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Recibido, 04/04/2021 Aceptado, 30/06/2021
Artículo original
DOI:10.25127/aps.20212.763
Eficiencia de la remoción de materia orgánica mediante electrocoagulación para tratar aguas residuales
procedentes de mataderos
Efficiency of organic matter removal by electrocoagulation to treat wastewater from slaughterhouses
1* 2 1
Henry Giovani Jave Concepción , Jesús Rascón , Kátterin Jina Luz Pinedo Gómez , Francesca Zenith Guzmán
3 3
Trujillo , Dayan Troya Paredes
RESUMEN
En los mataderos se genera grandes volúmenes de aguas residuales con alto contenido de materia orgánica, lo cual
ocasiona impactos significativos en los cuerpos receptores. Por lo cual, el objetivo de la presente investigación fue
evaluar la eficiencia de diferentes procesos de electrocoagulación en la remoción de la materia orgánica presente en
el agua residual de un matadero. Para lo cual, se realizaron mediciones antes de la aplicación del sistema de
electrocoagulación y después de la aplicación del mencionado sistema. Los resultados explican un grado de
confiabilidad del 0,95, indicando que dicho sistema con aplicaciones de 12Vx15min (T1) y 24Vx10min (T2) logran
reducir los parámetros de demanda bioquímica de oxígeno (DBO) de 585 mg/L a 183,83 mg/L (T1) y 104,17 mg/L
(T2), la turbiedad de 444 UNT a 39,67 UNT (T1) y 26,00 UNT (T2), la conductividad eléctrica de 1579 µmho/cm a
359,40 µmho/cm (T1) y 128,92 µmho/cm (T2), los sólidos suspendidos totales (SST) de 466 mg/L a 28,83 mg/L (T1)
y 14,50 mg/L (T2) y el potencial de hidrógeno (pH) desde 11,77 unidades de pH hasta 8,34 y 7,53 respectivamente;
concluyéndose que, existiendo diferencia significativa entre los tratamientos.
Palabras clave: agua residual, electrocoagulación, matadero, parámetros fisicoquímicos.
ABSTRACT
Slaughterhouses generate large volumes of wastewater with high organic matter content, which causes significant
impacts on the receiving bodies. Therefore, the objective of this research was to evaluate the efficiency of different
electrocoagulation processes in the removal of organic matter present in the wastewater from a slaughterhouse. For
this purpose, measurements were made before and after the application of the electrocoagulation system. The results
explain a degree of reliability of 0.95, indicating that the system with applications of 12Vx15min (T1) and
24Vx10min (T2) reduced the parameters of biochemical oxygen demand (BOD) from 585 mg/L to 183.83 mg/L (T1)
and 104.17 mg/L (T2), turbidity from 444 UNT to 39, 67 UNT (T1) and 26.00 UNT (T2), electrical conductivity from
1579 µmho/cm to 359.40 µmho/cm (T1) and 128.92 µmho/cm (T2), total suspended solids (TSS) from 466 mg/L to
28.83 mg/L (T1) and 14.50 mg/L (T2) and potential hydrogen (pH) from 11.77 pH units to 8.34 and 7.53
respectively; The conclusion was that there was a significant difference between the treatments.
Keywords: waste water, electrocoagulation, slaughterhouse, physico-chemical parameters.
1
Corporación GRONPERU SAC., Tarapoto, Perú.
2
Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza de Amazonas, Instituto de Investigación para el Desarrollo Sustentable de Ceja de Selva,
Chachapoyas, Perú
3
Universidad Peruana Unión, Campus Tarapoto, Tarapoto, Perú
*
Autor de Correspondencia, e-mail: henryjavec@outlook.com
Rev. de investig. agroproducción sustentable (2): 1-8, 20 2520-97605 21 ISSN:
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Electrocoagulación aguas residuales
Jave Concepción HG
I. INTRODUCCIÓN
En la actualidad, la problemática ambiental relaciona-
da con la contaminación de los recursos hídricos, pone
en riesgo el equilibrio ambiental, la seguridad alimen-
taria, la salud poblacional y el desarrollo económico
sostenible de la población mundial. Según el Informe
Mundial de las Naciones Unidas sobre el Desarrollo de
los Recursos Hídricos (WWAP, 2018; 2019; 2020;
2021), los países del continente europeo tratarían un
71% de sus aguas residuales, en Medio Oriente y Áfri-
ca del Norte un 51%, mientras que en América Latina
alrededor del 20%. Se debe indicar, además, que en 32
países de los 48 del continente africano no presentan
registro sobre la generación y tratamiento.
En concreto, en el Perú muchos de los cuerpos de agua
se encontrarían afectados debido a las descargas de
aguas residuales (Gamarra-Torres et al., 2018; Rascón
et al., 2021). Por lo que, las entidades reguladoras
deberían asumir la responsabilidad para su control,
considerando la normativa actual, según sector y los
parámetros indicadores de contaminación, que se
deben corroborar con los Límites Máximos Permisi-
bles correspondientes, donde los aportes de la indus-
tria manufacturera, alimentaria, minera, hidrocarburí-
fera y pesquera son de atención prioritaria (Ayala et
al., 2018).
La región San Martin, no es ajena a la realidad de la
gran mayoría de ciudades ubicadas en zonas tropicales
del Perú y otras de Latinoamérica, pues estas eviden-
cian graves problemas de contaminación de los cuer-
pos de agua como fuentes receptoras del vertimiento
de agua residual urbanas, municipales e incluso indus-
triales sin o escaso tratamiento, lo cual impacta negati-
vamente a su calidad, alterando el ecosistema acuático
y conllevando a graves problemas de las poblaciones
que lo aprovechan.
Son diversos los factores que conllevan a esta proble-
mática, entre ellas la capacidad de gestión y adminis-
trativa por parte de las entidades relacionadas, así
como, la escasa investigación por parte de las institu-
ciones públicas y privadas para promover nuevas
tecnologías o mejorar las existentes a fin de brindar
alternativas de solución viables y sostenibles para el
tratamiento de aguas residuales.
La WWAP (2019), menciona que, el aprovechamiento
de las aguas residuales cobra gran importancia como
fuente alterna de agua; cambiando el paradigma de la
gestión de estas, que pasa por un problema para su
tratamiento y su posterior vertimiento a contemplar su
reutilización y recuperación; cubriendo así la necesi-
dad del agua para la población (agua potable, aguas de
riego y agua para la industria); que gracias a una serie
de tecnologías emergentes como la electrocoagula-
ción, la cual ofrece ciertas ventajas frente a las tecnolo-
gías tradicionales.
En la actualidad, los mataderos “clandestinos”, otros
en proceso de formalización y los ya formados, siguen
vertiendo sus aguas residuales de manera ilegal a los
cuerpos de agua o a las redes de alcantarillado. Razón
por la cual, la presente investigación busca evaluar las
características del agua residual del matadero del
distrito de Zapatero inscrito a la provincia de Lamas de
la región San Martin y que, mediante electrocoagula-
ción como alternativa ambientalmente amigable mejo-
re sus características respecto a la concentración de
materia orgánica a fin de poder ser vertidas sin generar
alteraciones significativas.
Bien se sabe que, entre las principales alternativas
aplicadas para tratar estas aguas residuales se encuen-
tran las lagunas de oxidación, humedales y los proce-
sos de coagulación química, donde los primeros
demandan un tiempo de retención hidráulica relativa-
mente considerable y su tiempo de vida útil es limitado
(Butler et al., 2017), mientras que el ultimo hace uso
del sulfato de aluminio, lo cual que por ser de origen
sintético genera impactos negativos en el ambiente y a
la salud de las poblaciones (Krupińska, 2020).
Es ahí en donde radica la importancia de la electrocoagu-
lación, teniendo en cuenta que, no es una tecnología
nueva, pero que ha sido poco estudiada y desarrollada;
en los últimos años, ha logrado convertirse en la solución
para el tratamiento de muchos contaminantes como una
técnica limpia comparada con las tecnologías tradiciona-
les, por lo que, su aplicación adecuada permitiría reme-
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diar muchos problemas, que pueda ser una alternativa
viable y eficiente sin provocar efectos negativos al
ambiente y/o a la salud. Esta investigación tuvo como
objetivo evaluar la eficiencia de la electrocoagulación en
la remoción de materia orgánica por DBO presente en el
agua residual procedente de un matadero.
II. MATERIAL Y MÉTODOS
Lugar de ejecución
El experimento se desarrolló en el distrito de Morales,
provincia y región San Martín, en el laboratorio de la
Universidad Peruana Unión ubicada en el Jr. Los Már-
tires 340 Urb. Santa Lucía – Morales con coordenadas
6°28'21.42" S y 76°23'45.88"O a una altitud de 271
m.s.n.m., con una temperatura media anual de 27,5 °C
y una precipitación de 988 mm anuales.
Diseño del sistema
El sistema de electrocoagulación presentó las siguien-
tes estructuras, una plataforma metálica de 27x22x1.5
cm, la cual constituye el soporte de un tanque de vidrio
con las siguientes dimensiones 15x20x25 cm (7 500
mL capacidad volumétrica total) y donde se ancla un
soporte universal con una llave nuez, la cual sujeta al
cabezal con los electrodos de aluminio (placas de
13x2x02 cm) dispuestos en dos filas y con una separa-
ción de 5 cm; el soporte universal, además, sujeta a un
transformador de corriente eléctrica de 220 voltios –
12 voltios, un regulador de voltaje de 12 y 24 voltios y
un switch para encender y apagar el sistema.
Metodología
La muestra de agua residual de matadero fue colectada
durante la etapa de producción, una muestra compuesta,
colectada en la cámara de mezcla a diferentes tiempos
mientras duro el proceso; luego se transportó en cadena
de frio hasta las instalaciones del laboratorio de ingenie-
ría ambiental de la Universidad Peruana Unión – Tara-
poto, lugar donde se desarrolló el ensayo. El muestreo y
el transporte de la muestra se realizó de acuerdo a lo
establecido por APHA, AWWA y WEF (2017).
De la muestra de agua residual, se tomaron 5000 mL
para ser depositados en el tanque de vidrio, posterior-
mente se montó el cabezal con los electrodos de alumi-
nio, se reguló el sistema eléctrico a 12 voltios y se
cronometró por 15 min, concluido este proceso, con
una nueva muestra se ensayó a 24 voltios por 10 min.
Para ambos casos se realizaron 6 repeticiones, a fin de
alcanzar un volumen de muestra que permita cumplir
con los volúmenes necesarios para ser remitidos al
laboratorio acreditado para el análisis respectivo de
los parámetros de interés.
La toma de la muestra para el análisis de los parámetros
antes del proceso y después del proceso, como son pH,
conductividad eléctrica, demanda bioquímica de oxíge-
Figura 1. Características del sistema de electrocoagulación.
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no (DBO), solidos suspendidos totales (SST) y tur-
biedad se realizó en frascos plásticos facilitado por el
laboratorio acreditado. Todas las muestras fueron
refrigeradas a 4 °C durante su traslado, para su poste-
rior análisis en el Laboratorio Environmental Quality
Analytical Services S.A. (EQUAS S.A.) en Lima.
Análisis de datos
Los datos fueron sometidos primero a una prueba de
normalidad Shapiro-Wilk, al contar con una muestra
inferior a 50 (Melo et al., 2020), demostrando que
ninguna variable se ajusta a la normal. Posteriormen-
te, se aplicó una prueba Kruskal Wallis (no paramé-
trica), para determinar si existen diferencias entre los
distintos tratamientos. Al existir diferencias, se reali-
zó una prueba de comparaciones múltiples Post-hoc
mediante el test de Conover (Zhan et al., 2018; Dul et
al., 2020). Todos los análisis estadísticos se realiza-
ron a un nivel de significancia de p<0,05 con el
software R version 3.6.3. (R core tema, 2020).
La eficiencia del sistema de electrocoagulación en
función a la remoción de la materia orgánica se
realizó mediante una fórmula matemática en
EXCEL®. Por último, se realizó una comparación con
los Límites máximos permisibles (LMP).
III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Todas las variables estudiadas para el tratamiento de
aguas residuales con electrocoagulación, demostraron
diferencias significativas entre ellos. De los dos trata-
mientos, el de un voltaje con 24V, fue el que valores
más bajos encontró (Figura 2). Los SST son los que
más diferencias muestran entre tratamientos, mientras
que el pH el que menos.
Los valores correspondientes a la eficiencia de remo-
ción de DBO se presentan en la Tabla 1. Donde el
segundo tratamiento mediante aplicación de 24 voltios
por 10 minutos (E24V) demostró diferencias, respecto
al primero con aplicación de 12 voltios por 15 minutos
(E12V) (χ² = 8,516; p = 0,003). La DBO, constituye
uno de los agentes que alteran la calidad del agua
(Ascón, 2018), teniendo en cuenta que esta proviene
de un matadero, en su mayoría estaría constituida por
Figura 2. Valores de cada uno de los parámetros lineales.
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carbohidratos (Aleksić, et al., 2020). Gracias a las
características polares de los carbohidratos, estos
resultan desestabilizados y cambian su configuración
electrónica al ser sometidos a una determinada intensi-
dad de corriente (Navarro et al., 2019), promoviendo
una reorganización molecular que conlleva a la coagu-
lación final (Aguilar et al., 2020). Los valores de la
DBO disminuyeron desde 585 mg/L hasta 184 mg/L
en el ensayo E12V y 104mg/L en el ensayo E24V, que
en términos porcentuales de tratabilidad representa el
68,575 % y 82,194 % respectivamente (Tabla 1). Al
compararse con otros trabajos, se ven resultados pare-
cidos. El trabajo de Rusdianasari et al. (2021), utiliza-
ron variaciones de flujo eléctrico de 12, 15 y 18V y
tiempos de retención de 30, 60, 90, 120 y 150 min,
alcanza una mayor eficiencia con 18 V y un tiempo de
150 min. Sin embargo, el voltaje puede ser variable
dependiendo de varios factores, principalmente las
características fisicoquímicas de las moléculas que
constituyen al DBO (Hawari et al., 2020).
El tratamiento de las aguas residuales, independiente
de la actividad productiva que lo genera asegura la
calidad de agua del cuerpo receptor, su disponibilidad
y aprovechamiento de manera sostenible (Morsy et
al., 2020). Estos compuestos orgánicos afectan directa
o indirectamente los servicios eco-sistémicos que los
cuerpos de agua brindarían (Chen et al., 2021). Es así,
actualmente, cada país evalúa y fiscaliza los verti-
mientos de las aguas residuales. En el Perú, el Organis-
mo de Evaluación y Fiscalización Ambiental (OEFA),
señala que, las aguas residuales que no presenten trata-
miento o este sea inadecuado, alteran la tratabilidad
por sobrecarga en las plantas de tratamiento, lo cual
genera que los efluentes tratados excedan los Limites
correspondientes (OEFA, 2014).
Parámetro
Eficiencia (%)
E12V E24V
DBO 68,575 82,194
Turbiedad 91,066 94,144
Conductividad Eléctrica 77,239 91,836
SST 93,813 96,888
Tabla 1. Eficiencia de la remoción en agua residual de matadero
El primer tratamiento (E12V), tiene un menor porcen-
taje de remoción en función de la turbiedad, conducti-
vidad eléctrica (χ² = 8,516; p = 0,003). Esto permite
explicar que los coloides que constituyen la turbiedad
inicial (444 UNT), no lograron ser desestabilizados
suficientemente mediante la aplicación de 12 voltios
por 15 minutos, alcanzando una turbiedad final de
39,67 UNT (91,066 % de eficiencia) respecto al segun-
do tratamiento (E24V) donde se alcanzó 26 UNT (efi-
ciencia del 94,144 %) (Tabla 1), esto guarda relación
directa con lo descrito por Sun, et al., (2019), que para
sedimentar los coloides requiere de una energía y un
tiempo suficiente capaz de desestabilizarlos, constitu-
yan el floc adecuado y su posterior sedimentación.
Recalcando que, electro-coagulación utiliza una fuen-
te de poli electrodos que aportan iones desestabiliza-
dores de las partículas coloidales, semejante a la
acción de los coagulantes utilizados en el tratamiento
convencional (Yasri et al., 2020).
La materia orgánica soluble presente en el agua resi-
dual (Meyo et al., 2021), tiene influencia directa sobre
la conductividad eléctrica, por lo que resulta importan-
te su evaluación en la determinación de la calidad del
agua (Han et al., 2021). Al realizar la evaluación de la
conductividad eléctrica, esta disminuye desde 1579
µS/cm hasta 359,35 µS/cm en el tratamiento E12V y
129 µS/cm en el tratamiento E24V (χ² = 8,366; p =
0,004), lo cual representa una eficiencia en la remoción
del 77,230 % y 91,836 % respectivamente (Tabla 1).
La materia orgánica soluble presente en el agua resi-
dual resulta ser un problema grave si no se trata y
alcanza cuerpos de agua lenticos, ya que, estos com-
puestos pueden ser asimilados fácilmente y desenca-
denarían un proceso de eutrofización gracias el alto
contenido de compuestos nitrogenados y azufrados
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(Smol et al., 2020).
Los sólidos suspendidos totales (SST) presentes en el
agua residual de matadero está constituida básicamen-
te por las excretas, sangre, grasas, pelos y otros que se
desprenden o se generan en las actividades propias de
cada una de las etapas del proceso (Ziara et al., 2018).
Algunos de estos elementos, dependiendo del volu-
men y peso molecular, logran sedimentar fácilmente,
mientras que otros pueden flotar o en el peor de los
casos pueden quedar en suspensión por un tiempo
mayor y pasar a constituir los denominados colides
(AlJaberi et al., 2020).
Los SST en la presente evaluación se lograron dismi-
nuir desde los 466mg/L hasta 29mg/L en el tratamiento
E12V y hasta 14.5mg/L en el tratamiento E24V (χ² =
8,516; p = 0,003). Esto correspondería a una eficiencia
en la remoción del 93,813% y 96,888% respectivamen-
te. Dicha eficiencia, permite corroborar lo visto en los
trabajos realizados por Reátegui et al. (2020) y Chak-
chouk et al. (2017), donde emplearon la electrocoagu-
lación para tratar agua residual de matadero, teniendo
en cuenta el voltaje y el tiempo de retención hidráulica.
Ambos obtuvieron una tratabilidad mayor del 50%,
dependiendo del parámetro indicador analizado.
Es importante, tener en cuenta que en toda evaluación
se debe realizar un monitoreo de los parámetros bási-
cos, donde se tiene que incluir el pH, ya que estos pue-
den permitir una mejor interpretación del proceso en
sí. Por ejemplo, Oliveira et al., (2020), señala que el
pH en los procesos donde se aplica electrocoagulación
es muy variable. Así, el pH vario desde 11,77 hasta
8,345 (12V) y 7,525 (24V), lo que permite interpretar
que si se diera el caso donde el agua post tratamiento se
vierte a un cuerpo de agua, esta aplicaría según la nor-
mativa nacional actual. Siendo más eficiente el trata-
miento con 24 V (χ² = 8,516; p = 0,003).
IV. CONCLUSIONES
La aplicación del sistema de electrocoagulación con
electrodos de aluminio a 12V por 15 minutos y 24V
por 10 minutos permitieron reducir significativamente
los valores de la conductividad eléctrica, DBO, soli-
dos suspendidos totales (SST) y la Turbiedad. Por
tanto, la electrocoagulación es una alternativa viable
para tratar el agua residual procedente de matadero,
donde la utilización de electrodos de aluminio con una
intensidad de 12 y 24 voltios por 15 y 10 minutos res-
pectivamente, es eficiente (>90%) para tratar a la
materia orgánica en función de la DBO. El agua resi-
dual procedente del proceso de matadero tratada con
esta tecnología podría ser utilizadas para riego agríco-
la o vertidas a un cuerpo receptor sin ocasionar impac-
to ambiental significativo. Se recomienda realizar
ensayos experimentales con otros voltajes y otros
tiempos de retención hidráulica.
V. AGRADECIMIENTOS
Al personal administrativo de la municipalidad del
distrito de Zapatero, por facilitarnos el acceso al Mata-
dero Municipal del mismo distrito, provincia de
Lamas y región San Martin.
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