Estudio del uso de las semillas de Moringa oleífera para el tratamiento de aguas residuales con fines de riego y productividad de cultivos

Abstract

Esta investigación evaluó el potencial de las semillas de Moringa oleífera como coagulante natural para tratar aguas residuales destinadas al riego, analizar su influencia sobre la productividad de cultivos y establecer la viabilidad técnica, económica y ambiental de su implementación en sistemas descentralizados. Se desarrolló una investigación cuantitativa, experimental y aplicada. Se realizaron ensayos de coagulación, floculación y sedimentación con semilla en polvo, extracto acuoso y sulfato de aluminio, variando las dosis y los tiempos de sedimentación. Además, se evaluó la calidad física, química y microbiológica del agua, se ejecutó un experimento de riego con fríjol, arveja y lenteja, y se analizaron variables morfológicas, productivas y edáficas mediante pruebas estadísticas y comparaciones múltiples. Finalmente, se diseñó un tren de tratamiento conformado por coagulación, floculación, sedimentación, filtración en arena, carbón activado y desinfección por radiación ultravioleta, complementado con análisis de escalamiento, costos y ciclo de vida. La optimización alcanzó remociones superiores al 95 % de turbidez, reducciones mayores al 99 % de coliformes y superiores al 75 % de color, sin alteraciones relevantes del potencial de hidrógeno. Sin embargo, la aplicación de 1 gr/L incrementó la demanda química de oxígeno en 192 % y la demanda bioquímica de oxígeno a cinco días en 159 %, debido a la liberación de materia orgánica proveniente de la semilla. En el sistema multibarrera, las dosis de 0,25 y 1 gr/L removieron entre 92 % y 94 % de turbidez y más del 99,6 % de coliformes. No obstante, la dosis alta casi duplicó la carga orgánica final y generó seis veces más lodos, por lo que se seleccionó la dosis de 0,25 gr/L como la alternativa más conveniente para el escalamiento. En el cultivo de fríjol, el agua tratada incrementó entre 50 % y 53 % la biomasa seca, y aumentó entre 43 % y 48 % la disponibilidad de nitrógeno, fósforo y potasio en el sustrato. Los resultados obtenidos en arveja no fueron concluyentes, mientras que la lenteja presentó limitaciones. Además, la conductividad del sustrato aumentó 54 %, lo que advierte sobre un posible riesgo de acumulación salina. Para una capacidad de tratamiento de 10 metros cúbicos por día, la inversión inicial se estimó en 42,7 millones de pesos colombianos y el costo anual de operación y mantenimiento en 25,7 millones. El costo de tratamiento fue de 7.046 pesos por metro cúbico y disminuyó a 5.047 pesos cuando se consideró la producción local de la semilla. Los costos de operación representaron aproximadamente el 84 % del costo total durante una vida útil de veinte años. En la evaluación ambiental comparativa, el escenario circular, basado en la valorización del aceite, la biomasa residual y los lodos, alcanzó un balance de −4,53 kilogramos equivalentes de dióxido de carbono por cada metro cúbico tratado y redujo cerca del 97 % la toxicidad carcinogénica respecto al sulfato de aluminio, aunque presentó una mayor demanda de suelo. Se concluye que Moringa oleífera constituye una alternativa viable para la clarificación, reducción microbiológica y reúso agrícola de aguas residuales domésticas en sistemas rurales descentralizados, siempre que se emplee una dosis baja, se integre un sistema de tratamiento multibarrera, se garantice la producción local de semilla y la valorización de los coproductos. Su aplicación todavía no debe extrapolarse a grandes caudales ni a aguas residuales industriales.