidad de La Salle, Bogotá
Daniela Sánchez Salazar Universidad de La Salle, Bogotá
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Citación recomendada Citación recomendada Ortega Quimbay, S. M., & Sánchez Salazar, D. (2019). Evaluación de la capacidad de remoción de cromo de Eichhornia crassipes Y Azolla sp. con miras a su aplicación como tratamiento complementario de aguas residuales de la industria galvanotécnica. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_ambiental_sanitaria/1137
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EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE REMOCIÓN DE CROMO DE Eichhornia crassipes Y Azolla sp.
CON MIRAS A SU APLICACIÓN COMO TRATAMIENTO COMPLEMENTARIO DE AGUAS RESIDUALES
DE LA INDUSTRIA GALVANOTÉCNICA
SUSANA MARGARITA DEL CARMEN ORTEGA QUIMBAY
DANIELA SÁNCHEZ SALAZAR
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA
BOGOTÁ D.C. 2019
2
EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE REMOCIÓN DE CROMO DE Eichhornia crassipes Y Azolla sp.
CON MIRAS A SU APLICACIÓN COMO TRATAMIENTO COMPLEMENTARIO DE AGUAS RESIDUALES
DE LA INDUSTRIA GALVANOTÉCNICA
SUSANA MARGARITA DEL CARMEN ORTEGA QUIMBAY
DANIELA SÁNCHEZ SALAZAR
Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Ambiental y Sanitario
Director
OSCAR ARTURO GERENA ROJAS
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA
BOGOTÁ D.C. 2019
3
Nota de aceptación:
Firma del director
Firma del jurado
Firma del jurado
Bogotá D.C., Julio 2019
4
DEDICATORIA
Quiero dedicar esta tesis a Dios porque me ha dado la fuerza y el empeño necesario para llegar al lugar donde estoy, porque aun cuando no lo he reconocido, ha sido él quién me ha ayudado a
levantarme; a la virgen María, porque no ha dejado de cubrirme con su manto y siempre me ha escuchado.
A mis padres, porque siempre han sido un modelo para mí, y me han demostrado que el
esfuerzo trae su recompensa; en especial a mi querida madre, Mónica Salazar porque este nuevo logro es fruto de su esfuerzo y sacrificio por tantos años.
A mis tíos, porque siempre que lo he necesitado han tenido un sabio consejo y palabras de
apoyo reconfortantes; en especial a mi tía Lizeth Salazar, porque me ha dado un ejemplo sin igual de esfuerzo y dedicación.
Finalmente, pero no menos importante, a mi abuelita Flor Ligia porque ha sido una segunda
madre para mí y siempre me ha dado apoyo y amor incondicional.
Daniela Sánchez Salazar
La vida en muchas ocasiones parece ser un camino que no tiene una dirección estable, de esta forma llegamos a conocer personas y lugares donde a primera impresión no vamos a
durar mucho tiempo, pero con el pasar del mismo terminan siendo cimientos fundamentales en nuestra formación personal y profesional, por esta razón y al llegar a
este momento de mi vida donde se lleva la vista hacia atrás, quiero agradecerle a mi madre Adriana Quimbay, por ser una constante en mi vida, ser la persona que siempre está
dispuesta a guiarme con sus consejos y su sabiduría acompañándome y dándome fuerzas para seguir adelante, a mi familia por darme su apoyo incondicional, a mis amigos en
especial a mi compañera de tesis Daniela Sánchez por su paciencia, compañía y consejos que hicieron posible la realización de este trabajo tan importante en nuestras vidas. Quiero
dedicarle esta tesis también a la Universidad de La Salle como institución y a todo el plantel educativo incluyendo secretarias, docentes y personal general por ser aquellos que
me formaron hasta este punto del camino, en especial al profesor Oscar Gerena por confiar en nosotras y nuestro trabajo. Por último, pero no menos importante, quiero
dedicar esta tesis a Dios quien bajo su mando nos conduce a donde, aunque no lo creamos ni planeemos, debemos estar.
Susana Margarita del Carmen Ortega Quimbay
5
AGRADECIMIENTOS
Quiero agradecer a todos los docentes de la Universidad de la Salle con los cuales tuve la
oportunidad de tomar clase, ya que, de una u otra manera sus ideas, opiniones o consejos, han
contribuido en mi formación y me permitirán forjarme un camino con mi profesión;
especialmente quiero agradecer al profesor Oscar Arturo Gerena, por brindarnos la asesoría y
el apoyo para llevar a cabo este proyecto.
Mi más sincero y profundo agradecimiento a mi compañera y amiga Susana Margarita
Ortega, porque ha tenido la paciencia necesaria para trabajar conmigo, porque me ha sabido
corregir y porque siempre ha dado lo mejor de sí para llegar al punto en el que estamos hoy.
Daniela Sánchez Salazar
En esta etapa de la vida quiero agradecer a Dios por guiarme y conducirme hasta este momento que
tanto he añorado desde que inicie mi carrera universitaria, con especial aprecio quiero agradecer
también al profesor Oscar Gerena quien fue el tutor y mano derecha para el desarrollo de este
trabajo de grado, a la Universidad de La Salle por brindarme los conocimientos iniciales que
serán los pilares de mi vida profesional, a mi compañera de tesis Daniela Sánchez por su paciencia,
compañía y apoyo constante durante toda mi carrera universitaria, a Adriana Quimbay por ser
parte fundamental en mi vida y ser la persona que sin importar las circunstancias se ha mantenido
a mi lado con su amor, paciencia y dedicación que solo una madre puede ofrecer, a Juan Carlos
Boada por ser una persona inesperada en mi vida pero que siempre me hace ver con su experiencia
y conocimientos que de los errores se aprende y que lo importante no es la caída ni los golpes sino
saber levantarse nuevamente y seguir adelante, a mi familia y amigos quienes con su paciencia y
comprensión me han soportado en los momentos más difíciles de esta carrera, de manera especial a
Martha Quimbay por ser una guía en los ámbitos personales, Ulises Ortega, mi padre, quien a
pesar de la distancia me muestra su apoyo moral y Daniela Alfonso por ser mi amiga de toda la
vida y sin importar los rumbos que da la vida, permanecer a mi lado. A estas y las demás personas
que pudieran escaparse de este mensaje y han significado en mi vida un aporte para la realización de
este trabajo, gracias mil.
Susana Margarita del Carmen Ortega Quimbay
6
TABLA DE CONTENIDO
DEDICATORIA -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4
AGRADECIMIENTOS ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 5
RESUMEN ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 13
INTRODUCCIÓN ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14
OBJETIVOS ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 16
Objetivo general ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 16
Objetivos específicos ------------------------------------------------------------------------------------------------ 16
GLOSARIO ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 17
MARCO DE REFERENCIA ----------------------------------------------------------------------------------------------- 19
Marco teórico --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 19
Fitorremediación -------------------------------------------------------------------------------------------------- 19
Fitoextracción e hiperacumulación --------------------------------------------------------------------------- 19
Rizofiltración ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 20
Eichhornia crassipes ---------------------------------------------------------------------------------------------- 20
Azolla sp. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 22
Azolla sp. y Eichhornia crassipes como especies remediadoras --------------------------------------- 23
Metales pesados en el agua ------------------------------------------------------------------------------------ 25
Cromo ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 26
Cromo hexavalente ----------------------------------------------------------------------------------------------- 27
Industria galvanotécnica ---------------------------------------------------------------------------------------- 28
Cifras de la industria en el país -------------------------------------------------------------------------------- 28
Vertimientos de la industria ------------------------------------------------------------------------------------ 29
Nivel máximo permisible de cromo en el agua según normativa ------------------------------------- 30
Tratamiento de agua complementario ---------------------------------------------------------------------- 31
MARCO LEGAL -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 32
METODOLOGÍA----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 33
Fase 1. Definición de condiciones para el cultivo. ------------------------------------------------------------ 34
Lugar de estudio --------------------------------------------------------------------------------------------------- 34
Periodo de transición -------------------------------------------------------------------------------------------- 36
Fase 2. Diseño experimental. -------------------------------------------------------------------------------------- 38
Preparación de las disoluciones de cromo ------------------------------------------------------------------ 38
7
Fase 3. Mediciones. -------------------------------------------------------------------------------------------------- 39
Fase 4. Análisis de resultados. ------------------------------------------------------------------------------------ 39
EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE REMOCIÓN DE CROMO ------------------------------------------------- 41
Desarrollo de Eichhornia crassipes durante el estudio ----------------------------------------------------- 41
Desarrollo de Azolla sp. durante el estudio -------------------------------------------------------------------- 41
Registros de pH ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 41
Determinación de concentraciones de cromo en el agua de Eichhornia crassipes ------------------ 42
Determinación de concentraciones de cromo en el agua de Azolla sp. -------------------------------- 43
Remoción del contaminante por Eichhornia crassipes ------------------------------------------------------ 46
Remoción del contaminante por Azolla sp. -------------------------------------------------------------------- 47
Comparación entre las especies de estudio ------------------------------------------------------------------- 49
Análisis estadístico de resultados -------------------------------------------------------------------------------- 49
CONCLUSIONES ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 50
SUGERENCIAS ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 51
BIBLIOGRAFÍA ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 53
ANEXOS -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 56
8
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Caracterización de aguas residuales de la industria de galvanotecnia en general. ............ 30
Tabla 2. Marco normativo ................................................................................................................. 32
Tabla 3. Condiciones del cultivo. ....................................................................................................... 34
Tabla 4. Medición de pH diaria promedio ......................................................................................... 42
Tabla 5. Concentraciones reportadas de Eichhornia crassipes ......................................................... 42
Tabla 6. Concentraciones reportadas de Azolla sp. .......................................................................... 43
Tabla 7. Concentraciones promedio de las especies de estudio. ..................................................... 44
Tabla 8. Remoción promedio diaria por Eichhornia crassipes. ......................................................... 46
Tabla 9. Remoción promedio diaria por Azolla sp. ........................................................................... 48
9
LISTA DE DIAGRAMAS
Diagrama 1. Estructuración del proyecto. ........................................................................................ 33
10
LISTA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1. Eichhornia crassipes y sus partes. ............................................................................... 21
Ilustración 2. Azolla sp. y sus partes. ................................................................................................. 22
Ilustración 3. Contenedor para Eichhornia crassipes. ....................................................................... 35
Ilustración 4. Contenedor para Azolla sp. ......................................................................................... 35
Ilustración 5. Distribución de los contenedores en el lugar de estudio. ........................................... 36
Ilustración 6. Inicio periodo de transición. ........................................................................................ 37
11
LISTA DE GRÁFICAS
Gráfica 1. Concentraciones promedio reportadas de Eichhornia crassipes ..................................... 44
Gráfica 2. Concentraciones reportadas de Azolla sp. ....................................................................... 45
Gráfica 3. Remoción promedio diaria por Eichhornia crassipes. ...................................................... 46
Gráfica 4. Remoción promedio diaria por Azolla sp. ......................................................................... 47
12
LISTA DE ECUACIONES
Ecuación 1. Remoción promedio diaria ........................................................................................... 39
Ecuación 2. Porcentaje de remoción ................................................................................................. 39
13
RESUMEN
La presencia de metales pesados como el cromo en los vertimientos industriales, es una de las
causas del deterioro de los cuerpos de agua. Industrias como la galvanotecnia, hacen uso de cromo
y sus compuestos derivados en la mayoría de sus procesos, los cuales terminan en sus vertimientos,
y por lo que se convierten en una de las fuentes de este contaminante. Los costos de tratamiento
para estos vertimientos son muy altos, por lo que se ve la necesidad de encontrar una herramienta
que no solo reduzca dichos costos, sino que sea de fácil aplicación y replicabilidad. Debido a esto,
este estudio se propone evaluar la capacidad de remoción de cromo de Eichhornia crassipes y Azolla
sp., con el fin de aplicarlas como tratamiento complementario en aguas residuales de la industria
galvanotécnica; esto se logró mediante la exposición de las especies a concentraciones de cromo
representativas de los vertimientos de la industria de 40 y 70 mg/L, durante un periodo de diez días.
Para esto, se mantuvieron bajo estudio cuatro individuos de Eichhornia crassipes, y cuatro
individuos de Azolla sp., los cuales fueron expuestos a dichas concentraciones, de forma individual;
se realizó la determinación de concentraciones de cromo mediante el método espectrofotométrico
por colorimetría propuesto por Standard Methods ®. Los datos medidos permitieron hacer un
análisis de los niveles de remoción alcanzados y sus correspondientes porcentajes; tras lo cual se
encontró que, la mayor cantidad de remoción de cromo se logró durante los primeros tres días para
ambas especies, con porcentajes mayores al 50% durante este periodo, y alcanzando el 80% por
parte de Eichhornia crassipes, y el 63% por parte de Azolla sp. tras los diez días. Así mismo,
Eichhornia crassipes pudo generar nuevo material vegetal aún habiendo absorbido grandes
porciones del contaminante, mientras que Azolla sp. se vio gravemente afectada por su toxicidad,
lo que causo el desprendimiento de sus raíces hacia el tercer día, causando la muerte de esta. El
estudio realizado permite concluir que se obtienen buenos niveles de remoción de cromo por parte
de ambas especies de estudio, sin embargo, la que presenta mayor utilidad para tal fin, es Eichhornia
crassipes, dado la alta tolerancia a la toxicidad del metal que manifestó al ser capaz de continuar
con su ciclo natural. Las condiciones del estudio presentaron buenos resultados por lo que se
considera que las plantas pueden ser evaluadas como herramientas fitodepuradoras en otros
ambientes.
14
INTRODUCCIÓN
La presente investigación se centró en la capacidad de remoción de metales pesados disueltos
en agua que muestran la Eichhornia crassipes y la Azolla sp., en particular se examinó la remoción
de cromo; esto, debido a la reconocida problemática del alto contenido de este elemento metálico
en los vertimientos industriales, específicamente de la galvanotecnia, donde compuestos de este
metal son usados en gran medida. Estas especies fueron seleccionadas por su gran capacidad de
adaptación al medio, y de extracción de cromo, entre otros metales; además, su ciclo de vida con
características perennes y de rápida reproducción, las hace ser muy útiles, pues se conciben como
individuos de fácil obtención y mantenimiento. La contemplación de estas especies permite evaluar
su aplicación como herramientas biorremediadoras, para la recuperación de cuerpos acuáticos
afectados.
Esta investigación surge a partir del interés por proponer una solución a la problemática de la
contaminación de los cuerpos de agua por la presencia de metales pesados como el cromo, pues
este repercute en grandes medidas al ecosistema y al ambiente en general, siendo capaz de llegar
a afectar a animales, e incluso el ser humano, ya que, el cromo y sus derivados, al ser metales
pesados resultan ser altamente tóxicos, y han llegado a causar gran disminución de especies de
fauna en los cuerpos de agua contaminados con este metal, al igual que, ha sido causa de
enfermedades graves en seres humanos por su presencia en el torrente sanguíneo, como cáncer de
páncreas, e incluso la muerte.
El desarrollo de este proyecto consta de la realización de pruebas fisicoquímicas al medio acuático
de crecimiento de las especies de estudio, para determinar los niveles de concentración de la
sustancia de interés, el cromo. Estas pruebas fueron realizadas durante un periodo de tiempo que
permitió obtener datos suficientes para determinar el ciclo de vida útil de las especies, pero no el
suficiente para el procesamiento de estos en herramientas estadísticas como Minitab y el diagrama
de Pareto, esto con el fin de realizar un mayor análisis de los resultados. Dicho análisis permitió la
formulación de conclusiones y sugerencias con respecto a la capacidad de remoción de las especies.
Todo esto fue formulado y ejecutado con el propósito de evaluar la capacidad de remoción de cromo
de Eichhornia crassipes y Azolla sp. con miras a su aplicación como tratamiento complementario de
aguas residuales de la industria galvanotécnica.
15
El contenido de este trabajo inicia con la presentación de los objetivos que permitieron cumplir con
el propósito general de la investigación; seguido de estos, se encuentra el ámbito teórico y legal,
que dan soporte a la formulación y el desarrollo del proyecto. Posteriormente, se muestra la
metodología bajo la cual fue desarrollada la investigación, y se continua con la presentación del
análisis realizado a las especies de estudio, y los resultados obtenidos tras la toma de datos, su
procesamiento y análisis. Se finaliza con las conclusiones y sugerencias planteadas con respecto a
los análisis realizados, la capacidad de remoción de cromo de las especies de estudio, y su posible
aplicación como técnica fitorremediadora.
16
OBJETIVOS
Objetivo general
Evaluar la capacidad de remoción de cromo de Eichhornia crassipes y Azolla sp. con miras a su
aplicación como tratamiento complementario de aguas residuales de la industria galvanotécnica.
Objetivos específicos
Establecer las condiciones experimentales del estudio (concentración, pH, nutrientes).
Implementar un método analítico para determinar la concentración de cromo en los
ensayos.
Construir un diseño experimental para la planeación de los ensayos.
Analizar los resultados a la luz de las herramientas estadísticas propuestas.
17
GLOSARIO
A continuación, se presenta el listado de términos relevantes para el desarrollo de la investigación,
con el fin de aclarar su definición para mejor comprensión de los temas tratados en este documento.
Aclimatación: se entiende por aclimatación al proceso donde un organismo consigue
acostumbrarse a alteraciones o modificaciones del medio donde se encuentra; se trata de un
periodo de tiempo, con durabilidad variable, donde el organismo pasa por cambios en su
morfología, bioquímica o comportamiento, llegando finalmente al ajuste a las nuevas condiciones
del entorno. (RAE, 2001)
Agua residual: es aquella agua que proviene de viviendas, poblaciones o zonas industriales
realizados por el ser humano, que se convierte en un residuo o desecho. Está compuesta de
sustancias de origen natural o artificial, que pueden ser potencialmente dañinas para la salud y el
medio ambiente. (RAE, 2001)
Condiciones: circunstancias que afectan a un proceso o al estado de una persona o cosa. (RAE, 2001)
Especie: se define como especie, cada uno de los grupos en que se dividen los géneros y que se
componen de individuos que, además de los caracteres genéricos tienen en común otros caracteres
por los cuales se asemejan entre sí y se distinguen de los de las demás especies. Se entiende
entonces que existen grandes familias con características en común, pero a nivel más detallado se
establecen las especies como un grupo más reducido de los individuos que los conforman. (RAE,
2001)
Individuo: cada ser organizado, sea animal o vegetal, respecto de la especie a que pertenece. (RAE,
2001)
Lechos: se entiende por lecho, a la capa o porción del material o medio donde se ubican o depositan
las especies o individuos objeto de las pruebas a realizar. El lecho entonces puede estar constituido
por líquido o por materia orgánica con algunas características especiales, que determinarán el
desarrollo de las especies. (WordReference, s.f.)
Lecho de transición: corresponde al lecho donde se ubican las especies para las pruebas, con el fin
de que se logre la aclimatación de los individuos a las nuevas condiciones; estos lechos se conforman
con una proporción específica de las condiciones nuevas y las condiciones de los medios originarios
de donde se tomó la muestra del individuo.
18
Fitoextracción: consiste en la captación de iones de metales presentes en el agua o suelo, por las
raíces de las plantas y su posterior acumulación en tallos y hojas. (Dean Carter Binational Center for
Health Sciences, s.f.)
Fitorremediación: es uno de los métodos existentes para recuperar el equilibrio del agua o el suelo
mediante la siembra controlada de plantas, las cuales según su especie y mediante sus procesos
bioquímicos, son capaces de remover o reducir los niveles de algún tipo de contaminante mediante
la acumulación, volatilización, degradación, absorción o adsorción del compuesto. (Acevedo,
Delgadillo, González, Prieto, & Villagómez, 2011)
Hiperacumulación: es la atípica capacidad que poseen determinadas especies de flora, que les
permite la alta acumulación de elementos traza y/o compuestos químicos presentes en el medio
donde se desarrollan estas especies. Esta cualidad les permite ser altamente reconocidas y usadas
en procesos de remediación para agua y suelos. (Barceló, Llugany, Poschnrieder, & Tolrá, 2007)
Metales pesados: se llaman metales pesados a los elementos químicos que se caracterizan por su
densidad, peso atómico o por sus propiedades químicas, en los cuales se incluyen metales en
transición, algunos semimetales, lantánidos y actínidos. Se caracterizan por que comúnmente se
encuentran libres y de forma natural en algunos ecosistemas, con una concentración variable que
según su nivel se puede considerar un problema medioambiental debido a su toxicidad. Los metales
pesados tóxicos más conocidos son el mercurio, el plomo, el cadmio, el arsénico y el cromo en su
forma hexavalente. (Carbotecnia, s.f.)
Perenne: una planta perenne es aquella que se mantiene viva por un largo periodo de tiempo; no
sufre los efectos de las condiciones climáticas, sino que mantiene su pigmentación y follaje durante
dicho periodo. (Merino & Pérez, 2011)
Remoción: para este caso se entiende por remoción a trasladar una cosa de un lugar a otro.
(Diccionario Enciclopédico, 2009)
19
MARCO DE REFERENCIA
Marco teórico
Teniendo en cuenta la necesidad de limitar los temas de consulta para el desarrollo de este trabajo,
a continuación, se presenta la teoría bajo la cual fue ideado y ejecutado el proyecto.
Fitorremediación
La fitorremediación en uno de los métodos más usado para la recuperación del agua y suelos
gravemente afectados y con pérdidas de sus propiedades por medio del uso de plantas. Como lo
citan Agudelo, Macías y Suárez (2005):
La fitorremediación (phyto = planta y remediación= mal por corregir), es un proceso que
utiliza plantas para remover, transferir, estabilizar, concentrar y/o destruir contaminantes
(orgánicos e inorgánicos) en suelos, lodos y sedimentos, y puede aplicarse tanto in situ como
ex situ. Los mecanismos de fitorremediación incluyen la rizodegradación, la fitoextracción,
la fitodegradación y la fitoestabilización. (p.59)
Estos procesos se basan en la acción de las plantas y de los microorganismos presentes en las raíces
que son capaces de capturar y retener los no solo metales pesados, sino contaminantes orgánicos
o inorgánicos que se encuentran en el medio contaminado; a su vez, este medio puede tratarse de
suelo, sedimentos, líquidos e incluso la atmosfera. Esta se encuentra como una medida
económicamente viable para el tratamiento de la contaminación, pues ha representado costos
menores con respecto a otras alternativas de remediación (Mentaberry, 2011). La selección y
aplicación de alguno de los métodos de fitorremediación dependerá del medio (sustrato) a tratar.
Fitoextracción e hiperacumulación
Una de las técnicas más usadas para fitorremediación es la fitoextracción, la cual se basa en el
uso de plantas que poseen la cualidad de ser altamente tolerantes a las concentraciones de metales
pesados contenidos en el medio donde estas crecen; cómo según lo citan Kidd, Becerra, García y
Monterroso (2007), estas plantas se denominan hiperacumuladoras y se consideran así debido a
que:
20
Muchas especies toleran las elevadas concentraciones de metales en el suelo porque
restringen su absorción y/o translocación hacia las hojas, lo que les permite mantener
concentraciones constantes y relativamente bajas en la biomasa aérea
independientemente de la concentración metálica del suelo en un intervalo amplio... Sin
embargo, otras absorben los metales activamente a partir del suelo y los acumulan en
formas no tóxicas en su biomasa aérea. (p.27)
Rizofiltración
La rizofiltración es uno de los procesos de fitorremediación para descontaminar sustrato
líquido, donde la mayoría de las plantas usadas son acuáticas, por lo cual, las raíces de estas no
requieren de estar sujetas a un lecho firme, sino que pueden desarrollarse normalmente sobre la
superficie.
Las plantas usadas para rizofiltración son llamativas y de tamaños variados, por lo que pueden ser
fácilmente usadas en cualquier tipo de efluente que lo requiera; poseen colores llamativos y su
anatomía es agradable, lo que ha facilitado la aceptación de esta técnica por las comunidades
circundantes a los sitios donde se han aplicado. Además de su agradable estética, resulta ser
económicamente viable y tiene una relación costo-beneficio favorable, con respecto a otras técnicas
para tratamiento de sustratos líquidos (Guevara, de la Torre, Villegas & Criollo, 2009). La aplicación
de esta técnica se realiza mediante la aplicación de humedales artificiales, donde son aplicados
conceptos de la hidroponía para el mantenimiento del humedal y de las especies que lo conforman.
Eichhornia crassipes
La Eichhornia crassipes, más conocida como Jacinto de agua, pertenece al reino Plantae, filo
Magnoliophyta, clase Liliopsida, orden Commelinales, familia Pontederoaceae, género Eichhornia.
Es una planta acuática flotante que consiste en brotes individuales unidos a un rizoma con un
máximo de diez hojas expandidas dispuestas en espiral y separadas por entrenudos muy cortos,
carecen de tallo aparente y sus hojas presentan una superficie esponjosa notablemente inflada en
forma de globo, las cuales le permiten flotar en el agua. En la parte superior se desarrollan sus flores
de colores lila y violeta muy vistosos, con lóbulo principal de color amarillo, lo que la ha convertido
en una especie ornamental, factor favorecido por su ciclo de vida perenne (Catalogo sobre la
Biodiversidad, s.f.). Como puede observarse en la ilustración 1, tiene un tamaño considerable, que
21
puede llegar a ser de hasta 30 cm al desarrollarse completamente; en su morfología, además de
presentar las llamativas flores ya descritas, posee también hojas de mediano tamaño casi circulares,
que se distribuyen hacia los laterales haciéndola lucir llamativa. Finalmente posee un rizoma y raíces
fibrosas que pueden llegar a tener una extensión considerable.
Ilustración 1. Eichhornia crassipes y sus partes. Modificado de Aquatics.org
Esta es una especie nativa de la cuenca del río Amazonas y de la parte de las llanuras entre Colombia
y Venezuela, se adapta con facilidad en aguas dulces estancadas, tranquilas o de ligero movimiento.
En algunos países se ha visto incluso su desarrollo fija en el sustrato del cuerpo de agua (Catalogo
sobre la Biodiversidad, s.f.). En la ciudad de Bogotá, Colombia ha sido observada en los Parques
Ecológicos Distritales de Humedales (PEDH) de Tibabuyes en las localidades de Suba y Engativá, y
Torca – Guaymaral en las localidades de Suba y Usaquén. (Jardín Botánico de Bogotá, 2018)
Para el desarrollo óptimo que contribuya con el crecimiento de la especie se necesita un medio con
aguas preferiblemente neutra cuyo pH se encuentre entre 6,8 y 7,5 y con temperaturas entre 17 y
28°C, requiere iluminación intensa y alto contenido de principios nutritivos en especial la presencia
de nitrógeno. (EcuRed, 2013)
La Eichhornia crassipes, debido a su llamativa coloración y tras ser considerada ornamental se
distribuyó a lo largo de las regiones tropicales y subtropicales, donde se introdujo deliberadamente
en los jardines botánicos de diversos países; a partir de allí, se propagó rápidamente y se llegó a
22
considerar una planta invasora debido a su gran capacidad de reproducción y adaptación evitando
el crecimiento de otras especies en los lugares que se reproducía. Debido a esta proliferación se
empezó la búsqueda de alternativas que disminuyeran su crecimiento y la controlaran, una de estas
llevó a descubrir la capacidad bioacumuladora de la especie quien hoy es considerada una de las
especies fitorremediadoras de metales pesados más efectivas y que mantiene los humedales
artificiales de tratamiento con una imagen decorativa.
Azolla sp.
La Azolla sp., más conocida como Helecho de agua, pertenece al reino Plantae, filo
Pteridophyta, clase Polypodiopsida, orden Salniniales, familia Azollaceae, género Azolla. Es una
especie acuática flotante con ciclo de vida perenne, perteneciente a la familia de los helechos que
se caracteriza por crecer asociado con una cianobacteria (alga azul-verde). En la ilustración 2 se
puede apreciar como consta de un rizoma principal que se subdivide en rizomas secundarios los
cuales llevan organizadas alternativamente hojas pequeñas, mientras que, en su parte inferior
surgen raíces adventicias no ramificadas que cuelgan hacia abajo en el agua, donde absorben los
nutrientes. Se dispersa mediante la fragmentación de pequeñas hojas que son transportadas por las
corrientes de agua y por los animales. (Catálogo sobre la Biodiversidad, s.f.)
Ilustración 2. Azolla sp. y sus partes.
Modificado de: Wikipedia
23
Originaria del continente americano en su totalidad, se ha expandido por el mundo gracias a su
capacidad de adaptación, en países de Europa, Asia y África se considera una plaga al llegar a cubrir
lagos perjudicando a las plantas endémicas de estos continentes. En la ciudad de Bogotá se
encuentra presente en los Parques Ecológicos Distritales de Humedales Torca – Guaymaral y Techo
(Jardín Botánico de Bogotá, 2018). Para su óptimo crecimiento y desarrollo, la Azolla sp. requiere
temperaturas entre 5 y 28°C, pH entre 5,5 a 8. Con relación a la dureza del agua en la que se
desarrolla el cultivo, prefieren valores intermedios pero los extremos no inhiben su crecimiento, no
requiere nutrientes adicionales.
Este helecho es usado para la acuariofilia por su facilidad de mantenimiento; en épocas de heladas,
debe ubicarse en zonas retiradas de la fuente de iluminación ya que esta puede llegar a quemarla y
dañar el cultivo. Sin embargo, se caracteriza por tener una buena adaptación en diferentes
temperaturas y ambientes, y por su facilidad de reproducción, que es tanto sexual como asexual, ha
llegado a ser considerada como invasora. (Portela, 2018)
Azolla sp. y Eichhornia crassipes como especies remediadoras
Investigaciones previas han demostrado la gran capacidad que tiene tanto el género de
helechos acuáticos Azolla sp., como la especie acuática Eichhornia crassipes, para la remediación de
sustratos líquidos contaminados. Estas han sido aplicadas para remoción de metales pesados como
el plomo, cromo trivalente y cromo hexavalente, mercurio, zinc, entre otros.
Estudios realizados con especies del género Azolla sp. se refieren a su gran capacidad de remoción
de plomo, cromo y cobre; sin embargo, indican que después de transcurrido cierto tiempo de
exposición a los metales, el metal empieza a afectar la fisiología de la planta, causando tanto el
deterioro del material vegetal como el cambio en la pigmentación de este (Roberts, Boylen &
Nierzwicki. Bauer, 2014), (Sela, Garty & Tel-Or, 1989); así mismo, se presentaron afectaciones en
proceso de fotosíntesis, y en el de nutrición mineral, lo que impide también el desarrollo de los
microorganismos rizosféricos, así como el de la planta en general. (Cortes & Florez, 2017), (Roberts
et al, 2014), (Bennicelli, Stepniewska, Banach, Szajnocha & Ostroswki, 2004)
Como es de esperarse, la mayor acumulación de los metales pesados en Azolla sp. (y en otras
especies acumuladoras) se presenta en las raíces, ya que, estas se encuentran sumergidas por
completo en el medio contaminado. Esta absorción se logra gracias a los microorganismos
24
rizosféricos; sin embargo, las capacidades de estos pueden verse inhibidas al pasar el tiempo y con
el aumento en la concentración de metales como el cadmio, níquel, zinc o cromo, al usarse como
herramientas para remediación. (Sela et al, 1989)
Por su parte Eichhornia crassipes también presenta una gran variedad de estudios sobre su
capacidad de remediación. Estudios con esta y otras especies depuradoras, confirman que la
disponibilidad de material vegetal absorbente determinará la remoción efectuada, ya que, a mayor
cantidad de biosorbente disponible, la concentración en el medio se reduce considerablemente.
Como lo muestran estudios referentes a biosorción de cromo por esta especie, realizados por
Kaustubha, Mousam, Meikap, & Biswas (2006) y Benítez, Calero, Peña, & Martin, (2011) la tasa de
remoción es mayor en la etapa inicial de los estudios, ya que, el material vegetal está libre de
cualquier sustancia contaminante, y por ende tiene mayor capacidad de captación de los metales
pesados; a medida que el tiempo transcurre, dicha tasa disminuye hasta alcanzar el punto de
latencia, lo que representa que el material vegetal está saturado, o que se ha inhibido por completo
la actividad de los microorganismos rizosfericos. Conforme la tasa de remoción disminuye, se
empiezan a manifestar las afectaciones en la planta.
Según Benítez P., (2008), Eichhornia crassipes es una de las especies más estudiadas, debido a sus
características depuradoras y facilidad de proliferación. También explica que su capacidad de
remoción se debe a la formación de complejos entre el metal pesado con los aminoácidos presentes
dentro de la célula de la planta una vez absorbidos los metales a través de las raíces, siendo este el
punto donde se presenta la mayor concentración del metal. Además de esto, Benítez P. indica que
la capacidad de remoción no solo es efectiva para el nitrógeno y el fosforo, sino que también incluye
metales pesados como manganeso, cromo, cobre, zinc y plomo, lo que demuestra la gran capacidad
fitodepuradora de la especie; sin embargo, encuentra que, al estar la planta expuesta a varios
contaminantes, la remoción de cromo se ve reemplazada por la de los otros metales, denotando así
que la planta no presenta tendencias de actuar sobre un solo contaminante, y lo que podría
significar un obstáculo u retraso a la hora de su aplicación en sustratos con diferentes tipos de
metales contaminantes.
Pese a la restricción de tiempo de exposición de las especies para lograr una remoción considerable
de los metales pesados, y a las afectaciones sobre el desarrollo de la planta, se encontraron
resultados muy favorables con respecto a la concentración de metales pesados removida y retenida
por ambas especies de plantas, llegando a ser de hasta un 100% de remoción para concentraciones
25
iniciales pequeñas, y hasta de 88% para concentraciones mayores, lo que representa un gran
potencial para la descontaminación de sustratos con un alto contenido de metales. (Kaustubha et
al., 2006)
Metales pesados en el agua
Naturalmente es posible encontrar cierto contenido de metales pesados en la naturaleza, ya
que, en su forma original suelen estar presentes como sedimentos en el suelo, rocas e incluso en
los lechos de los ríos. Así mismo, es normal encontrar ciertos metales en el organismo humano,
como el cinc, el selenio o el cobre, pues son elementos importantes para el metabolismo (Salud y
metales pesados, s.f.). Sin embargo, el riesgo aparece una vez la cantidad de estos metales llega a
niveles muy altos, por lo que los diferentes organismos que estén presentes en el entorno se ven
gravemente dañados por la característica de los metales pesados de ser bioacumulables, lo que hace
que permanezcan en el organismo por altos periodos de tiempo. Los metales pesados también
afectan a la atmosfera, por los múltiples procesos naturales que hacen que estos metales pasen a
ser componentes de esta en forma de micropartículas o en forma gaseosa.
Por sus características especiales, los metales pesados son altamente tóxicos, lo que los hace ser
agentes de especial cuidado, no solo por las repercusiones fisiológicas causadas sobre los seres
humanos, sino también sobre los animales. La interacción cotidiana de las comunidades aledañas
con los cuerpos de agua contaminados por metales pesados es el principal medio por el cual estos
llegan al organismo y causan graves afectaciones. Infecciones respiratorias, problemas sanguíneos
y repercusiones sobre el sistema nervioso central, son tan solo unos ejemplos de los incontables
casos de enfermedades reportadas por estas comunidades, las cuales tienen particular importancia,
pues no solo se están viendo afectados adultos, sino en especial, la población infantil y adolescente.
Dicha exposición, además de representar deterioro en la salud de los pobladores, también significan
incremento en los gastos de tratamientos médicos, afectando tanto la economía del usuario como
la del estado. Así mismo, se genera una disminución en la capacidad productiva, pues el deterioro
de la salud impide a la persona continuar con sus labores cotidianas y laborales. (Contreras,
Mendoza & Gómez, 2004)
26
Para los animales, la situación no se torna mejor, pues se ha comprobado por diferentes medios
como lo son noticias y estudios sobre los individuos, que la bioacumulación de los metales pesados
puede llegar a causar hasta la erradicación de especies en los lugares afectados. Como lo cita
Contreras, et al. (2004):
La disminución de la población de salmones en las aguas del río Bidasoa en España fue
atribuida por Ruiz, Romero y Echeandía, a la composición del sedimento de dicho río, en el
cual fueron encontrados elevados niveles de cadmio, cobre, zinc y cromo. (p.42)
Pero no solo se están afectando especies acuáticas, pues Contreras et al. también describe que “Dey
y Dwivedi encontraron elevados niveles de metales pesados en huevos de gallina en La India”; en
general, se sabe de las afectaciones sobre los animales que, o bien consumen agua de los cuerpos
contaminados, o que se alimentan de peces u otros animales que han estado en contacto con dicho
medio, esto debió a los efectos de bioacumulación, y de la cadena trófica.
Por todo esto, se entiende a la contaminación de los cuerpos de agua como una de las problemáticas
que más afecta al ambiente y a los seres vivos en general, pues la presencia de metales pesados en
el agua no se limita únicamente a este medio, sino que trasciende, y afecta a otros medios, como el
suelo o el aire, y a seres vivos incluyendo animales y seres humanos.
Cromo
El cromo es un elemento químico metálico, de símbolo Cr y de número atómico 24. Es
ampliamente usado para aleaciones anticorrosivas, resistentes al calor y de gran dureza. No se
encuentra de manera elemental en la naturaleza, sino que en su lugar es la cromita el mineral que
lo representa. (Cromo Cr, 2014), (Pérez & Gardey, 2017)
Posee tres estados de oxidación (II), (III), (VI), a partir de los cuales forma diferentes compuestos
con otros elementos, lo que amplía su utilidad para diferentes aplicaciones en la industria. Sin
embargo, son los estados de oxidación (III) Y (VI) los más relevantes para este caso, pues son los que
más se encuentran en el ambiente, suelo y agua, debido a las actividades antropogénicas. Las
fuentes de contaminación por cromo (III) son el acero, las industrias textiles, pintura eléctrica y otras
aplicaciones industriales del Cromo (VI) como los recubrimientos electrolíticos. A partir de estos
usos, la concentración de cromo en el agua aumenta debido a los vertimientos a los cuerpos
acuáticos. (Cromo Cr, 2014)
27
Cromo hexavalente
El cromo hexavalente (Cr+6) es un ión derivado del cromo metálico (Cr), correspondiente a su
estado más tóxico, perjudicial desde el ámbito ambiental, y por ende el de mayor relevancia e
importancia (Pájaro & Díaz, 2012). Los compuestos de cromo hexavalente son ampliamente usados,
como anticorrosivos, en la fabricación de pigmentos, acabados metálicos, cromado, producción de
aceros, procesos de teñido de textiles, entre otros procesos industriales (Instituto Nacional del
cáncer, s.f.), sin embargo, debido a que se considera bioacumulable ha llegado a generar grandes
problemas a nivel de salud ocupacional en estas industrias, ya que, es considerado agente precursor
de cáncer de pulmón, y a nivel ambiental, debido a su toxicidad y las repercusiones que esta
ocasiona.
El cromo hexavalente termina presentándose ampliamente en las aguas residuales, debido a que
los sistemas de alcantarillado no separan aguas residuales domésticas de las industriales, por lo que
pasan a ser aguas residuales mixtas. El cromo hexavalente resulta ser más soluble en las condiciones
ambientales de estas aguas, y se puede presentar en forma de hidrocromatos, cromatos y
dicromatos, dependiendo del pH; este logra precipitarse al entrar en contacto con agentes como
hierro, azufre o materia orgánica, mientras que, en aguas carentes de oxígeno, permanece estable
en su forma disuelta (Ministerio de Ambiente y Recursos Naturales, s.f.). Sin embargo, Azario,
Salvarezza, Ibarra y García (2010) indican que niveles elevados de cromo (VI) pueden superar la
capacidad reductora del ambiente y persistir como contaminante. Al precipitar el cromo (VI) a su
estado trivalente, es posible llegar a eliminarlo por completo del medio, en forma de sedimentos o
floculado, haciendo esta la forma más fácil de deshacerse del contaminante.
Jacobs y Testa (2014) indican que los compuestos de cromo hexavalente presentes en aguas
residuales terminan siendo perjudiciales para el medio ambiente, ya que se filtran en el suelo, y
llegan a aguas subterráneas, o bien, son ampliamente distribuidos por movimiento de los cuerpos
de agua que lo contienen. Por otra parte, al ser un metal pesado, su toxicidad es reconocida debido
a los efectos abrasivos sobre la salud humana y el medio ambiente; al entrar en contacto con el
organismo el cromo hexavalente puede causar problemas respiratorios, irritaciones en la piel,
alteración en el material genético e incluso ocasionar la muerte, de ser sometidos a altos y
constantes niveles de exposición. A nivel ambiental, la presencia de cromo genera preocupación
debido a su condición bioacumuladora por lo que termina afectando tanto a animales, como demás
seres vivos que conforman los ecosistemas con los que interactúa. (Cromo Cr, 2014)
28
Industria galvanotécnica
La galvanización es el grupo de procesos donde se deposita una capa continua de un metal
sobre una superficie metálica, con ayuda de las propiedades eléctricas. Al proceso de deposición se
le denomina recubrimiento electrolítico. Este es un proceso que permite mejorar las características
de la pieza mediante la adición de capas de diferentes tipos de metales, y o aleaciones metálicas. El
recubrimiento logrará dar mayor dureza, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, mejorar
la apariencia o recubrir el desgaste de la pieza; según la característica que se desee dar a la pieza,
se escoge el metal para el recubrimiento. (Ministerio del Medio Ambiente & FUNDES, 2002)
El proceso de recubrimiento se logra gracias a la electrólisis, donde la pieza a recubrir actúa como
cátodo, mientras que el ánodo, corresponde a placas o varillas metálicas; dichos ánodos pueden ser
soluble o no, y corresponden al metal de recubrimiento. Previo al proceso de galvanizado, la pieza
es preparada para facilitar el recubrimiento; una vez preparado el baño galvánico, se agrega la
solución electrolítica en la cuba, y se sumergen las piezas a tratar. La duración del proceso varía
según la densidad de la corriente eléctrica. (Ministerio del ambiente, 2010)
Los principales metales usados para recubrimiento son el cobre, cromo, hierro, zinc y estaño,
aunque también se usan el oro, plata, cadmio y latón; sin embargo, el más aplicado es el cromo, ya
que este permite dar a la pieza mayor resistencia a la corrosión, resistencia a fricción en materiales
ferrosos, y dureza en determinadas superficies. Para hacer recubrimiento de cromado, se requieren
capas bases para mejorar la calidad de este, las cuales pueden ser cobreado y niquelado; dichas
capas facilitan la adhesión del cromo a la pieza, prolongando su duración y dando una mejor calidad
de acabado.
Industrialmente, el proceso de cromado se divide en dos tipos: el cromo blando o decorativo, y el
cromo duro. El cromo blando es una fina capa del metal que recubre la pieza, la protege de
corrosión, y crea un acabado brillante; este se usa para dar un aspecto estético a la pieza. Por su
parte, el cromo duro se usa para piezas industriales dando una capa de mayor grosor, que
proporciona mejores cualidades a la pieza, además de darle una buena apariencia.
Cifras de la industria en el país
Según reportes del DANE (2016) la industria de los recubrimientos electrolíticos en Colombia
se caracteriza por tener un amplio espectro de influencia en la economía del país, con un
29
aproximado de 279 empresas que generan 21.507 empleos y unos ingresos aproximados de 6.102
millones de pesos colombianos por año. Así mismo, presenta un alto nivel de costos invertidos en
el tratamiento de los más de 664.000 m3 de vertimientos generados anualmente, que incurren en
más de 8.000 millones de pesos anuales para su tratamiento.
Vertimientos de la industria
En el proceso de cromado intervienen insumos como el ácido crómico disuelto en agua con
ácido sulfúrico hidróxido de sodio, carbonato de sodio, polifosfato de sodio, cianuro de sodio,
cianuro de cobre, sulfato de níquel, ácido bórico, nitrato de plata, óxido crómico, ácido sulfúrico,
entre otros (Metales Industriales de Puebla S.A., s.f.). La mayoría de estos insumos, son consumidos
en su totalidad durante el proceso industrial, pero aquellos que no se consumen por completo se
convierten en residuos de éste, más específicamente, en aguas residuales con altos contenidos de
metales pesados como el cromo hexavalente; Castillo (2015) atribuye a esto, que este tipo de
industrias se consideren como una de las principales fuentes de contaminación por este
contaminante.
Las aguas residuales provenientes de la industria de galvanotecnia varían en su composición según
los procesos y compuestos que se use en cada empresa. Estas aguas se generan principalmente en
las etapas de baños de proceso, etapas de lavado y enjuague; y se estima que aproximadamente el
90% de los compuestos usados para los recubrimientos son desechados en las aguas residuales, por
ende, terminan siendo dispuestos en el sistema de alcantarillado, pues, aunque se conoce que las
grandes empresas de esta industria realizan tratamiento, muchas otras de mediana y pequeña
capacidad, vierten sus aguas al sistema sin aplicar ninguno. Dichas aguas residuales se caracterizan
por contener compuestos como el ácido crómico libre y bicromatos que tienden a ser ligeramente
ácidos; también, suelen contener alta cantidad de sólidos suspendidos, sustancias tóxicas y grasas.
(Ministerio del Medio Ambiente & FUNDES, 2002)
Dada la variedad de procesos que abarca la industria de galvanotecnia, no se cuenta con una
caracterización estándar que represente la composición de las aguas residuales a nivel general; sin
embargo, documentos generales como la Guía de buenas prácticas para el sector de la
galvanotecnia, desarrollada por el Ministerio del Medio Ambiente y la FUNDES (2002), e
investigaciones previas sobre el tratamiento de aguas residuales de la industria, permiten definir
30
una caracterización típica de aguas residuales sin tratamiento previo a su disposición en el sistema
de alcantarillado, la cual se muestra en la tabla 1 que se presenta a continuación.
Tabla 1. Caracterización de aguas residuales de la industria de galvanotecnia en general.
Fuente: FUNDES-Ministerio del Medio Ambiente, 2002; García, 2014.
Nivel máximo permisible de cromo en el agua según normativa
Para Colombia la normativa que indica las disposiciones sobre las concentraciones de
sustancias químicas en los cuerpos de agua o en los vertimientos como tal corresponde a la
resolución 0631 de 2015, emitida por el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. Esta
resolución además de indicar disposiciones generales sobre los vertimientos, y sobre los deberes de
los generadores, expresa los valores máximos permisibles de las concentraciones que deben tener
los elementos químicos denominados sustancias de interés, además de las características
fisicoquímicas con las que deben cumplir los vertimientos. Estas disposiciones son de estricto
cumplimiento para los generadores de aguas residuales no domesticas (ARnD), es decir, para todo
aquel que se dedique a actividades industriales, comerciales o de servicios, que generen volúmenes
de aguas residuales a disponer en el sistema de alcantarillado.
La Resolución 0631 de 2015 “Por la cual se establecen los parámetros y los valores límites máximos
permisibles en los vertimientos puntuales a cuerpos de aguas superficiales y a los sistemas de
alcantarillado público y se dictan otras disposiciones”, realiza el dictamen de los valores máximos
permisibles para las sustancias de interés, según el tipo de actividad que se desarrolle; teniendo en
31
cuenta que la actividad a la cual se enfoca el presente proyecto es el proceso de galvanizado o
recubrimiento metálico, es necesario remitirse al final del artículo 13 del capítulo VI, referente al
sector de fabricación y manufactura de bienes, donde la actividad relacionada corresponde a
“tratamiento y revestimiento de metales”, a la cual corresponde un valor máximo permisible para
cromo de 0,50 mg/L (0,50 mg de cromo por cada litro de vertimiento).
Tratamiento de agua complementario
El tratamiento complementario, en este caso para sustratos líquidos hace referencia a la
aplicación de un proceso, sistema o técnica añadida a un sistema ya existente, para el tratamiento
de vertimientos o residuos líquidos, esto, con el fin de mejorar todavía más la calidad física y química
de dichas aguas (Orellana, 2005). El tratamiento complementario tiene como objetivo optimizar las
características del agua que previamente ha recibido tratamiento, pero que aun así no cuenta con
las condiciones fisicoquímicas adecuadas o deseadas.
Conforme al crecimiento industrial, y la necesidad de cumplir con los controles y exigencias con
respecto al impacto y la contaminación generada por estas actividades, muchas de las industrias
han optado por implementar sus propios sistemas de tratamiento, pues las multas y sanciones para
aquellos que no cumplan con lo establecido por la normativa, son gastos irrecuperables en muchos
casos; debido a esto, las empresas prefieren invertir en sistemas de tratamiento para sus
vertimientos, a modo de prevenir la generación de dichos gastos, y también por la conciencia
ambiental empresarial, que nace de la necesidad de reducir el daño al ambiente.
Aunque en muchos de los casos los tratamientos a los vertimientos son efectivos y logran reducir la
carga contaminante, algunos procesos industriales son tan complejos y requieren de altas dosis de
sustancias químicas, por lo que dichos tratamientos resultan ser insuficiente para reducir a niveles
aceptables, o incluso eliminar por completo la sustancia contaminante en el agua vertida, de ser
requerido. Debido a esto, surge el requerimiento de añadir un proceso más al sistema ya existente,
o bien, de aplicar una técnica que permita mejorar los resultados obtenidos tras el tratamiento del
agua residual, lo cual permitirá reducir los niveles de contaminación ocasionados con el vertimiento
de estas aguas a los cuerpos de agua receptores.
Para este caso, el tratamiento complementario puede verse tanto de forma individual, para su
aplicación en las empresas de la industria galvanotécnica que lo requieran y donde sea viable, o
32
bien, a modo de solución a una problemática ambiental a nivel local o distrital, actuando como
estrategia de remediación ambiental en los cuerpos de agua afectados por el alto contenido de
sustancias contaminantes.
MARCO LEGAL
Esta investigación fue desarrollada bajo los parámetros estipulados por el marco normativo que se
presenta en la tabla 2, el cual involucra lo relacionado con el ambiente sano, específicamente con
los cuerpos de agua, y las disposiciones generales sobre la prevención de la contaminación de estos.
Tabla 2. Marco normativo
Fuente: autoras.
33
METODOLOGÍA
El proyecto fue desarrollado en cuatro fases, las cuales comprenden desde la revisión del estado del
arte, hasta la formulación de conclusiones y sugerencias sobre la viabilidad de aplicación de las
especies de estudio como tratamiento biorremediador. El diagrama 1 muestra la estructura bajo la
cual fueron ejecutadas estas fases y los componentes de cada una de estas.
Diagrama 1. Estructuración del proyecto.
Fuente: autoras.
A continuación, se detallan cada uno de los componentes de las fases del proyecto:
Fase 4. Análisis de resultados.
Aplicación de herramientas estadísticas.
Planteamiento de conclusiones. Propuesta de sugerencias.
Fase 3. Mediciones.
Aplicar el método analítico que facilite la medición de las concentraciones del agente contaminante en los medios de
cultivo.Análisis de cromo total.
Fase 2. Diseño experimental.
Establecer el número de individuos sometidos a estudio.
Selección del software Minitab®, y la herramienta gráfica Diagrama de Pareto, para procesamiento de los
datos.
Fase 1. Definición de condiciones para el cultivo.
Revisar el estado del arte para definir las condiciones de cultivo
según los requerimientos de cada una de las especies.
Definir los medios de cultivo donde se expondrán las especies al
agente contaminante.
Definir la frecuencia de análisis de los medios de crecimiento.
34
Fase 1. Definición de condiciones para el cultivo.
Revisar el estado del arte para definir las condiciones de cultivo según los requerimientos de
cada una de las especies: la revisión del estado del arte, además de permitir verificar las
características de las especies de estudio previamente descritas, fue la herramienta clave para
definir las condiciones bajo las cuales se realizó el estudio. Gracias a dicha revisión, fue posible
sintetizar los requerimientos específicos de las especies estudiadas, los cuales se presentan en
la tabla 3 a continuación.
Tabla 3. Condiciones del cultivo.
Fuente: autoras.
Lugar de estudio
Teniendo en cuenta los requerimientos de iluminación y de temperatura por parte de las
especies, y de un fácil acceso y manipulación para facilitar la labor de las tesistas, se escogió un patio
con espacio disponible para realizar las pruebas. El lugar no contaba con presencia o acceso de
animales, o cercanía de otras especies de flora que pudieran afectar al desarrollo de las especies;
así mismo, la manipulación de los contenedores se restringió únicamente para las tesistas, lo que
evitó alteraciones en los individuos de estudio.
El espacio contaba con un techado de lámina de acrílico trasparente, lo que evitó el ingreso de agua
lluvia, pero que permitió tener luz natural sobre las especies y que, a su vez, actuaba como barrera
para que esta no fuera totalmente directa. Por otra parte, la temperatura suministrada a las especies
durante el periodo de transición y de análisis, no fue controlada, sino que correspondió a la
temperatura ambiente.
35
Definir los medios de cultivo donde se expondrán las especies al agente contaminante: los
contenedores usados para la exposición de las especies a las soluciones de cromo fueron
seleccionados conforme a la disposición y el tamaño de estas; esto con el fin de reducir el
volumen de agua a impactar y, por ende, la cantidad de agua contaminada a desechar una vez
finalizado el estudio.
Ilustración 3. Contenedor para Eichhornia crassipes.
Fuente: autoras.
Para Eichhornia crassipes se usaron
contenedores plásticos de 3,3 litros de
capacidad, con medidas: 18 cm de
alto, 12 cm de ancho y 12 cm de largo.
Este contenedor se escogió de tipo
alargado, debido a que las raíces de la
especie se extienden de forma vertical
y por ende requieren de mayor
espacio para distribuirse.
Ilustración 4. Contenedor para Azolla sp. Fuente: autoras.
Para Azolla sp. se usaron
contenedores de 3,5 litros de
capacidad, con 26 cm de
ancho, 16 cm de largo, y 10
cm de alto. Este tipo de
contenedor se escogió, ya
que, al ser un helecho, las
raíces de la especie no crecen
extensamente, reduciendo
así la amplitud necesaria para
la disposición de estas,
además permitió la
reproducción de la especie.
36
La ilustración 5 muestra la disposición de los contenedores ubicados en el lugar de estudio durante
el experimento. Esta distribución facilitó la observación de los individuos de estudio, así como el
suministro de los nutrientes durante el periodo de transición y la toma de muestra una vez esta tuvo
lugar.
Ilustración 5. Distribución de los contenedores en el lugar de estudio. Fuente: autoras.
Periodo de transición
Previo a exponer las especies de estudio a las concentraciones definidas, se requirió establecer
un periodo de transición de 20 días, durante el cual las plantas pudieron adaptarse al entorno y las
condiciones de experimentación (temperatura, luminosidad, atmósfera). Durante la transición, las
especies se mantuvieron en medios de crecimiento con agua natural que contenía los nutrientes
requeridos para su correcto desarrollo.
Los individuos de estudio fueron adquiridos en una etapa de crecimiento que permitiera
aclimatarlos a las condiciones bajo las que se realizaría el estudio; conforme a esto, los individuos
de Eichhornia crassipes fueron adquiridos estando en etapa joven, donde tenían un tamaño
considerable pero no se habían desarrollado por completo. En el caso de Azolla sp. al ser un helecho,
se compró material vegetal suficiente para que cubriera la superficie de la lámina de agua del
contenedor, esto con el fin de que se adaptara y que pudiera seguir su ciclo biológico durante el
periodo de transición. Con el paso de los días, tanto Eichhornia crassipes como Azolla sp. fueron
ganando volumen y extensión.
37
La Ilustración 6 muestra el montaje empleado para el cultivo durante el estudio, el agua contenía
los nutrientes requeridos para el desarrollo de las plantas en las concentraciones idóneas,
atendiendo los requerimientos reportados en la literatura, como se indica más adelante.
Ilustración 6. Inicio periodo de transición. Fuente: autoras.
Para el suministro de nutrientes se recurrió a la compra del kit de sales NPK+Fe, adquiridas a
Acuaplant SP®. Al producto adquirido contaba con literatura de apoyo para la preparación de las
disoluciones de nutrientes. Estas instrucciones se muestran en el Anexo 1. Acorde a las
recomendaciones del comerciante, los nutrientes fueron aplicados una vez a la semana y en las
mismas cantidades y concentraciones en todos los contenedores.
Los nutrientes aplicados fueron:
Nitrato de potasio (KNO3).
Fosfato Mono potásico (KH2PO4).
Sulfato de Potasio (K2SO4).
Especies solubles (quelatos) de hierro.
Definir la frecuencia de análisis de los medios de crecimiento: se estableció una frecuencia
diaria para el análisis de las concentraciones de cromo en los medios de crecimiento, para estas
determinaciones se utilizaron las instalaciones del Centro Tecnológico de Ambiente y
Sostenibilidad (CTAS) en la Universidad de la Salle. Las muestras fueron tomadas a la misma
hora del día durante diez días conforme a lo definido por Roberts et al. (2014) indican que este
es el máximo periodo de actividad de remoción, y el punto en donde se alcanza la saturación
38
del material vegetal. Este periodo se definió de acuerdo con lo encontrado en la revisión de los
antecedentes, ya que por la cualidad que poseen las especies de estudio de ser
hiperacumuladoras, la remoción del agente contaminante durante los primeros días puede ser
altamente significativa; además, la visualización de la remoción es de mayor practicidad en
periodos constantes, lo que facilita también el posterior análisis de datos.
Fase 2. Diseño experimental.
Definición del número de individuos sometidos a estudio: con el ánimo de examinar la
incidencia de la concentración del cromo sobre la capacidad de remoción de las especies, a
partir de la revisión bibliográfica se definieron dos niveles, el primero de 40 mg/L y el segundo,
a 70 mg/L de forma que tanto Eichhornia crassipes como Azolla sp. estuvieron sometidas a
ambas concentraciones. Los ensayos fueron realizados por duplicado de forma que se
mantuvieron ocho individuos bajo estudio. A su vez, fueron mantenidos un individuo de cada
especie como blancos (dos en total) para evaluar el desarrollo normal de estas bajo las
condiciones dadas al cultivo.
Preparación de las disoluciones de cromo
Para la preparación de las disoluciones de cromo se tomaron dos masas distintas de
dicromato de potasio (K2Cr2O7), que fueron diluidas en diez litros de agua por aparte y
posteriormente se dividieron en los contenedores de estudio, logrando así concentraciones de 40 y
70 mg/L.
Selección del software Minitab®, y la herramienta gráfica Diagrama de Pareto, para
procesamiento de los datos: aunque en un principio se había definido la aplicación de estas
herramientas estadísticas, conforme se dio el procesamiento de los datos, se encontró que la
limitación de estos no era favorable para la aplicación de las herramientas.
39
Fase 3. Mediciones.
Selección y montaje del método analítico para la medición de las concentraciones de cromo
en los medios de cultivo: en atención a la disponibilidad de equipos y reactivos presentes en
el CTAS, se realizó la determinación del cromo total por el método 3500 – Cr D. (método
colorimétrico); establecido en el Standard Methods® como el método secundario para analizar
cromo total. Este procedimiento requiere en la primera etapa la oxidación del cromo trivalente
a hexavalente y en la segunda la reacción de formación del color con difenilcarbazida.
1
Fase 4. Análisis de resultados.
Procesamiento de datos: los datos de concentración procesados fueron tabulados y graficados
como herramientas que permitieran su análisis, dentro del cual se encuentra el calculo de la
remoción promedio efectuada por cada especie, al igual que el porcentaje de remoción que
dichos valores representan; la remoción promedio se obtuvo determinando la diferencia entre
las concentraciones diaria, según la siguiente ecuación:
𝑅𝑒𝑚𝑜𝑐𝑖ó𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎𝑛 = [𝐶𝑟]𝑛−1 − [𝐶𝑟]𝑛
(Ecuación 1)
Donde n = día determinado y n-1 = día anterior.
Mientras que el porcentaje de remoción se determinó de la siguiente manera:
𝑃𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎 = (𝑅𝑒𝑚𝑜𝑐𝑖ó𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎𝑛
𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 ) ∗ 100
(Ecuación 2)
Siendo la concentración inicial = 40 mg/L y 70 mg/L en los respectivos casos.
Aplicación de herramientas estadísticas: acorde a los datos disponibles, no se encontró útil la
aplicación de ninguna herramienta estadística.
Planteamiento de conclusiones: conforme a los resultados obtenidos, se formularon las
conclusiones relacionadas con el alcance de los objetivos propuestos; estas fueron definidas
gracias a las observaciones realizadas durante la ejecución del proyecto y los análisis realizados.
40
Propuesta de sugerencias: con base a los resultados obtenidos y las conclusiones planteadas,
fueron definidas sugerencias con respecto a la implementación de las especies de estudio, al
igual que a la posible aplicación de la investigación en proyectos complementarios.
41
EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE REMOCIÓN DE CROMO
Una vez surtida la parte experimental de esta investigación, se procede a los análisis de los
resultados obtenidos como se presenta a continuación.
Desarrollo de Eichhornia crassipes durante el estudio
El periodo de exposición dio inicio con los individuos acondicionados como se mencionó en la
metodología. Al entrar en contacto con el agua con cromo, se notaron ligeros cambios en la
pigmentación de las hojas iniciales desde su borde externo hacia el centro, hasta que se presentó
un daño total, alcanzado el cuarto día de estudio. Estos cambios fueron más notorios en los
individuos expuestos a la mayor concentración inicial trabajada. En el transcurso del análisis y
conforme las hojas sufrían un proceso de necrosis, se apreció también la formación de nuevas hojas
que se fueron adecuando a los alrededores de las hojas que se encontraban deterioradas.
Desarrollo de Azolla sp. durante el estudio
En el caso de la Azolla sp. se observó la pérdida de gran parte de sus raíces al tercer día, que se
fueron acumulando en el fondo de los contenedores, con el paso de los días también se observó la
acumulación de hojas muertas en el reborde de estos, fenómeno que se considera fue originado por
el efecto del cromo, pues al contrastarlo con lo manifestado en el blanco, este no presentó ninguna
de las afectaciones descritas.
Registros de pH
Durante el desarrollo de la investigación se realizó la medición y registro del pH de las muestras
tomadas a diario, estos resultados se presentan en la Tabla 4, discriminados para cada especie. El
análisis de esta información permite afirmar que los fenómenos observados en el comportamiento
de las especies estudiadas no guardan relación con el pH, toda vez que los valores medidos no
muestran variaciones significativas y no se alejan de las condiciones óptimas de crecimiento de la
Azolla sp. y la Eichhornia crassipes. (Portela 2018)
42
Tabla 4. Medición de pH diaria promedio
Fuente: autoras.
Determinación de concentraciones de cromo en el agua de Eichhornia crassipes
Las concentraciones determinadas por el método aplicado se presentan en la Tabla 5.
Al observar los datos se encontró que, a pesar de estar bajo las mismas condiciones, los niveles de
concentración en el medio para los duplicados trabajados, tuvieron ligeras variaciones entre sí que
pueden tener su origen en el efecto de las diluciones efectuadas para la medición.
Tabla 5. Concentraciones reportadas de Eichhornia crassipes
Fuente: autoras.
43
Determinación de concentraciones de cromo en el agua de Azolla sp.
Como en el caso anterior, en la Tabla 6 se presentan las concentraciones de cromo
determinadas por duplicado para el estudio.
La Azolla sp. presenta variaciones ligeramente significativas en los datos de los duplicados para los
primeros días, llegando a un comportamiento más uniforme a partir del séptimo día, hasta el final
del análisis; este comportamiento, al igual que en el caso de Eichhornia crassipes, se considera que
pueden tener su origen en el error asociado a las diluciones que requiere el método y a que no
necesariamente individuos de la misma especie presentan a la misma tasa de crecimiento.
A partir de los datos de concentraciones del total de individuos evaluados, se realizó la estimación
de las concentraciones de cromo promedio, con las cuales se trabajó de este punto en adelante;
dichos promedios se ubican en la Tabla 7, y son representados por la Gráfica 1 y la 2 que se
presentan más adelante y donde se puede apreciar el comportamiento en los niveles de
concentración registrados para ambos casos de estudio, en ambas especies en función del tiempo.
Tabla 6. Concentraciones reportadas de Azolla sp.
Fuente: autoras.
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Tabla 7. Concentraciones promedio de las especies de estudio.
Fuente: autoras.
Gráfica 1. Concentraciones promedio reportadas de Eichhornia crassipes Fuente: autoras.
Como se puede apreciar en la Gráfica 1, la reducción más notoria en la concentración del
contaminante se aprecia durante los tres primeros días de análisis, lo que significa que, durante este
periodo, la Eichhornia crassipes efectuó la mayor actividad de remoción. A partir del cuarto día la
presentación de cromo disuelta en agua presenta un incremento hasta el quinto día, lo que se
aprecia en las dos concentraciones de cromo estudiadas, congruente con la aparición de nuevas
hojas en el material vegetal. Este periodo que tardó la planta en retomar la actividad de remoción
45
se interpreta como una evidencia de la absorción favorecida por el crecimiento de nuevas hojas que,
a su vez, se puede ver como un comportamiento cíclico conforme a su proceso de vida; por lo que
se estima, que de ser un periodo de exposición prolongado y con la disponibilidad de espacio para
su reproducción, la Eichhornia crassipes sea capaz de continuar con la absorción del metal.
Por último, se puede apreciar que, para el final del periodo de exposición de este estudio, los niveles
de concentración observados tienden a ser próximos dependiente de la concentración inicial y se
ubican alrededor de 6 mg/L para la concentración inicial de 40 mg/L y de 14 mg/L para la
concentración de 70 mg/L.
Gráfica 2. Concentraciones reportadas de Azolla sp.
Fuente: autoras.
En la Gráfica 2 se puede apreciar el comportamiento de la Azolla sp., que remueve el cromo del agua
durante los tres primeros días de estudio; posterior a este periodo, entre los días cuatro y siete, la
remoción se retoma tras la pérdida de las raíces, en una menor proporción a la absorción inicial. La
pérdida de las raíces no fue condicionante para que se detuviera en su totalidad la absorción, pues
el cromo pudo adherirse a la superficie de las hojas, ocasionando la muerte de algunas y la mínima
disminución de la concentración en los últimos días de estudio.
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Remoción del contaminante por Eichhornia crassipes
De acuerdo con los datos expuestos, se realizó la estimación de los niveles de remoción
alcanzados por Eichhornia crassipes aplicando la Ecuación 1, los cuales se presentan en la Tabla 8
como niveles de concentración en mg/L removidos diariamente, además del porcentaje de
remoción que dichos niveles representan determinados con la aplicación de la Ecuación 2.
Tabla 8. Remoción promedio diaria por Eichhornia crassipes.
Nota: los valores demarcados con * indican una liberación del
contaminante por parte de la especie al medio acuático. Fuente: autoras.
Gráfica 3. Remoción promedio diaria por Eichhornia crassipes. Fuente: autoras.
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En la Tabla 8 se puede apreciar que para ambos casos de concentración inicial (a 40 y 70 mg/L)
Eichhornia crassipes tras el tercer día de actividad de remoción, logró disminuir más del 50% de
dichas concentraciones. Esto se relaciona con la tolerancia que presenta la especie frente a elevados
niveles de toxicidad, como lo indica Benítez (2008) quien define el Jacinto de agua como una especie
fitodepuradora capaz de trabajar con metales pesados como el manganeso, cromo, cobre, zinc o
plomo. Así mismo, los datos indican que entre el día tres y cuatro se presentó un aumento de la
remoción efectuada; este incremento se asume fue causado por la generación de nuevas hojas,
como ya se había mencionado; sin embargo, en el cuarto día, como se observa en la Tabla 8 y la
Gráfica 3, se dio un cambio abrupto en el comportamiento de remoción, indicando valores
negativos, lo que significó que en lugar de disminuir la cantidad del contaminante, se dio un
aumento en la concentración de este, debido al proceso de necrosis mencionado, donde se liberó
parte del contaminante. A partir de esto, fue posible definir que la utilidad del material vegetal con
el que se inició el estudio correspondió a los tres primeros días de actividad de remoción; sin dejar
de lado que, en los días posteriores, con la generación de nuevas hojas esta actividad continuó
alcanzando alrededor del 80% de remoción total.
Remoción del contaminante por Azolla sp.
Al igual que en el caso anterior, la Tabla 9 presenta los niveles de remoción diaria alcanzados
por Azolla sp. tras aplicar la Ecuación 1 y el porcentaje de remoción que dichos niveles representan
determinados con la Ecuación 2.
Gráfica 4. Remoción promedio diaria por Azolla sp.
Fuente: autoras.
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Tabla 9. Remoción promedio diaria por Azolla sp.
Nota: los valores demarcados con * indican una liberación del
contaminante por parte de la especie al medio acuático. Fuente: autoras.
Los resultados de Azolla sp. expuestos en la Tabla 9 muestran que durante los primeros tres días de
análisis alcanzó niveles de remoción cercanos al 50%, únicamente para la concentración inicial de
70 mg/L, mientras que para la concentración de 40 mg/L, tan solo alcanzó un 38% de remoción, lo
que permite inferir que hubo una mejor captación del contaminante a niveles más altos, pues, hay
mayor presencia de átomos de cromo en el medio de crecimiento y por ende, a la especie le es más
fácil captarlo, como lo confirman Gómez, Rodríguez, Kassisse y de Cabo (s.f.) en su estudio con tres
microfitas flotantes, entre ellas la Azolla sp. donde encontraron que a mayor nivel de contaminante,
mayor remoción efectuada por la especie. Pasado el tercer día se presentó desprendimiento de las
raíces, lo que se considera, fue causado por la toxicidad del cromo y que corresponde con el cambio
en el comportamiento de remoción en este día, como se puede apreciar en la Tabla 9 y en la Gráfica
4. Conforme a lo anterior, se entiende que, Azolla sp. tiene una alta capacidad de captar cromo,
aunque, la tolerancia a su toxicidad limita su actividad de remoción a tres días de exposición, siendo
éste su periodo de vida útil para tal fin. De otra parte, los datos de remoción de los días posteriores
indican que se continuó con el proceso de remoción a una tasa mínima, logrando así obtener
aproximadamente el 63% de remoción total, lo que se asoció a la adsorción realizada por las hojas,
como se mencionó anteriormente.
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Comparación entre las especies de estudio
De forma general, los datos registrados parecen acomodarse a dos etapas, la primera desde el
primero hasta el tercer día, donde la disminución de los niveles de concentración de cromo fue
significativa; y una segunda etapa, donde con el transcurso de los días, los niveles de concentración
variaron muy poco entre sí, asemejándose a una tendencia hacia un valor constante; este
comportamiento se aprecia en las gráficas de ambas especies (Gráfica 1 y Gráfica 2). No obstante,
entre los datos se registraron concentraciones fuera del comportamiento general que desencajan
de estas etapas y que indican niveles de concentración muy bajos hacia el cuarto día, que deben
ser, en estudios posteriores, correlacionadas con el ciclo biológico de Eichhornia crassipes y de
Azolla sp. Acorde a esto, el proceso podría ser descrito en tres etapas, una etapa inicial de mayor
remoción, seguido de la etapa de nivelación en la capacidad de absorción de la planta y una etapa
final de remoción mínima con tendencia a mantener constante la concentración de cromo.
La dinámica que se aprecia en la segunda etapa se entendió, como la necesidad que tuvieron las
especies de liberar una parte de la masa de contaminante captado hasta ese momento, que como
lo denotan Benítez et al. (2011) en su estudio, la exposición prolongada de la especie al metal
aumenta la condición de estrés de la planta, lo que ocasiona la liberación de parte de la carga
metálica absorbida, como proceso de regulación homeostática. De forma que el estrés bajo el cual
se encontraban ambas especies en el cuarto día, se entendió como el causante del cambio notorio
en la pigmentación de las hojas de Eichhornia crassipes y la pérdida de las raíces de Azolla sp. que
se mencionó anteriormente.
Conforme se alcanza el décimo y último día, la remoción del contaminante es mínima, lo que da a
entender que no es necesario postergar la exposición hasta tal punto, sino que, con tan solo tres
días de actividad por parte de ambas especies, es suficiente para alcanzar a retirar una masa
considerable del contaminante.
Análisis estadístico de resultados
Con base a lo expuesto con relación a la vida útil de las especies de estudio, un procesamiento
de los datos solo sería representativo hasta el tercer día de análisis, por esta razón carece de sentido
realizar un análisis estadístico ya que la cantidad de datos obtenidos en este estudio es insuficiente
para alimentar las aplicaciones estadísticas propuestas en la metodología.
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CONCLUSIONES
Se puede apreciar que tanto Eichhornia crassipes como Azolla sp. tienen la capacidad de
remover el cromo presente en el agua, en el intervalo estudiado que va desde 40 mg/L hasta
70 mg/L, sin embargo, las plantas no son inmunes a la toxicidad propia del cromo lo que se
evidencia en la Gráfica 1 y en la Gráfica 3 .
La especie Eichhornia crassipes demuestra una mayor tolerancia al cromo frente a la Azolla
sp. lo que se percibe en el crecimiento de nuevas hojas y, en que no pierde las raíces, en
comparación con Azolla sp.
Eichhornia crassipes remueve aproximadamente un 50% de la concentración inicial de
cromo al tercer día de exposición y un 80% al décimo día, en el intervalo de concentraciones
estudiado, cumpliendo con las expectativas del análisis.
La Azolla sp. remueve entre 38% y 50% de la concentración inicial de cromo al tercer día, y
alcanza un 63% de remoción total en el intervalo de concentraciones estudiadas.
Se comprobó que las condiciones y concentraciones de nutrientes sugeridos en la literatura
y empleados en esta investigación son idóneos para el crecimiento de las especies
estudiadas.
El comportamiento de las especies estudiadas restringió el estudio de los datos obtenidos a
los tres primeros días, por ello, carece de sentido la aplicación de herramientas estadísticas
debido al bajo número de datos experimentales.
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SUGERENCIAS
Se considera justificable el desarrollo de un estudio más amplio, donde además de medir
las concentraciones removidas por las especies, también se involucre un análisis de la
biología de la planta, durante las tres fases del proceso de remoción que se observaron en
la presente investigación; adicionalmente, dicho estudio puede abarcar la determinación de
la masa de cromo captado por unidad de masa de material vegetal, con el fin de obtener un
análisis de la capacidad de absorción de las especies desde diferentes perspectivas.
Dado que los resultados para Eichhornia crassipes sugieren que puede tratarse de un
proceso cíclico, se recomienda hacer un estudio con esta especie bajo estas condiciones a
un periodo de exposición prolongado, para así verificar hasta qué punto la planta puede
tolerar la toxicidad del metal.
Se sugiere realizar el estudio bajo otras condiciones fisicoquímicas como variación del pH y
temperaturas, para evaluar la utilidad de las especies en otros ambientes, con el fin de
ampliar su aplicación a otras locaciones diferentes a la ciudad de Bogotá.
En vista de que las condiciones bajo las cuales se ejecutó el estudio permitieron su correcto
desarrollo, se considera apropiada la ejecución de estudios similares, con estas mismas
especies, ya sea bajo el mismo agente contaminante o con otros metales pesados, a
mayores temperaturas, para examinar el desarrollo y la actividad de remoción de las
especies en ambientes más cálidos.
Para futuras aplicaciones de este tipo de estudios, se sugiere que, en lugar de agua sintética,
para el acondicionamiento de los medios de crecimiento, se haga uso de muestra de agua
residual propia de una industria, a fin de examinar el comportamiento de las especies frente
a los diferentes componentes de dichas aguas.
Se sugiere realizar un análisis económico, que compare los costos que esta alternativa de
tratamiento representa frente a los costos de un tratamiento químico convencional, con el
fin de determinar la viabilidad de su aplicación.
Se propone tener en cuenta la composición de los residuos finales, para evaluar la posible
recuperación del cromo y o su posterior transformación a elementos sólidos, que
inmovilicen el contaminante, logrando retirarlo de circulación.
52
53
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ANEXOS