Investigación sobre cabuya en Chimborazo

2. Estudio y caracterización de la
fibra cabuya como alternativa de
bio-remediación, en medios
porosos contaminados (acuíferos)
por metales pesados e
hidrocarburos, mediante la
construcción de dos diversos
prototipos de laboratorio de
barreras reactivas permeables
(PRB) una pasiva y una activa.”
Ing. Patricio Santillán
gpatosl@hotmail.com

4. CLASIFICACION CIENTÍFICA (1793)
Reino : Plantae
División : Magnoliophyta
Clase : Liliopsida
Orden : Asparagales
Familia : Agavaceae
Género : Furcraea
Especie : andina
Nombre botánico: Furcraea andina

5. Altitud: 800 m.s.n.m - 3600 m.s.n.m.
Descripción de la cabuya:
Planta xerófita
Altura de planta: 1.50 hasta 7 m de alto
hojas en una roseta densa, ensiforme –
lanceolada, en forma de acumen, de 1 a 3
m de largo y de 15 a 20 cm de ancho, muy
corpulenta y coriácea.
Usos de la cabuya: elaboración de:
zapatos, costales, hamacas, redes,
cuerdas, alpargatas , cinturones,
mochilas etc.

6. ORIGEN: Los países andinos
Ecuador, Perú, Bolivia y Colombia .
NOMBRES COMUNES:
- penca - fique
- cabui - chuchao
- cowisa - cabuya

7. hojas en una roseta densa,
ensiforme – lanceolada, en forma
de acumen, de 1 a 3 m de largo y
de 15 a 20 cm de ancho, muy
corpulenta y coriácea.

8. bio-
Alternativa de bio-remediación, en medios
contaminados(acuíferos), por metales pesados e
hidrocarburos, mediante barreras reactivas permeables
(PBR)

9. Composición química
Alto contenido de : celulosa 70 %
lignina 11 %
Caracterización mecánica de la fibra
Resistencia de la tracción que varía entre 400 y
700 Mpa.

10. Pruebas de permeabilidad (permeámetro)
Procedimiento Ley de Darcy
V= k.i
V= velocidad de flujo I= ∆H/L Ω = área del
(m/s) permeámetro
i= gradiente hidráulico K=Q/(Ω x Ω = ∏ x r2
medio I)
K= permeabilidad o Q= Caudal
conductividad hidráulica
(m/s)
K=(V/i)/100 Q = V/T

11. El Ecuador es un país productor de petróleo,
dentro de sus procesos se produce contaminación
de aguas, suelo y aire, ejemplo claro el derrame
de unos 1.300 barriles de petróleo producido en
Esmeraldas, proveniente de la Refinería de esa
provincia, que provocó la contaminación de dos
ríos Teaone y Esmeraldas aledaños al complejo
petroquímico. (Diario Expreso 12/06/2010)

12. En nuestro oriente ecuatoriano por más de 30
años, Texaco, extrajo petróleo en territorio nacional mas allá
de la riqueza generada, su legado hoy consiste en más de mil
piscinas de desechos tóxicos que han sido identificadas en la
Amazonía ecuatoriana y sus nefastas consecuencias para la
salud humana y ambiental.
(http://www.tvecuador.com, documental crudo, el derrame
de la Texaco, 2009-05-10 ).

13. Levantamiento Artificial
Perforación de pozos en
racimo (vertical,
horizontal y direccional).
Levantamiento artificial
a través de bombeo electro
sumergible.

14. Pb y Cu en altas [ ] en las aguas del río y tejidos de peces de
consumo humano.
Altas [ ] de aceites, grasas y Hg en todos los afluentes del Río
Corrientes que recibían aguas de producción.
Aguas superficiales y de sedimento con altas [ ] de
hidrocarburos, metales pesados y cloruros.
Grandes extensiones con derrames de petróleo.
Contaminación de acuíferos
Deforestación: en la zona de intervención con deforestación
severa

15. • Agua superficial
pH, Hidrocarburos Totales de Petróleo Aceites y Grasas,
metales pesados en Valores Normales
• Suelos superficiales
Ba, Pb, Cd, Cu, Zn, Cr y Hg en Valores Normales.
• Aire
Material Particulado (pequeñas partículas sólidas o líquidas de
polvo PM 10), NOx, CO.

16. NIVEL DE PLOMO DE SANGRE (ug/dl)
70 80
60
50 60 0-9.9
0-9.9
40 10-19.9
% 40 10-19.9
30 20- 29.9 %
20 30-50
20- 29.9
20
10
30-50
0 0
San Cristobal José Olaya
1-6 7 - 17 18 a +

17. Efecto niños Pb (ug/dl) Efecto adultos
Disminución metabolismo Disminución audición
vit D 30
Disminución velocidad
cond. nerviosa 20
Disminución CI 10 Hipertensión
Disminución talla 10 Abortos espontáneos
Referencia: Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSRD) Case studies in
Environmenatal medicine. No 1 (ATSRD.1990)

18. Derrames de Petróleo:
Trabajos de Bioestimulaciòn de bacterias y hongos
Fertilización con Nitrógeno y fósforo (se adicionan, urea
y fosfato, con el objetivo de estimular el crecimiento de los
microorganismos que degraden al petróleo)
Reinyección de aguas de producción
Utilización de minerales zeolíticos para la absorción de
Cd, Zn y Ni en el agua ( las zeolitas poseen propiedades
físicas y químicas de adsorción, intercambio iónico y
catálisis)

19. “Estudio y caracterización de la fibra de la cabuya
(Furcraea andina) como alternativa de bio-
remediación, en medios porosos contaminados
(acuíferos) por metales pesados e hidrocarburos,
mediante la construcción de dos diversos prototipos
de laboratorio de Barreras Reactivas Permeables(PRB)
una pasiva y una activa."

20. Extracción de la Fibra de Cabuya
Análisis de permeabilidad de la furcraea andina
Análisis de diámetro de la fibra
Análisis de resultados Químicos (retención de metales
pesados Cadmio, Plomo, Zinc, Cobre) de la Furcraea
Andina.
Pruebas de dispersión del contaminante en las
Barreras Reactivas Permeables

21. Planta de cabuya blanca (Furcraea andina) en
estado adulto procede al corte de 14 pencos
para la obtención de 5kg de fibra
b)Extracción de la fibra en la máquina
moledora para separar la parte leñosa de la
planta.
planta.
c) Se procede al lavado de la fibra para sacar la
parte leñosa que no se saco al pasar por la
máquina.
máquina.
d) Luego del lavado se procede al secado,
cepillado y esta lista para su uso en
laboratorio.
laboratorio.

23. Para este estudio se utilizo un permeámetro el cual tienen un
cuerpo cilíndrico vertical en el que se coloca la muestra entre
dos rejillas o placas porosas que contengan el material y tales
que la perdida de la carga producida por las mismas sea
mucho menor que la debida al material en ensayo.
En el permeámetro de carga fija se aplica una diferencia de
nivel de agua constante.

24. Ley de Darcy
V=k.i
I= ΔH/L
K=(v/i)/100
V= velocidad real (m/s)
I= gradiente hidráulico medio
K= permeabilidad (m/s)
K=Q/(Ω x I)
Q = V/T
I = ∆H/L
Ω = ∏ x r2
Q= Caudal
I = Gradiente hidráulico medio
Ω = área del permeámetro

25. Ley de Darcy
Para cada una se hicieron 3 pruebas de permeabilidad con
10, 18 y 25 (carga fija) cm graduadas en el tubo de
mariotte. Mediante los cálculos, se obtuvieron valores de
K, se tomó el promedio como el valor más representativo,
el mismo que fue comparado con la siguiente tabla
k (m/s)
densidad ∆H = 10 ∆H = 18 ∆H = 25
kg/m3 cm cm cm
146 1.09E-04 7.76E-05 8.89E-05
200 3.88E-04 1.91E-04 1.33E-04
240 4.00E-04 2.42E-04 1.51E-04

26. Ley de Darcy
Terreno K (m/s)
grava limpia 10-2 – 1
Arena y grava 10-5 – 10-2
Arena muy fina 10-6 – 10-4
Limo 10-8 – 10-6
Arcilia Homogenea < 10-9
Arcilla sobreconsolidada 10-8 – 10-4

27. Promedio: 249,40 µm

28. Composición química de la hoja
furcraea andina

29. Foto de pruebas químicas retención del contaminante

30. Zn
Cd 0,35
0,008
0,007 0,30
0,006 0,25
0,005 0,20
0,004
Cd 1 0,15 Zn 1
0,003
0,002 0,10
0,001 0,05
0 0,00
0 2 4 6 8 0 2 4 6 8
0,01 Cu
Pb 0,09
0,009
0,08
0,008
0,007 0,07
0,006 0,06
0,005 0,05
0,004 0,04
Cu 1
0,003 0,03
Pb 1
0,002 0,02
0,001 0,01
0 0
0 2 4 6 8 0 2 4 6 8
Resultados positivos para el Cd y el Zn llegando a retener del 85% al 90%
en el caso del Pb y el Cu llegan a retener del 70% al 85%

31. El modelo requiere la realización de una estructura especial que
consiste en vigas metálicas, paredes de plexiglás, con apropiados
dispositivos de control de la salida de agua y para la asignación de
cargas hidráulicas al inicio y la salida del modelo. A continuación se
muestra la figura que representa el esquema proyectual de la
estructura del modelo en el canal en estudio.

35. 18
Concentraciòn Cd con fibra de 5cm
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0 2 4 6 8 10 12 14
Podemos determinar que la fibra retiene valores del 63% al 78%
en un día de monitoreo continuo

36. Concentraciòn Cd con fibra de
20
30cm
15
10
5
0
0 5 10 15 20
Podemos determinar que la fibra retiene valores del 70% al 88%
en un día de monitoreo continuo

37. Concentración Cd con fibra de
20
50cm
15
10
5
0
0 5 10 15 20
Podemos determinar que la fibra retiene valores del 85% al 95%
en un día de monitoreo continuo

39. Se utilizó la Cabuya (Furcraea andina) existe en gran
cantidad, fácil procesamiento y su bajo costo.
Se determinó que la fibra es permeable y puede ser utilizado en
la descontaminación de suelos de características de arena muy
fina
En la retención del contaminante por parte de la fibra se obtuvo
para el Cd y el Zn que retiene del 85 al 90% y para el Pb y Cu
retiene del 70 al 95 % siendo resultados positivos en el proceso
de biorremediaciòn con el uso de una fibra biológica.
El trazante utilizado en el prototipo con un suelo arenoso se
disperso hasta el poso, simulando la dinámica de flujo del
contaminante.

40. El aumento de la densidad de las fibras
produce una reducción del 70% de la
conductividad hidráulica disminuyendo la
concentración de metales pesados como:
Zn, Cu, Cd, Pb.
El procesamiento del petróleo incluye la
contaminación de acuíferos, el calentamiento
global provoca escasez de agua dulce (sequias)
presente en gran cantidad en acuíferos, por lo
cual se investigo este proceso de
biorremediación.

41. Gracias por su
Atención