Benemérita Universidad Autónoma de PueblaFacultad de Ciencias Químicas

García Porras

Estefanie

Monserrat

Ménez Rey

Alejandro

Morales Luna

Angélica

Romero Abigail

Romero Claudia

Fernanda

Vo. Bo.

Materia de

Biotecnología

Licenciatura en Químico Farmacobiólogo

Dra. Sandra Luz Cabrera Hilerio

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ÍNDICE

No Contenido Págin

a

1 Resumen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2 Antecedentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3 Problemática a

resolver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

4 Agua Purificada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

5 Generalidades del Nopal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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9

6 Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

.

9

7 Diagrama de flujo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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10

8 Metodología. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

9 Conclusiones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

10 Perspectivas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

11 Referencias

Bibliográficas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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P R OY E C T O D E I M PA C T O S O C I A L

I. RESUMEN

El agua es probablemente el recurso más importante de la naturaleza, es prácticamente indispensable para cualquier ser vivo, simplemente, en ausencia del agua no habría vida.

A pesar de que el agua es el compuesto químico más abundante del planeta, hoy en día es un recurso muy limitado, y lo será cada día más. Menos del 3 % del agua del planeta es dulce pero de ésta, casi el 70% está en forma de hielo (Ver figura 1.1).

Desafortunadamente el hombre se ha encargado de reducir considerablemente la cantidad de agua útil del planeta (contaminando ríos, mantos acuíferos y provocando alteraciones en el ciclo del agua).

Cada vez es más difícil y costoso proveer de agua potable a la población mundial por lo que la ciencia se ha interesado cada vez más en encontrar nuevas formas para purificación de este vital recurso.

En la presente investigación se hablará de una vieja técnica para purificar el agua, la cual, además de ser eficiente es sumamente barata y se usa una de las plantas más

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Fig. 1.1 Porcentaje de agua en el planeta.

emblemáticas de México: el Nopal.

II. ANTECEDENTES.

Al menos desde principios del siglo XIX, sino es que desde muchos años antes (probablemente desde la época precolombina), las comunidades indígenas en México han utilizado al cactus conocido como nopal (Opuntia ficus-indica, fig. 2.1) para purificar el agua que consumían, además de ser una fuente alimenticia en su dieta. Resulta que ahora, doscientos años después, estudios científicos han demostrado que la baba o goma de esta cactácea podría ser el más natural y eficiente purificador de toxinas en el agua.

Debido a su gran versatilidad y su poder “antiséptico”, el mucilago del nopal lo usó por primera vez la investigadora mexicana Norma Alcantar, que halló un método para purificar el agua contaminada de una manera sencilla y económica. La doctora Norma Alcantara (investigadora de la

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Figura 2.1. Planta de nopal.

Universidad del Sur de Florida, Tampa) ha sido una pionera en el estudio de este tema (figura 2.2). La doctora, junto con su equipo de investigadores mezclaron el mucílago con aguas contaminadas con sedimentos y bacterias y notaron que, al poco tiempo, las sustancias disueltas en el agua comenzaban a aglomerarse.

En el caso de los sedimentos y las bacterias, éstas se aglutinaron formando núcleos más densos, que por su propio peso, se depositaron en el fondo del recipiente. Cuando probaron esta misma metodología en aguas contaminadas con arsénico, la interacción entre este metal y el mucílago empujó los residuos hacia la superficie.

La ventaja de usar nopal para limpiar el agua de arsénico, una sustancia dañina para la salud y muy común en varias regiones donde se extrae o se extrajo oro, explica Alcántar, es que “no deja mal sabor en el agua, como sucede cuando se utiliza el hierro con el mismo propósito”.

La respuesta fue muy positiva”, dice. “Como conocen el nopal, han convivido con él durante años y saben que no tiene sustancias extrañas, están muy dispuestos a aceptarlo”, agrega.

III. PROBLEMÁTICA A RESOLVER

El abrir el grifo de la llave para bañarnos, lavarnos los dientes, etc. Nos parece algo tan sencillo que no le damos la importancia suficiente ni valoramos la cantidad del agua que tenemos.

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Figura 2.2. Dra. Norma Alcantara.

Figura 3.1. Agua

Millones de personas alrededor del mundo tienen escasez de agua limpia y más aún, acceso a agua potable (figura 3.1). De hecho, el consumo de agua contaminada mata a 15 personas cada minuto en todo el mundo.

En la actualidad se tienen varias opciones para potabilizar el agua, pero el problema con estas tecnologías es que son realmente caras y requieren de mucho mantenimiento.

El nopal ha demostrado ser un filtro altamente eficiente para limpiar el agua y purificar sus toxinas; es un recurso accesible, natural, y muy efectivo.

IV. AGUA PURIFICADA

El acceso al agua potable es fundamental para la salud, uno de los derechos humanos básicos y un componente de las políticas eficaces de protección de la salud.

El agua potable no debe ocasionar ningún riesgo significativo para la salud cuando se consume durante toda una vida, teniendo en cuenta las diferentes sensibilidades que pueden presentar las personas en las distintas etapas de su vida. Las personas que presentan mayor riesgo de contraer enfermedades transmitidas por el agua son los lactantes y los niños de corta edad, las personas debilitadas o que viven en condiciones antihigiénicas y los ancianos. El agua potable es adecuada para todos los usos domésticos habituales, incluida la higiene personal.

El agua pura es un líquido incoloro, inodoro e insípido. Tiene un matiz azul, que sólo puede detectarse en capas de gran profundidad. A una presión atmosférica de 760 mm de mercurio, el punto de congelación del agua es de 0° C y su punto de ebullición de 100°C (figura 4.1). El agua alcanza su

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Figura 4.1. Agua pura.

densidad máxima a una temperatura de 4° C y se expande al congelarse. Como muchos otros líquidos, el agua puede existir en estado sobre enfriado, es decir, que puede permanecer en estado líquido aunque su temperatura esté por debajo de su punto de congelación; se puede enfriar fácilmente a -25° C sin que se congele. Tiene un peso molecular de 18 gr/ mol.

Los parámetros del agua son características físicas, químicas, biológicas y radiológicas que permiten detectar cual es el grado de contaminación que presenta el agua, la razón principal de este problema es su estructura molecular que es dipolar, con una constante dieléctrica muy alta superior a cualquier otro líquido. Algunos de estos se utilizan en el control de los procesos de tratamiento realizando mediciones de forma continua o discreta.

V. GENERALIDADES DEL NOPAL

Los nopales son plantas arbustivas, rastreras o erectas, que pueden alcanzar de 3 a 5 m de altura. El sistema radical es muy extenso, densamente ramificado, rico en raíces finas absorbentes y superficiales en zonas áridas de escasa pluviometría. Su tronco es leñoso y mide entre 20 y 50 cm de diámetro. Sus ramas están formadas por cladodios de 30 a 60 cm de largo x 20 a 40 cm de ancho y de 2 a 3 cm de espesor. El cladodio fresco recibe el nombre de nopalito y el adulto de penca.

En las pencas, de color verde opaco, se realiza la fotosíntesis, pues éstas remplazan a las hojas con esa función. Se encuentran protegidas por una cutícula gruesa que, en ocasiones, está cubierta de cera o pelos que disminuyen la perdida de agua, ya que poseen abundante parénquima. En este tejido se almacenan considerables cantidades de agua lo que permite a las plantas soportar largos periodos de sequía (Nobel et al., 1992).

Las flores de los nopales, son sésiles, hermafroditas, solitarias y de diversos colores y se desarrollan normalmente en el borde superior de las pencas (Granados y Castañeda, 2000). Su fruto carnoso, llamado tuna, es una falsa baya oval de 5 a 10 cm de largo x 4 a 8 cm de diámetro y su color puede ser amarillo, anaranjado, rojo o purpúreo. La pulpa del fruto presenta numerosas semillas y es dulce.

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La clasificación taxonómica del nopal es la siguiente:

Reino: VegetalSubreino: EmbryophitaDivisión: AngioespermaeClase: DycotyledoneaSubclase: DialipetalasOrden: OpuntialesFamilia: CactaceaeSubfamilia: OpuntioideaeTribu: OpuntiaeGenero: Opuntia NopaleaSubgéneros de O. 5

Series 17Especies 300Especies de N. 10

Fuente: Barrientos (1983)

Del genero Opuntia hay sólo 10 ó 12 especies hasta ahora utilizadas por el hombre, entre las que se encuentran como especies cultivadas, Opuntia ficus-indica, O. amyclaea, O. xoconostle, O. megacantha y O. streptacantha y como especies silvestres: Opuntia hyptiacantha, O. leucotricha y O. robusta. La más ampliamente cultivada en distintas partes del mundo es Opuntia ficus-indica. El nombre científico le fue asignado por Tourneforten en 1700, por su semejanza con una planta espinosa que crecía en el poblado de Opus en Grecia (Velásquez, 1998).

Mucilago de nopal

El mucílago de Opuntia ficus contiene complejas sustancias poliméricas de naturaleza de carbohidratos. Es una sustancia pegajosa que se produce en células del colénquima y parénquima que ayuda al cactus a retener agua. Se ha reportado que contienen proporciones variantes, según la especie de Opuntia, de D-galactosa, L-arabinosa, D-xilosa y L-ramnosa así como ácido D-galacturónico (Ver figura 5.1). Por su composición química se asemeja a las pectinas, elementos estructurales de las paredes celulares primarias e intracelulares de las plantas superiores (Sepúlveda et al., 2007).

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La composición de las pectinas es un esqueleto de cadenas de α(1-->4) ácido D-galacturónico interrumpido por la inserción de residuos (1-->2) L-ramnopiranosil en posición adyacente o alterna (Miller et al., 2008).

El nopal, una especie endémica de América, crece en regiones áridas y semiáridas. Del género Opuntia, es un alimento muy importante en la región, además se usa como aditivo para pinturas o se le dan usos medicinales (Miller et al., 2007). En sus pencas o cladodios se encuentra agua retenida en un entramado de carbohidratos llamados mucílagos (Ríos y Quintana, 2004). En el mucílago de sus frutos se ha reportado que se compone de una compleja mezcla de polisacáridos, de los cuales la mitad son del tipo de pectina (Matsuhiro et al., 2006). Se ha descrito que el mucílago de los cladodios contiene ramnosa, arabinosa, galactosa y xilosa, y que tiene relación con el almacenamiento de calcio formando estructuras caja de huevos. Se ha reportado que el mucílago tiene propiedades coagulantes (Zhang et al., 2006).

VI. OBJETIVO.

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Figura 5.1 Estructura del mucilago de nopal.

Purificar el agua con goma (mucílago) de nopal.

VII. DIAGRAMA DE FLUJO

VIII. METODOLOGÍA

Etapa 1. Extracción del mucilago de nopalA) Comprar los cladodios de Opuntia sp (Nopales). B) Lavar los nopales, cortarlos en pedazos pequeños y se hervirlos

con poca agua durante 30 minutos. C) Colar los nopales y obtener el mucílago (baba de nopal).

Etapa 2. Purificación del agua con mucilago de nopala) Colocar el mucilago de nopal obtenido en un recipiente.

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Cortar los

nopales en

trozos y hervir

Recolectar la

"baba" que

queda después

de hervir

los nopales

Agregar la goma

del nopal al

agua que se desea

purificar

Dejar repozar

Filtrar y desechar todos

los flóculos formado

s

b) Agregar el agua que se desea purificar en el mismo y esperar a que los sedimentos sean filtrados y las bacterias neutralizadas (15 minutos).

c) Filtrar y desechar todos los floculos formados, para obtener agua purificada.

IX. CONCLUSIONES

El nopal es una planta abundante en nuestro país, de crecimiento rápido y se adapta fácilmente a condiciones ambientales críticas. Por lo tanto el mucílago del nopal es una extraordinaria alternativa ecológica para purificar agua contaminada a un bajo costo.

X. Perspectivas

XI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Barrientos, P, F. 1983. Nopal y agaves como recurso de zonas áridas y

semiáridas de México en recursos agrícolas de zonas áridas y

semiáridas de México. Chapingo, México pp 38.

Granados, S, D. y Castañeda, A.D. 2000 El Nopal. Historia, Fisiología,

Genética e Importancia Frutícola. Editorial Trillas. México pp.16.

Miller, S.M., Furgate, E.J., Oyanedel, C.V., Smith J. A. and Zimmerman J.B.

2008. Toward understanding the Efficacy and Mechanism of Opuntia

spp. as a Natural Coagulant for Potential Application in Water

Treatment. Environmental Science and Technology 42(12):4274-4279.

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Nobel, P.S., Cavelier, J. y Andrade J.L. 1992. Mucilage in cacti: its apoplastic

capacitance, associated solutes, and influence on tissue water

relations. Journal of Experimental Botany, 43: 641-648.

Sepulveda E., Saenz C., Aliaga E and Aceituno C. (2007) Extraction and

characterization of mucilage in spp. Journal of Arid Environments.

68(4): 534-545.

Velásquez,E. 1998. El nopal y su historia. México pp 23.

Zhang, J. Zhang, F. Luo, Z. and Yang H. 2006. A preliminary study on

cactus as coagulant in water treatment. Process Biochemistry 41: 730-

733.

Anexar los temas que consideren necesarios. CHECAR

LOS SIGUIENTES PTOS.

- Los titulos y subtitulos van en negritas tamaño 14

- Las letras pueden ser cambiadas pero el tamaño es de 12

- Todo el texto es justificado

- Citar en el texto los autores correspondientes

- Los títulos de cuadros y tablas van en la parte de arriba

- Los títulos de las figuras van en la parte de abajo de la figura

- Dar los créditos correspondientes a los derechos de autor en

figuras o tablas

- En el diagrama de flujo se pueden utilizar cuadros, figuras,

esquemas pero que sea de forma clara la forma de obtención

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del producto final. Es importante recalcar que tipo de

metodologías y/o condiciones son necesarias en cada etapa

a desarrollarse.

- Tendrán como máximo 20 cuartillas y 10 como mínimo

Ejemplos de cómo citar la bibliografía con 1, 2 y más de

3 autores. Sangría francesa

Fernández, M.F. 2000. Manual práctico de cultivo de setas.

CIATEJ. Jalisco, México pp.60.

Voguel, F. y Salmones, D. 2000. Análisis comparativo de la

productividad de cepas de Pleurotus spp. cultivadas en

una planta comercial. Revista Iberoamericana de

micología. Vol.17:138-141.

Gaitán, H, R.; Salmones, D.; Pérez, R. Y Gastón G. 1997.

Estudios sobre el género Pleurotus. VII. Interacción entre el

crecimiento micelial y productividad. Revista

Iberoamericana de micología.14:173-176.

Referencias de Internet

Autor (Apellidos, Nombre). "Título del recurso",[tipo de recurso]. Fecha de actualización, [fecha de la visita a la página]. Dirección de la Página Web.

Ejemplo:

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Retamal, Eugenia. "Haciendo las tareas",[en línea]. Agosto 2005, Julio 2006, [04 de Agosto de 2006]. Disponible en la Web: http://profesoraeugenia.blogspot.com

DE PREFERENCIA HACER MAS REVISIONES DE

ARTÍCULOS Y LIBROS Y EN MINORÍA DE INTERNET YA

QUE LA CALIFICACIÓN DE LOS EVALUADORES

CHECARAN COHERENCIA CON EL TITULO, OBJETIVOS

Y METODOLOGÍAS, CLARIDAD EN LAS IDEAS,

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Cualquier duda sobre el escrito y/o cambios favor de

contactarme.

Saludos!!

Atte.

Dra. Sandra Luz Cabrera Hilerio

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