Revista
de la
Universidad
del Zulia
Fundada en 1947
por el Dr. Jesús Enrique Lossada
DEPÓSITO LEGAL ZU2020000153
ISSN 0041-8811
E-ISSN 2665-0428
Ciencias del
Agro,
Ingeniería
y Tecnología
Año 14 N° 39
Enero - Abril 2023
Tercera Época
Maracaibo-Venezuela
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
233
Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los
alcaloides de Tarwi y posterior complexión de metales pesados
Camilo Pavel Haro Barroso *
RESUMEN
Se determinan las condiciones apropiadas para formar complejos con los alcaloides del
desamargado de Tarwi y metales pesados presentes en aguas residuales. Se utilizaron para ello
soluciones estándares de metales pesados y aguas de desamargado de Tarwi con diferentes
concentraciones de alcaloide, además de técnicas volumétricas, potenciométricas y
espectrofotométricas para la obtención de datos y construcción de diseños experimentales
multifactoriales, tanto para el Cadmio, Plomo y Cromo, utilizados en el presente estudio. Los
resultados obtenidos indican que a una concentración de 4,59 mg/ml de alcaloide y a pH 4
precipita Cadmio; a una concentración de 1,24 mg/ml de alcaloide y a pH entre 3 y 4,5 precipita
Plomo; y a una concentración de 4,59 mg/ml de alcaloide y a pH 8 precipita Cromo, reduciéndose
los niveles de Cromo, Cadmio y Plomo en un 76, 85 y 91 % respectivamente. Las condiciones
obtenidas son aplicadas a una muestra de agua de formación de petróleo, reduciéndose el Plomo
en un 17%, demostrándose que los alcaloides precipitan metales pesados, además de que existen
interferencias que dificultan el tratamiento de metales en la muestra de agua de formación.
PALABRAS CLAVE: Propiedad química, agua residual, planta, metal.
* Ingeniero en Biotecnología Ambiental por la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo –
Ecuador; Máster Universitario en Ingeniería para el Ambiente y el Territorio por la Università
della Calabria – Italia. Profesor Ocasional en la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo –
Ecuador. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0510-8438. E-mail: camilo.haro@espoch.edu.ec
Recibido: 03/10/2022 Aceptado: 08/12/2022
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
234
Implementation of a technique for the use of Tarwi alkaloids and
subsequent complexion of heavy metals
ABSTRACT
The appropriate conditions to form complexes with Tarwi debittering alkaloids and heavy
metals present in wastewater are determined. For this purpose, standard solutions of heavy
metals and Tarwi debittering waters with different alkaloid concentrations were used, in
addition to volumetric, potentiometric and spectrophotometric techniques for data collection
and construct multifactorial experimental designs, for Cadmium, Lead and Chromium. used in
the present study. The results obtained indicate that at a concentration of 4.59 mg/ml of alkaloid
and at pH 4 Cadmium precipitates; at a concentration of 1.24 mg/ml of alkaloid and at a pH
between 3 and 4.5 Lead precipitates; and at a concentration of 4.59 mg/ml of alkaloid and at pH
8 Chromium precipitates, reducing the levels of Chromium, Cadmium and Lead by 76, 85 and
91% respectively. The conditions obtained are applied to a sample of petroleum formation water,
reducing Lead by 17%, demonstrating that the alkaloids precipitate heavy metals, in addition to
the fact that there are interferences that hinder the treatment of metals in the formation water
sample.
KEY WORDS: chemical property, wastewater, plant, metal.
Introducción
Los procesos de lavado del Tarwi producen aguas residuales con una alta concentración
de alcaloides que pueden ser recuperados y reutilizados. Los metales pesados presentes en aguas
residuales ya sea de procesos orgánicos e industriales se los puede remover por medio de la
complexión con alcaloides de Tarwi, pudiendo reducir las altas concentraciones de estos
metales, principalmente en aguas de descarga de refinamiento de petróleo, minería, elaboración
de pilas y baterías; en procesos de curtiembre, elaboración de tejados decorativos y otros.
Los alcaloides son sustancias orgánicas de origen vegetal que se encuentran presentes en
gran parte del reino vegetal, especialmente en las leguminosas (Palacios & Ortega, 2004). Las
plantas utilizan estos metabolitos secundarios como mecanismos de defensa ante la presencia
de depredadores, por lo que muchos de los alimentos de estas plantas son sometidas a procesos
de eliminación de alcaloides para evitar su toxicidad. Los residuales producidos durante estos
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
235
procedimientos se los puede reutilizar como complejantes en el tratamiento de aguas residuales
con metales pesados.
Dentro de las técnicas de identificación y cuantificación de alcaloides se utilizan sales y
ácidos de metales pesados para su precipitación, con lo que el proceso de complejación puede
darse en condiciones que se definirán durante el desarrollo del presente trabajo.
Al tener una fuente de alcaloides como los procedentes del desamargado de Tarwi, se los
puede reutilizar en la complejación de metales pesados, reduciendo la presencia de estos en
aguas de descarga sin que sea un tratamiento demasiado costoso; además de reutilizar los
remanentes de los procesos de desamargado, con lo que se mitigaría dos problemas ambientales
a la vez.
El presente trabajo tiene como finalidad realizar un estudio por medio de un diseño
experimental, en la que utilizaremos concentraciones conocidas de alcaloides de Tarwi y de
metales pesados a un pH variable; posterior a esto se determinará el mejor tratamiento posible
aplicando para ello análisis de medias y test estadísticos.
El mejor tratamiento obtenido de los diseños experimentales se lo aplicará en una muestra
de agua problema proveniente de la extracción de petróleo. Los resultados permiten realizar una
proyección clara de los porcentajes de Metales pesados, particularmente de Cadmio, Plomo o de
Cromo, que podría reducirse aplicando correctamente el método implementado. De esta manera,
se aprovecharían los alcaloides del agua de cocción del Tarwi para la formación de compuestos
complejos con metales pesados en aguas contaminadas.
1. El Tarwi
El Tarwi (Lupinus mutabilis Sweet) es una leguminosa herbácea erecta de tallos robustos,
algo leñoso. Alcanza altura de 0.8 - 2.0 m. Se cultiva principalmente entre 2000-3800 msnm, en
climas templado-fríos. Los granos vienen dentro de vainas, es muy parecido a la arveja y se lo
conoce también como Chuchis muti. Contienen alcaloides amargos que impiden su consumo
directo.
Es un alimento lleno de proteínas, grasas, hierro, calcio y fósforo. Se considera apropiado
para los niños en etapa de crecimiento, mujeres embarazadas o que dan de lactar. Combinado
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
236
con cereales como la quinua o amaranto, es capaz de reunir las cualidades de la leche, la carne, el
queso y el huevo.
Se ha introducido en Argentina desde Perú y Bolivia. Se utiliza, desamargada, en guisos,
en purés, en salsas, ceviche serrano, sopas (crema de Tarwi); guisos (pepián), postres
(mazamorras con naranja) y refrescos (jugo de papaya con harina de Tarwi). Industrialmente la
harina de Tarwi se usa hasta en 15 % en la panificación, por la ventaja de mejorar
considerablemente el valor proteico y calórico el producto. Para uso medicinal los alcaloides
(esparteína, lupinina, lupanidina, etc.) se emplean para controlar ectoparásitos y parásitos
intestinales de los animales.
En la ingeniería agronómica, en estado de floración la planta se incorpora a la tierra como
abono verde, con buenos resultados, mejorando la cantidad de materia orgánica, estructura y
retención de humedad del suelo. Como combustible casero, los residuos de la cosecha (tallos
secos) se usan como combustible por su gran cantidad de celulosa que proporciona un buen
poder calorífico.
Vale recalcar la gran utilidad que tienen estos alcaloides en el suelo debido a que los
residuos de estas plantas contienen alcaloides que permiten enriquecer a los mismos, mejorando
la retención de agua, la calidad de la materia orgánica en el suelo y además de su poder
antiparasitante en los animales.
“En un estudio realizado en la Universidad Complutense de Madrid, se empleó
semillas de la familia lupinus, entre otros, para la fitorremediación, observándose que
además de una gran capacidad de adsorción de Cd, Pb, Cr y Zn, son capaces de
germinar en áreas altamente contaminadas y además pueden modificar el pH (en los
experimentos realizados lo han variado de 2 a 5,5)” (Manacorda y Cuadros, 2005).
Según se puede observar los estudios con una variedad de lupinus realizado en la
península Ibérica da como resultado la adsorción de metales pesados utilizando las semillas de
la familia lupinus, estos pudieron germinar en sitios que presentaron una alta concentración de
metales pesados, disminuyendo el impacto ambiental y dando lugar a la fitorremediación de
suelos contaminados.
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
237
1.1. Alcaloides del Tarwi
El Tarwi contiene sustancias antinutritivas que limitan el uso directo del grano crudo en
la alimentación humana y animal. Entre estas sustancias se encuentran los alcaloides, que son
compuestos amargos que tienen propiedades farmacológicas a bajas dosis. “Durante el proceso
de desamargado de Tarwi se eliminan gran cantidad de alcaloides presentes en las semillas del
mismo, entre los que tenemos a la lupinina, esparteína, lupanidina y anagreína principalmente”
(Portal Farma, 2008).
Los alcaloides encontrados en las aguas de desamargado son de naturaleza nor- lupinano,
según la clasificación química de los mismos, que a su vez son eliminados hacia los sistemas de
alcantarillado o a las fuentes hídricas más próximas provocando un grave impacto en la flora y la
fauna de los mismos, debido a que estos son altamente tóxicos para los seres humanos y para la
fauna de los sistemas acuáticos.
Gráfico 1.- Estructura de los principales alcaloides del Tarwi
OH
OH
O O
LUPININA
HIDROXILUPANINA LUPANINA
El principal alcaloide que tiene el Tarwi es la lupanina (Gráfico 1), que se puede utilizar
como insecticida contra lepidópteros y coleópteros y que, a la planta, le sirve para crear
mecanismos de defensa contra insectos, herbívoros y patógenos microbianos. Los agricultores
utilizan esta propiedad tóxica para el control de plagas, de ectoparásitos (parásitos que viven en
N
N
H
N
H
N
N
H
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
238
la superficie de otro organismo), afecciones dermatológicas y parásitos intestinales en los
animales.
2. Metales pesados
Los metales pesados “son aquellos elementos cuya densidad es por lo menos cinco veces
mayor que la del agua. Tienen aplicación directa en numerosos procesos de producción de bienes
y servicios, podemos señalar a los siguientes: Arsénico (As), Cadmio (Cd), Cobalto (Co), Cromo
(Cr), Cobre (Cu), Mercurio (Hg), Níquel (Ni), Plomo (Pb), Estaño (Sn) y Cinc (Zn). Algunos
metales son indispensables en bajas concentraciones, ya que forman parte de sistemas
enzimáticos, como el cobalto, zinc, molibdeno, o como el hierro que forma parte de la
hemoglobina. Su ausencia causa enfermedades; su exceso intoxicaciones” (Thiel, 2008).
A ciertos metales pesados se los consideran como elementos tóxicos porque en elevadas
concentraciones pueden provocar trastornos a nivel metabólico en seres vivos, debido
principalmente a la asimilación de los mismos, ya sea por procesos de bioacumulación o
biomagnificación, degenerando en enfermedades toxicológicas e incluso con la muerte si las
concentraciones son elevadas (Whitten, 1998).
El desarrollo tecnológico en los últimos siglos, las crecientes necesidades de una
población mundial en aumento, el consumo masivo e indiscriminado de materias y el aumento
en la producción desechos, ha provocado que la presencia de M.P. se incremente provocando a
su vez efectos sobre la salud y el medio ambiente.
3. Contaminación del agua por metales pesados
Los cursos de agua han sido desde tiempos inmemorables los receptores de todo tipo de
descargas directa o indirectamente (Jarrín, 2003). En un principio eran capaces de soportar este
tipo de descargas porque en su gran mayoría eran de naturaleza doméstica, pero a raíz del tiempo
el carácter auto depurativo de cursos hídricos disminuyó considerablemente por el aumento de
los vertidos, siendo finalmente mucho más tóxicas.
En lo concerniente a la contaminación del agua se puede decir que es la alteración de la
calidad de la misma por factores antropogénicos o naturales, pudiendo provocar daños sobre las
especies que estén en contacto con la misma.
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
239
La presencia de ciertos elementos en el agua como metales altera en gran medida la calidad
de las mismas, pudiendo provocar enfermedades hídricas agudas y crónicas dependiendo del
grado de exposición y la concentración de metales a las que hayan estado expuestas. En cuanto
a las principales fuentes de contaminación de aguas por metales pesados tenemos que en la
industria hidrocarburífera se utiliza metales pesados como: plomo, vanadio, cadmio, entre otros,
principalmente como antidetonantes.
El ingreso de metales de alta toxicidad no puede ser eliminado con facilidad, lo que origina
daños en los diferentes órganos de almacenamiento, que con el tiempo pueden llevar a desarrollar
algunos tipos de cánceres, afecciones hepáticas e incluso la muerte. Gran cantidad de industrias
utilizan sustancias peligrosas o dañinas al medio ambiente, en este caso nos centraremos
específicamente a la contaminación del agua puesto que es un recurso vital para el desarrollo de
la vida y se ha puesto en duda la calidad de la misma.
En la Tabla 1 que se verá a continuación se muestra una serie de alteraciones que se
producen debido a las diferentes actividades industriales (Echarri Prim, 2008).
Como se puede observar los principales causantes de contaminación con metales pesados
son la industria de textiles, automoción, industria química inorgánica, minería y de pinturas,
debido a la evacuación directa de aguas del proceso en los causes hídricos más cercanos, como
también en los sistemas de alcantarillado de las ciudades.
Metales tan conocidos y utilizados como: plomo, mercurio, cadmio, níquel, vanadio,
cromo, cobre, aluminio, arsénico o plata, etc., son sustancias tóxicas si se encuentran en altas
dosis. Muchos de estos elementos son micronutrientes necesarios para la vida de los seres vivos
y deben ser absorbidos por las plantas o forma parte de la dieta de los animales. Pero cuando por
motivos naturales o por acción humana se acumulan en los suelos, las aguas o en los seres vivos,
se convierten en sustancias tóxicas que pueden provocar daños en los seres afectados por los
mismos, debido a los factores de bioacumulación y biomagnificación, afectando a las cadenas
alimenticias.
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
240
Tabla 1.- Sectores industriales y sustancias contaminantes principales
SECTOR
INDUSTRIAL
SUBSTANCIAS CONTAMINANTES
PRINCIPALES
Construcción
Sólidos en suspensión, metales, pH.
Minería
Sólidos en suspensión, metales pesados, materia
orgánica, pH, cianuros.
Energía
Calor, hidrocarburos y productos químicos.
Textil y piel
Cromo, taninos, tensoactivos, sulfuros, colorantes,
grasas, disolventes orgánicos, ácidos acético y fórmico,
sólidos en suspensión.
Automoción
Aceites lubricantes, pinturas y aguas residuales.
Navales
Petróleo, productos químicos, disolventes y pigmentos.
Siderurgia
Cascarillas, aceites, metales disueltos, emulsiones, sosas
y ácidos.
Química
inorgánica
Hg, P, fluoruros, cianuros, amoniaco, nitritos, ácido
sulfhídrico, F, Mn, Mo, Pb, Ag, Se, Zn, etc. y los
compuestos de todos ellos.
Química orgánica
Órgano-halogenados, organosilícicos, compuestos
cancerígenos y otros que afectan al balance de oxígeno.
Fertilizantes
Nitratos y fosfatos.
Pasta y papel
Sólidos en suspensión y otros que afectan al balance de
oxígeno.
Plaguicidas
Órgano-halogenados, organofosforados,
compuestos cancerígenos,
biocidas, etc.
Fibras químicas
Aceites minerales y otros que afectan al balance de
oxígeno.
Pinturas,
barnices y
tintas
Compuestos organoestámicos, compuestos de Zn, Cr,
Se, Mo, Ti, Sn, Ba, Co, etc.
Fuente: Echarri Prim, 2008
4. Método
El presente estudio se realizó en la ciudad de Riobamba (Ecuador) en los laboratorios de
la Facultad de Ciencias (Escuela Superior Politécnica de Chimborazo) y es un trabajo netamente
experimental. Se detallan los métodos y procedimientos seguidos para la obtención de las
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
241
concentraciones de metales pesados aplicados los diferentes tratamientos. Con los resultados
conseguidos se procederá a la construcción de los diseños experimentales y al respectivo análisis
estadístico, utilizando para esto el análisis de varianzas ANOVA multifactorial, análisis de
medias y el test estadístico de Tukey, con un margen de error del 0,05% para cada metal, todo
esto realizado en el software M- Stat.
- Determinación cuantitativa de alcaloides de Tarwi; método adoptado por la Escuela
Politécnica Nacional. Método basado en la volumetría de valoración indirecta.
- Requerimiento de Oxígeno Químico (DQO); método de reflujo abierto (métodos
normalizados APHA, AWWA, WPCF. 5220 B). Método basado en la volumetría de óxido-
reducción.
- Requerimiento de Oxígeno Bioquímico (DBO); método volumétrico (métodos
normalizados APHA, AWWA, WPCF. 4500 - O C). Método basado en la volumetría de óxido-
reducción.
- Determinación de Ph; método potenciométrico (métodos normalizados APHA, AWWA,
WPCF. 4500 - H+ B). Método basado en potenciometría.
- Determinación de turbiedad. Método nefelométrico (métodos normalizados APHA,
AWWA, WPCF. 2130 B). Método basado en la comparación de la intensidad de luz dispersada.
- Determinación de conductividad. Método de conductimétrico (métodos normalizados
APHA, AWWA, WPCF. 2510 D). Método basado en conductimetría.
- Determinación de cromo. Método Fotométrico Merck (Manual Merck Colorimetría.
Cromo. Difenil Carbazida) Método basado en colorimetría.
- Determinación de Cadmio. Método Espectrofotométrico Merck
(Spectroquant Test Cadmio 1.01745.0001). Método basado en espectrofotometría
UV-Visible.
- Determinación de plomo. Método Espectrofotométrico Merck (Spectroquant
Test Plomo 1.09717.0001). Método basado en espectrofotometría UV-Visible.
4.1. Procedimientos
4.1.1. Implementación de la técnica
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
242
Durante el desarrollo experimental del presente trabajo se desarrollan los siguientes
procedimientos:
4.1.2. Extracción del agua de desamargado de Tarwi
- Se pesan 500 gramos de Tarwi seco, se lo deja remojar en un litro de agua durante 12 horas
y se procede a hervir durante 30 a 45 minutos.
- Se deja enfriar el agua y se la recoge para el respectivo análisis, siendo esta la primera
muestra de agua de desamargado.
- A continuación, nuevamente se hierve con otro litro de agua y recogemos nuestra segunda
muestra de agua de desamargado para su posterior análisis.
- Las dos muestras obtenidas (Desamargado 1 y Desamargado 2) se someterán a análisis
tanto de DBO, DQO, pH, conductividad, turbiedad y cuantificación de alcaloides totales con los
métodos antes mencionados.
4.1.3. Proceso de dosificación de Agua de desamargado de Tarwi con metales pesados
- Como se muestra en el Gráfico 2, se toman en 3 vasos de precipitación diferentes 50 ml de
solución madre de los metales Cd, Cr o Pb, se regula el pH de las diluciones a un valor de 4, 6 y
8 respectivamente. En el caso del plomo, se trabajará con diluciones a pH de 3, 4.5 y 6. Para
nivelar el pH se utilizan soluciones ácidas de HNO3 y NH3.
- Se colocan 2, 4 y 6 ml de solución madre del metal previamente nivelada el pH en 3 tubos
de ensayo diferentes, por lo cual al final del procedimiento tendremos 9 tubos bien etiquetados
por cada pH a analizar. Aforar los tubos de ensayo a 6 ml con agua destilada.
- Con los 3 primeros tubos de ensayo a distintas concentraciones de metal se prepara el
blanco respectivo, añadiendo 2 ml de agua destilada y se deja reaccionar unos 5 minutos.
- De los 6 tubos de ensayo restantes, se toman los tres siguientes a los que se añaden 2 ml
de la primera muestra de agua de desamargado de Tarwi y se deja reaccionar. A los últimos 3
tubos de ensayo se añaden 2 ml de la segunda muestra de agua de desamargado de Tarwi y se
deja reposar.
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
243
- Para acelerar el proceso de reacción, se someten los tubos a Baño María hasta alcanzar
una temperatura de 35 a 40 ºC, luego se los enfría y se lleva a la centrífuga a una velocidad de 85
rps durante 2 min. A continuación, se toma el sobrenadante de cada tubo y se lleva a dilución
para el siguiente análisis.
4.1.4. Proceso de dilución para análisis espetrofotométrico
De los sobrenadantes obtenidos en el procedimiento anterior (Proceso de dosificación de
Agua de desamargado de Tarwi con metales pesados), se realizan diluciones para obtener
concentraciones de metal que se encuentren dentro de las curvas de calibración para cada uno
de los metales.
- En el caso del cromo y el cadmio, se recoge 2 ml de sobrenadante llevándolo al aforo hasta
100 ml con agua destilada. Nuevamente se toman 2 ml de muestra del aforo anterior y se afora en
balones de 50 ml. Estas muestras serán el punto de partida para el análisis cuantitativo del metal
con el MÉTODO ESPECTROFOTOMÉTRICO MERCK (SPECTROQUANT TEST CADMIO
1.01745.0001) y MÉTODO FOTOMÉTRICO MERCK (MANUAL MERCK COLORIMETRÍA.
CROMO. DIFENIL CARBAZIDA)
- En el caso del plomo, se toma 1 ml de sobrenadante y se afora hasta 100 ml con agua
destilada, estas muestras son el punto de partida para el análisis cuantitativo del metal con el
MÉTODO ESPECTROFOTOMÉTRICO MERCK (SPECTROQUANT TEST PLOMO
1.09717.0001).
4.1.5. Análisis estadístico
Los resultados obtenidos de los procedimientos anteriores son revisados y tabulados
según el diseño multifactorial A x B x C. Los datos recopilados se expresan en razón de
porcentajes de reducción, mediante la relación agua destilada- muestra tratada.
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
244
Gráfico 2. Esquema de la implementación del método
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
245
Gráfico 2.- Esquema de la implementación del método (continuación)
5. Resultados
5.1. Análisis físico químico del agua de desamargado del Tarwi
Mediante el análisis físico-químico de las aguas de desamargado de Tarwi se pudo
constatar que poseen alta carga contaminante, tanto la primera como la segunda muestra; estas
a su vez presentan valores altos en lo referente a conductividad, turbiedad, DBO y DQO como se
observa en la Tabla 2.
Estos valores podrían estar alterados debido a que no se conoce a ciencia cierta qué tipo
de agua se utiliza en el proceso de desamargado, en este caso se utilizó agua entubada; por tanto,
los valores de la conductividad como DQO estarían afectados.
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
246
Tabla 2. Resultados de análisis físico-químico agua de desamargado
PARÁMETRO
RESULTADOS
- Conductividad (μs)
- pH
- Turbiedad (UNT)
- [ ] Alcaloide (mg/ml)
- DBO
5
(mg/l)
- DQO (mg/l)
Como se indica en la Tabla 2, durante los procesos de desamargado de Tarwi, la descarga
más tóxica tiende a ser la del primer lavado debido a que los alcaloides están en mayor
concentración que en la del segundo lavado; por ello, solamente la primera muestra es sometida
al análisis de la DBO y DQO.
Según el TULAS, los valores obtenidos de los análisis físico químicos del agua de
desamargado (Troiani, SF) correspondería a una perturbación severa, por lo que es necesario su
tratamiento o proceso de recuperación de contaminantes para lograr su disposición final, en este
caso se la reutilizó en la complejación con metales pesados.
5.2. Construcción de curvas de calibración de cada metal
Para construir una curva de calibración de cada metal se necesitan al menos 5 datos
obtenidos de mediciones con concentraciones conocidas de metal y un coeficiente de correlación
cercano a 1.
5.2.1. Curva de calibración de Cromo
Para la construcción de la curva de calibración de cromo, se procede a la preparación de 5
diferentes estándares con valores entre 0,01 y 0,09 ppm, proporcionándonos los siguientes
resultados:
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
247
Tabla 3. Resultados curva de calibración cromo
x
y
0,010
0,008
0,030
0,022
0,050
0,042
0,070
0,061
0,090
0,085
En este caso, los valores obtenidos a partir de la medición de los estándares de cromo en
el Espectrofotómetro UV-Visible a 540 nm como se detalla anteriormente, se encuentra dentro
del rango de confiabilidad, atribuido principalmente al coeficiente de correlación lineal elevado
al cuadrado, que en este caso es de 0.9925. Con los valores obtenidos tanto de x como de y, se
grafica la línea de tendencia como se observa a continuación:
Gráfico 3.- Línea de tendencia y curva de calibración cromo
CROMO
Concentración
Absorbancias
CURVA DE CALIBRACIÓN DE CROMO
y = 0,965x - 0,0046
ECUACIÓN DE LA RECTA
R
2
= 0,9925
COEF. DE CORRELACIÓN
AL CUADRADO
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
248
5.2.2. Curvas de calibración de Plomo
Para la construcción de la curva de calibración de plomo, se procede a la preparación de 5
diferentes estándares con valores entre 0,01 y 0,09 ppm, de los que se obtienen los siguientes
resultados:
Los valores obtenidos a partir de la medición de los estándares de plomo en el
Espectrofotómetro UV-Visible a 525 nm, se encuentra dentro del rango de confiabilidad,
atribuido principalmente al coeficiente de correlación lineal elevado al cuadrado, que en este
caso es de 0.9935. Con los valores obtenidos tanto de x como de y, se grafica la línea de tendencia
como se observa a continuación (Gráfico 4):
Tabla 4.- Resultados curva de calibración plomo
x
y
0,010
0,030
0,050
0,070
0,090
y = 1,1825x + 0,0181
ECUACIÓN DE LA RECTA
CURVA DE CALIBRACIÓN DE
PLOMO
R
2
= 0,9935
COEF. DE CORRELACIÓN AL
CUADRADO
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
249
Gráfico 4.- Línea de tendencia y recta de regresión plomo
5.2.3. Curvas de calibración de Cadmio
Para la construcción de la curva de calibración de cadmio, se procede a la preparación de
5 diferentes estándares con valores entre 0,01 y 0,09 ppm, de los que se obtienen los siguientes
resultados (Tabla 5).
Los valores obtenidos a partir de la medición de los estándares de cadmio en el
Espectrofotómetro UV-Visible a 526 nm como se detalla anteriormente, se encuentra dentro del
rango de confiabilidad, atribuido principalmente al coeficiente de correlación lineal elevado al
cuadrado, que en este caso es de 0.9909. Con los valores obtenidos tanto de x como de y, se
grafica la línea de tendencia como se observa en el Gráfico 5.
Absorbancia
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
250
Tabla 5.- Resultados curva de calibración cadmio
x
y
0,01
0,024
0,03
0,041
0,05
0,071
0,07
0,088
0,09
0,118
Gráfico 5.- Línea de tendencia y recta de regresión cadmio
CADMIO
0,14
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
Concentración
Absorbancia
CURVA DE CALIBRACIÓN DE
CADMIO
y = 1,175x + 0,0096
ECUACIÓN DE LA RECTA
R
2
= 0,9909
COEF. DE CORRELACIÓN
AL CUADRADO
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
251
5.3. Mejores tratamientos obtenidos en los diseños experimentales
Los resultados obtenidos muestran claramente las condiciones en las que se logró una
mayor remoción de metal; cada metal muestra condiciones distintas y se detallan a continuación
(Tabla 6).
Para precipitar metales con alcaloides, en el caso del cromo y del cadmio, la concentración
del alcaloide debe ser alta; mientras que en el plomo lo óptimo es una baja concentración.
Con respecto al pH, el comportamiento es distinto; en el caso del plomo y cadmio se logró
la formación del complejo a pH medianamente ácido; en el cromo fue en medio ligeramente
básico, lo que demuestra que cada metal tiene un comportamiento distinto uno de otro.
Tabla 6. Condiciones de los mejores tratamientos obtenidos
CONDICIONES DEL MEJOR TRATAMIENTO
Código Mejor
Tratamiento
[ ] Alcaloide
mg/ml
[ ] Metal
pH
% Reducción
CROMO
a0b0c2
4.59
Alta
8
76
PLOMO
a1b1c1
1.24
Media
4,5
89,5
a1b2c0
1.24
Baja
3
87
a1b2c1
1.24
Baja
4,5
91
CADMIO
a0b1c1
4.59
Media
4
85
5.4. Resultados obtenidos al tratar una muestra problema
Para el presente trabajo se utilizó una muestra de agua de formación de petróleo, con la
cual se realiza el análisis de Plomo antes y después del tratamiento con alcaloides del Tarwi,
obteniéndose los siguientes resultados:
Tabla 7. Concentración de plomo antes y después del tratamiento
ANTES DE TRATAMIENTO
DESPÚES DE TRATAMIENTO
[ ] PLOMO ppm
[ ] PLOMO ppm
0,0349
0,0290
REDUCCIÓN: 17 %
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
252
El porcentaje de reducción obtenido es del 17 %, mucho menor al porcentaje estimado,
debido principalmente a la presencia de sales disueltas en la muestra de agua que puede interferir
en la formación de complejos con metales pesados o alterar la naturaleza del alcaloide.
Conclusiones
-Se demostró que los alcaloides presentes en las aguas de desamargado de Tarwi forman
complejos con metales como Cadmio, Plomo y Cromo, obteniendo valores superiores al 70% de
reducción de los metales por reacciones de precipitación durante las pruebas de ensayo; y un
17% de Plomo en una muestra de agua de formación de petróleo.
- Se logró contabilizar la presencia de alcaloides totales en las aguas de desamargado de
Tarwi, siendo necesario realizar una caracterización físico- química de las dos muestras,
proyectando los siguientes resultados:
1. Agua del Primer Lavado: [ ] Alcaloides Totales: 4,59 mg/ml; pH: 6,41;
Conductividad: 1725 μS; Turbiedad: 142 UNT; DQO: 10400 mg/l; y DBO: 5100 mg/l.
2. Agua del Segundo Lavado: [ ] Alcaloides Totales: 1.25 mg/ml; pH: 7,77;
Conductividad: 400 μS y Turbiedad: 190 UNT
- Los metales reaccionan con los alcaloides del Tarwi formando precipitados de color
amarillo en el Cromo; y blanco en el Cadmio y Plomo, lo que afirma la hipótesis planteada.
- Durante el diseño experimental se comprobó que las mejores condiciones para formar
complejos con el Plomo fueron a una concentración de 1,24 mg/ml de alcaloide y un pH entre 3 y
4,5, lográndose una remoción del Plomo cercana al 91 %; en el caso del Cadmio, las condiciones
fueron a una concentración de 4,59 mg/ml de alcaloide y un pH de 4, lográndose remover el 85
% del Cadmio; en el Cromo, el mejor tratamiento se registró a una concentración de 4,59 mg/ml
de alcaloide y a pH de 8, obteniéndose una remoción del 76 % de Cromo.
- El Plomo presente en una muestra de agua de formación de petróleo se reduce en un 17%
aplicando el mejor tratamiento obtenido del diseño experimental para este metal, lo que sugiere
que existe interferencia por la matriz de la muestra y la interacción de los alcaloides con otros
elementos.
REVISTA DE LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA. 3ª época. Año 14, N° 39, 2023
Camilo P. Haro Barroso /// Implementación de una técnica para el aprovechamiento de los alcaloides…233-253
DOI: http://dx.doi.org/10.46925//rdluz.39.13
253
Referencias
Alcaloides. Universidad de Chile. Biblioteca digital.
http://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/ap/ciencias_quimicas_y_farmaceuticas/apbotfarmeva
nswc01/31.html. 2008-06-04.
APHA, AWWA, WPCF (1992). Métodos normalizados para el análisis de aguas potables y
residuales. 17ava ed. España: Días de Santos.
Echarri Prim, L. Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente. España.
www.tecnun.es/Asignaturas/Ecologia/Hipertexto/11CAgu/120ProcC.htm.Naturales 2008-03-
14.
Jarrín, P. (2003). Tratamiento de Aguas de Desamargado de Chocho Proveniente de la Planta
Piloto de la Estación Santa Catalina. INIAP. Tesis de doctorado en Bioquímica y Farmacia.
Riobamba. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Facultad de Ciencias. Escuela de
Bioquímica y Farmacia.
Manacorda, Ana María.; Cuadros, Daniela (2005). Técnicas de Remediación Biológicas.
Microbiología Ambiental. En:
https://www.academia.edu/1017282/T%C3%A9cnicas_de_Remediaci%C3%B3n_Biol%C3%B3g
icas
Nordberg, G. Metales: propiedades químicas y toxicidad. Enciclopedia de salud y seguridad en
el trabajo. Pp.63-10, 63-15, 63-39. www.mtas.es/insht/EncOIT/pdf/tomo2/63.pdf.2008-02-12.
Palacios J.; Ortega R. (2004). Efecto del Tiempo de Remojo, Cocción y Lavado sobre el
Contenido de Alcaloides y Proteína en Chocho (Lupinus mutabilis S). Tesis Ingeniería en
Alimentos. Ambato. Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ciencia e Ingeniería en
Alimentos. Escuela de Ingeniería en Alimentos.
Portal Farma. Especies Vegetales con Posible Actividad Hipoglucemiante.
http://www.portalfarma.com/pfarma/taxonomia/general/gp000011.nsf/voDocumentos/DF6B17
58D92E61D2C1257003003FF378/$File/282_plantas.htm.2008-06-04.
Thiel, I. Metales Pesados. http://www.cricyt.edu.ar/enciclopedia /terminos/MetalesPes.htm.
2008-06-04.
Troiani, Rosa M. ( S F). QUIMICA III: metabolitos secundarios, alcaloides. Argentina;
Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Agronomía.
Whitten, K. (1998). Química General. 5
ta
ed. España: Mc Graw-Hill.