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MS – MA – 105 Lympha


Categoría: Medio Superior (Preparatoria)
Área de participación: Medio Ambiente

Equipo: Lympha

Miembros del equipo:
Natalia Maria Delgado Moreno
Valeria Legaria Garza
Manuel Alfonso Rentería Martínez

Asesor: Raquel Chávez Lagarda

Escuela: Colegio Baden Powell

Resumen

“Casi la mitad de los 37 pozos de agua potable del ayuntamiento están fuera de servicio, 16 de ellos por contaminación y dos por reparaciones” ( sept 2020), según Juan Carlos Álvarez Ponce, ex presidente del Consejo de Participación Ciudadana (Copaci), ha buscado la forma de subsanar el desabasto de agua en el municipio de Tlalnepantla.

El proyecto Lympha tiene como objetivo armar un kit para la purificación de agua de lluvia como un medio de obtención de agua potable. Una de las características de este kit es que es de bajo costo , accesibilidad y método de uso. La propuesta se basa en el uso de hipoclorito de calcio y sulfato de aluminio, en una proporción comprobada para purificar el agua de lluvia. El proceso se lleva a cabo a través de una filtración básica utilizando una estructura de filtro casero. Este proyecto contribuye a alcanzar la meta 6.4 del ODS 6 “ Agua y Saneamiento “ , en la que se plantea: De aquí a 2030, aumentar considerablemente el uso eficiente de los recursos hídricos en todos los sectores y asegurar la sostenibilidad de la extracción y el abastecimiento de agua dulce para hacer frente a la escasez de agua y reducir considerablemente el número de personas que sufren falta de agua. Dar la oportunidad a personas del municipio de Tlalnepantla de tener acceso a agua potable en tiempos de pandemia, es uno de los grandes retos del presente proyecto.

Pregunta de Investigación

¿Al armar un kit que sea eficaz para la purificación de agua y a la vez que tenga precio accesible, las personas que no tengan acceso a esta podrán limpiar su agua ?

Planteamiento del Problema

Debido a la reciente disminución en el suministro de agua en Tlalnepantla en un 30%; una forma viable de tener más agua para uso cotidiano puede ser purificando el agua de lluvia y/o estancada y utilizarla ya sea para los baños, lavar la ropa u otros usos cotidianos.

Antecedentes

Tlalnepantla ha tenido problemas de abastecimiento de agua potable a lo largo de su historia, la densidad de población y el poco o nulo mantenimiento a las instalaciones ha provocado que cada vez mayor número de colonias sufren de desabasto del vital líquido. De los 37 pozos de agua que hay, 18 están fuera de servicio, 13 los pozos que están consumidos y 16 de ellos no están funcionando  por contaminación, es una cantidad inmensa de agua desperdiciada por fugas debido a lo antiguo de las instalaciones y a la falta de mantenimiento, como ya se mencionó; Es el sistema Cutzamala quien apoya en la distribución de agua potable a una parte del municipio.

Objetivo

Proponer un método de purificación de agua de lluvia a través de un kit de bajo costo.

 

Objetivo 6: Agua limpia y saneamiento

Meta 6.4 De aquí a 2030, aumentar considerablemente el uso eficiente de los recursos hídricos en todos los sectores y asegurar la sostenibilidad de la extracción y el abastecimiento de agua dulce para hacer frente a la escasez de agua y reducir considerablemente el número de personas que sufren falta de agua.

Lograr que el agua limpia llegue a comunidades que no cuenten con esta, y que tenga un precio accesible.

Justificación

El agua es el compuesto químico más abundante del planeta y resulta indispensable para el desarrollo de la vida. Está formado por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno, y su fórmula química es H2O. En la naturaleza se encuentra en estado sólido, líquido o gaseoso.

El derecho a tener agua potable y saludable significa tener el agua necesaria, tanto para el uso personal como doméstico libre de microorganismos, sustancias químicas y peligros radiológicos que constituyan una amenaza para la salud humana. El agua ha de presentar un color, olor y sabor aceptables para ambos usos, personal y doméstico.

Hipótesis

Las personas de Tlalnepantla podrán obtener agua de buena calidad a precio accesible.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales:

1g de hipoclorito de calcio (Ca(ClO)2), 1L de agua estancada, 1 botella de plástico con capacidad de 3 litros, 1 tira de pH, 3g sulfato de aluminio Al₂(SO₄)₃ , 1 liga, 1 papel filtro ,5g de carbón activado (C), bicarbonato de sodio (NaHCO₃).

Procedimiento:

  1. Investigación documental acerca de sustancias utilizadas para la potabilización de agua, sus propiedades y método de potabilización.
  2. Recolección de muestras de agua de lluvia en tres lugares diferentes del Municipio de Tlalnepantla, Edo.Mex.
  3. Construcción de un filtro de grava casero para cada muestra de agua , midiendo el rendimiento base a un litro de muestra .
  4. Filtración de las diferentes muestras de agua de lluvia y cálculo de la eficiencia del filtro con base en el volumen de recuperación de agua filtrada.
  5. Pruebas de floculación y pH de las diferentes muestras a diferente concentración de hipoclorito de calcio (Ca(ClO)2)
  6. Pruebas de pH y neutralización de las muestras con NaHCO₃
  7. Purificación de muestras de pH neutro con carbón activado 
  8. Estandarización del sistema de potabilización de agua de lluvia.
  9. Diseño y elaboración del kit de potabilización 
  10. Cálculo de rendimiento y costos

Galería Método

Resultados

  • Se investigaron las cantidades necesarias de hipoclorito de calcio (Ca(ClO)2), sulfato de aluminio(Al2(SO4)3),  bicarbonato de sodio (NaHCO₃) y carbón activado en polvo (C)  para agregar al agua sin provocar toxicidad. 
  • Se llegó  a más procesos químicos como la floculación y la coagulación los cuales se pusieron a prueba para el proceso de recolección de sólidos, resultando en agua incolora e inodora, pero aún ácida. (PH: 5).
  • Posteriormente se añadió bicarbonato de sodio y carbón activado con el fin de solucionar los problemas de acidez y cristalinidad.
  • El PH resultó de 7, neutro, el agua cristalina, inodora e incolora

https://www.youtube.com/watch?v=rEPeOC-d_Hg

Galería Resultados

Discusión

Las pruebas hechas a las muestras de agua arrojaron los siguientes resultados . 

Agua con pH neutro, sin olor, color ni sabor. 

Por cada litro de agua de lluvia se obtuvieron 700 ml de agua purificada, un rendimiento del 70%.

El kit se desarrolló a un precio accesible y con una calidad para uso cotidiano.

El kit tiene un precio total de 32 pesos, y se pueden purificar 20 litros de agua con la cantidad de sales que lo contiene.

Instrucciones para utilizar el kit:

NOTA: El kit es capaz de purificar hasta 20L de agua de lluvia.

  1. Recolectar agua de lluvia.
  2. Filtrar el agua contaminada con el filtro que incluye kit para eliminar sólidos.
  3. Añadir 1ml de la solución de hipoclorito de calcio (Ca(ClO)2) (utilizando el gotero que incluye el kit) y dejar reposar 12 horas.
  4. Agregar 3g de sulfato de aluminio (Al2(SO4)3) al agua previamente filtrada y dejarla reposar durante 24 horas.
  5. Filtrar de nuevo.
  6. Agregar 5g de bicarbonato de sodio (NaHCO₃) y 5g de carbón activado en polvo (C).
  7. Filtrar de nuevo.
  8. El agua está lista para darle un uso humano cotidiano. 

Conclusiones

El agua obtenida aún no es apta para consumo humano, pero si para un uso cotidiano, quedan pendientes pruebas bioquímicas para garantizar el uso potable para consumo humano. Se planea hacer pruebas de toxicidad utilizando  Daphnia para garantizar la potabilidad del agua.

La hipótesis se comprobó ya que el kit es funcional y económico, con un precio competitivo basado en la sostenibilidad del recurso ya que es agua de lluvia; un garrafón de agua de 20L de capacidad ronda los $43.00 y el kit puede llegar a funcional y proveer de agua en cualquier momento solo con tener un colector de agua de lluvia.

Bibliografía

https://agua.org.mx/agua-contaminacion-en-mexico/ recuperado el: 30/12/19

https://www.undp.org/content/undp/es/home/sustainable-development-goals/goal-6-clean-water-and-sanitation.html Recuperado el 28/09/2019 

https://www.carbotecnia.info›proceso-de-purificacion-de-agua-potable recuperado el: 13/01/20 

Garza Cantú. (2011). Hipoclorito de calcio. 30 de septiembre del 2019, de Boletín Técnico Sitio web: http://www.aniq.org.mx/pqta/pdf/HIPOCLORITO%20DE%20CALCIO%20(HT).pdf   Recuperado el 2/10/2020

https://www.desotec.com/es/soluciones/carbon-activo Recuperado el 3/10/2020

https://wikiwater.fr/e18-el-tratamiento-del-agua-por Recuperado el 3/10/2020

https://www.itc.es/wp-content/uploads/article-Cloracion_agua_potable-ES.pdf recuperado el 3/10/2020



MS – MA – 105 Lympha

Summary

“Almost half of the 37 drinking water wells of the city council are out of service, 16 of them due to pollution and two due to repairs” (Sept 2020), according to Juan Carlos Álvarez Ponce,  president of the Council for Citizen Participation (Copaci) , has sought a way to remedy the water shortage in the municipality of Tlalnepantla.

The project Lympha aims to assemble a kit for the purification of rainwater as a means of obtaining drinking water. One of the characteristics of this kit is that it is low cost and has proven low toxicity in plants and fish. The proposal is based on the use of calcium hypochlorite and aluminum sulfate, in a proven proportion to purify rainwater. The process is carried out through a basic filtration using a homemade filter structure. This project contributes to achieving goal 6.4 of SDG 6 “Water and Sanitation”, which states: By 2030, the efficient use of water resources in all sectors increases considerably and ensures the sustainability of extraction and fresh water supply to cope with water shortages and greatly reduce the number of people suffering from water shortages. Giving people in our municipality the opportunity to have access to drinking water in times of pandemic is one of the great challenges of this project.

Research Question

When assembling a kit that is effective for water purification and at the same time affordable, people who do not have access to this will be able to purify their water ?

Problem approach

Due to the recent decrease in water supply in Tlalnepantla by 30%; a viable way to have more water for everyday use can be by purifying rainwater and/or stagnant and use it either for bathrooms, washing clothes or other everyday uses.

Background

Tlalnepantla has had problems supplying drinking water throughout its history, population density and little or no maintenance to the facilities has led to an increasing number of colonies suffer from the desabaste of the vital liquid. Of the 37 water wells there are, 18 are out of order, 13 wells are consumed and 16 of them are not operating because of pollution, it’s an immense amount of water wasted from leaks due to the old facilities and lack of maintenance, as already mentioned; It is the Cutzamala system that supports the distribution of drinking water to a part of the municipality.

Objective

Propose a rainwater purification method through a low-cost kit.

Goal 6: Clean water and sanitation

6.4 By 2030, substantially increase water-use efficiency across all sectors and ensure sustainable withdrawals and supply of freshwater to address water scarcity and substantially reduce the number of people suffering from water scarcity

Justification

Water is the most abundant chemical compound on the planet and is essential for the development of life. It is made up of one atom of oxygen and two of hydrogen, and its chemical formula is H2O. In nature it is found in a solid, liquid or gaseous state.
The right to have drinking and healthy water means having the necessary water, both for personal and domestic use, free of microorganisms and chemical substances that constitute a threat to human health. The water must have an acceptable color, smell and taste for both personal and domestic uses.

Hypothesis

People of Tlalnepantla will be able to obtain good quality water at an affordable price.

Method (materials and procedure)

Materials:

1g of calcium hypochlorite (Ca(ClO)2), 1L of stagnant water, 1 plastic bottle with a capacity of 3L, 1 pH strip, 3g of aluminum sulfate Al₂(SO₄)₃, 1 band, 1 filter paper, 5g of activated carbon (C), 5g of Sodium bicarbonate(NaHCO₃).

Procedure:

  1. Documentary research on substances used for water purification, its properties and method of purification.
  2. Collection of rainwater samples in three different locations in the Municipality of Tlalnepantla, Edo.Mex.
  3. Construction of a home-made gravel filter for each water sample, measuring the base yield to one liter of sample.
  4. Filtration of the different rainwater samples and calculation of filter efficiency based on the volume of filtered water recovery.
  5. Flocculation and pH tests of different samples at different concentration of calcium hypochlorite (Ca(ClO)2).
  6. pH testing and sample neutralization with NaHCO₃ .
  7. Purification of neutral pH samples with activated carbon.
  8. Standardization of the rainwater water purification system.
  9. Design and elaboration of the water purification kit.
  10. Calculating performance and costs.

Results

Investigations of the necessary amounts of calcium hypochlorite (Ca (ClO) 2), aluminum sulfate (Al2 (SO4) 3), sodium bicarbonate (NaHCO₃) and powdered activated carbon (C) were made to know how much to add to the water without causing toxicity.
More chemical processes such as flocculation and coagulation were put to the test for the solids collection process, resulting in colorless and odorless water, but still acidic. (PH: 5).
Later, sodium bicarbonate and activated carbon were added in order to solve the acidity and crystallinity problems.
The pH of the water was 7, it was neutral, crystalline, odorless and colorless.

https://www.youtube.com/watch?v=rEPeOC-d_Hg

 

Discussion

The tests made on the water samples ended up in the following results.

Water with a neutral pH, without odor, color or taste.

For each liter of rainwater, 700 ml of purified water were obtained, a yield of 70%.

The kit was developed at an affordable price and quality for an everyday use.

The kit has a total price of 32 pesos, and 20 liters of water can be purified with the amount of salts it contains.

Instructions for using the kit:
NOTE: The kit is capable of purifying up to 20L of rainwater.
1)Collect rainwater.
2)Filter contaminated water with the filter that is included to remove solids.
3)Add 1ml of the calcium hypochlorite solution (Ca (ClO) 2) (using the dropper included in the kit) and let it rest for 12 hours.
4)Add 3g of aluminum sulfate (Al2 (SO4) 3) to the previously filtered water and let it stand for 24 hours.
5)Filter again.
6)Add 5g of sodium bicarbonate (NaHCO₃) and 5g of powdered activated charcoal (C).
6)Filter again.
7)The water is ready for everyday human use.

Conclusions

The water that we obtained is not yet suitable for human consumption, but it is for a daily use, biochemical tests are pending to guarantee if it is possible for human consumption. Toxicity testing using Daphnia is planned to ensure the water’s potability.
The hypothesis was verified since the kit is functional and economical, with a competitive price based on the sustainability of the resource since it is rainwater; A 20L water jug ​​is around       $ 43.00 mxn and the kit can be functional and provide water at any time just by having a rainwater collector.

Bibliography

https://agua.org.mx/agua-contaminacion-en-mexico/ recovered: 30/12/19

https://www.undp.org/content/undp/es/home/sustainable-development-goals/goal-6-clean-water-and-sanitation.html Recovered: 28/09/2019 

https://www.carbotecnia.info›proceso-de-purificacion-de-agua-potable recovered: 13/01/20 

Garza Cantú. (2011). Hipoclorito de calcio. 30 de septiembre del 2019, de Boletín Técnico Sitio web: http://www.aniq.org.mx/pqta/pdf/HIPOCLORITO%20DE%20CALCIO%20(HT).pdf   Recovered: 2/10/2020

https://www.desotec.com/es/soluciones/carbon-activo Recovered: 3/10/2020

https://wikiwater.fr/e18-el-tratamiento-del-agua-por Recovered: 3/10/2020

https://www.itc.es/wp-content/uploads/article-Cloracion_agua_potable-ES.pdf recovered: 3/10/2020