65 │
Utilización de quitosano (Litopenaeus vannamei)
y almidón (Zea mays) como coagulante en aguas
residuales domésticas
Use of chitosan (Litopenaeus vannamei) and starch
(Zea mays) as a coagulant in domestic wastewater
Abstract
Food service establishments generate large volumes of wastewater contaminated with vegetable oils and fats, harming the envi-
ronment and public health. The coagulation potential of chitosan obtained from the shrimp exoskeleton of Litopenaeus vannamei
and corn starch from Zea mays was evaluated for the treatment of domestic wastewater. Chitosan was obtained through depro-
teinization, demineralization, and deacetylation of the exoskeleton, achieving a degree of deacetylation greater than 80%. Three
treatments with dierent biocoagulant concentrations were applied at a total dose of 0.5 g, with three replicates each. Treatment
2, consisting of 0.3 g of corn starch and 0.2 g of chitosan, showed the highest statistical eciency (F=70.11; p-value=0.0001). This
treatment achieved a reduction of 92.6% in oils and fats, 44.2% in COD, and 57% in turbidity. The evaluated biocoagulants enabled
the eective removal of contaminants through coagulation, occulation, and ltration processes, demonstrating their potential
as cost-eective and environmentally sustainable alternatives for the treatment of domestic wastewater with high lipid content.
Keywords: corn starch; biocoagulants; chitosan; turbidity; water treatment.
Resumen
Los establecimientos gastronómicos generan grandes volúmenes de aguas residuales contaminadas con aceites y grasas vegetales,
afectando al ambiente y la salud pública. Se evaluó el potencial coagulante del quitosano obtenido de exoesqueleto de camarón
Litopenaeus vannamei y almidón de maíz Zea mays para el tratamiento de aguas residuales domésticas. El quitosano se obtuvo
mediante desproteinización, desmineralización y desacetilización del exoesqueleto, alcanzando un grado de desacetilación superior
al 80%. Se aplicaron tres tratamientos con diferentes concentraciones de biocoagulantes en dosis de 0,5 g, con tres réplicas cada
uno. El tratamiento 2, compuesto por 0,3 g de almidón de maíz y 0,2 g de quitosano, demostró la mayor eciencia estadística
(F=70,11; p-valor=0,0001). Este tratamiento logró una reducción del 92,6% en aceites y grasas, 44,2% en DQO y 57% en turbidez.
Los biocoagulantes evaluados permitieron la remoción efectiva de contaminantes mediante procesos de coagulación, oculación
y ltración, demostrando su potencial como alternativas económicas y ambientalmente sostenibles para el tratamiento de aguas
residuales domésticas con alto contenido de lípidos.
Palabras clave: almidón de maíz; biocoagulantes; quitosano; turbidez; tratamiento de aguas.
Recibido: 07 de diciembre 2025
Aceptado: 07 de abril 2026
Luis Guevara-Vinza
1
; Gabriela Andrade-Dicao
2
;
Jaime Naranjo-Moran
3*
; Diego Muñoz-Naranjo
4
1 Universidad Politécnica Salesiana, Carrera de Ingeniería Ambiental, Campus María Auxiliadora, kilómetro 19.5 Vía a La Costa, CP
090901. Guayaquil, Ecuador; lguevara@ups.edu.ec; https://orcid.org/0009-0006-4073-8626
2 Universidad Politécnica Salesiana, Carrera de Ingeniería Ambiental, Campus María Auxiliadora, kilómetro 19.5 Vía a La Costa, CP
090901. Guayaquil, Ecuador; gandrade@ups.edu.ec; https://orcid.org/0000-0002-1147-7811
3 Universidad Politécnica Salesiana, Grupo de Investigación en Aplicaciones Biotecnológicas (GIAB); Carrera de Biotecnología, Campus
María Auxiliadora, kilómetro 19.5 Vía a La Costa, CP 090901. Guayaquil, Ecuador; jnaranjo@ups.edu.ec; https://orcid.org/0000-0002-
4410-9337
4 Ingeniería Ambiental, Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Agraria del Ecuador, 59304, Av. 25 de Julio y Pio Jaramillo, Guayaquil,
Ecuador; dmunoz@uagraria.edu.ec; https://orcid.org/0000-0003-2203-0588
*Autor de correspondencia
Revista Ciencia UNEMI
Vol. 19, N° 51, Mayo-Agosto 2026, pp. 65 - 71
ISSN 1390-4272 Impreso
ISSN 2528-7737 Electrónico
https://doi.org/10.29076/issn.2528-7737vol19iss51.2026pp65-71p
66 │
Volumen 19, Número 51, Mayo-Agosto 2026, 65 - 71
I. INTRODUCCIÓN
El agua dulce representa el 2,5% del total de
agua existente en el planeta y es apta para consumo
humano (Rudel Olmos et al., 2003). En aguas
residuales domésticas, el contenido de grasas y
aceites oscila entre 30 a 50mg/L, constituyendo
acerca del 20% de la Demanda Bioquímica de
Oxígeno (DBO). Dado este contexto, los desechos
aceitosos representan uno de los principales
desafíos no solo en la industria petrolera y
petroquímica, sino también en la producción
alimentaria, cosmética y farmacéutica (Okada &
Peterson, 2000).
En las aguas residuales de restaurantes, las
concentraciones típicas de grasas y aceites van
desde 1,000 hasta 2,000mg/L o más, procedentes
de alimentos como mantequilla, aceites vegetales,
carnes y manteca, entre otros (Elias, 2006). El
incremento de establecimientos que preparan
alimentos con aceites para freír, grasas, mantecas,
mantequillas y margarinas ha generado un
aumento en las descargas de aguas residuales con
alto contenido de grasas y aceites (Llangova, 2015).
En Ecuador, el Instituto Nacional de
Estadísticas y Censos indica que el 54,36% de los
hogares arrojan el aceite usado con el resto de la
basura, el 23,65% lo queman, entierran, botan
a quebradas o fuentes de agua, mientras que el
21,36% lo guardan, venden o usan como alimento
para animales (INEC, 2016). Según el Listado
Nacional de Desechos Peligrosos y Especiales
establecido en el Suplemento del Registro Oficial
N° 856, emitido por el Ministerio del Ambiente del
Ecuador, el aceite vegetal residual es considerado
como un desecho especial que, sin ser peligroso,
por su naturaleza puede impactar el entorno
ambiental y la salud, debido al volumen que se
genera y por su difícil degradación (MAE, 2012).
En la actualidad, existe una creciente
contaminación de los cuerpos de agua, causada
por el desarrollo industrial, factor que produce
grandes volúmenes de contaminantes, esto afecta
la disponibilidad de agua apta para el consumo
(Albarracín, 2015; Calles, 2012; Calles et al., 2009).
Por otra parte, innovaciones industriales ya utilizan
películas bioplásticas sostenibles elaboradas
con almidón derivado de Zea mays, Colocasia
esculenta y quitosano, estas son reconocidas por
sus propiedades antibacterianas, antioxidantes,
resistencia a la humedad y al bloqueo de rayos
UV (Dang et al., 2025; Deng et al., 2024; Kour
et al., 2025). El presente trabajo de investigación
pretende promover el desarrollo de soluciones
prácticas, económicas y amigables para el ambiente
en la descontaminación de aguas residuales,
mediante el uso del quitosano y el almidón de
maíz, aprovechando sus propiedades similares
que permitan lograr efectos de biocoagulación de
materiales lípidos de consistencia líquida o sólida.
II. MATERIALES Y MÉTODOS
Tipo de investigación
La investigación fue de tipo experimental, se
realizó la aplicación del quitosano y el almidón de
maíz como biocoagulantes. Se caracterizó la calidad
del agua residual proveniente antes y después del
tratamiento primario (trampa de grasa); luego,
el agua pasó a un tratamiento de coagulación
utilizando el test de jarras (Guzmán Sánchez et
al. 2025), lo cual permitió evaluar la cantidad y
porcentaje de eficiencia de la dosis óptima para un
adecuado tratamiento del agua contaminada. El
diseño experimental utilizado fue completamente
al azar (DCA), con tres tratamientos y tres réplicas
por tratamiento (n=9 unidades experimentales),
sin considerar otros factores de interés. Las pruebas
realizadas en el laboratorio se ejecutaron al azar,
de forma que los posibles efectos ambientales y
temporales se distribuyeran de manera homogénea
entre los tratamientos.
Variables
Como variables independientes se incluyeron:
materia orgánica (DQO mg/L), volumen extraído de
aceites y grasas (GyA Volumen/L), concentración y
dosis del quitosano y almidón de maíz (mg). Como
variable dependiente: porcentaje de eficiencia de la
dosis óptima conjunta en el tratamiento del agua.
Preparación de biocoagulantes
El quitosano se preparó en forma de polvo
molido. El almidón de maíz se preparó con la
misma estructura física que el quitosano para
utilizarlos en las muestras.
│ 67
Guevara. Utilización de quitosano (Litopenaeus vannamei)
Tratamientos aplicados.
Se realizaron tres tratamientos con tres réplicas
cada uno, aplicando 0,5g totales de biocoagulantes
con diferentes proporciones:
• Tratamiento 1: 0,25g de quitosano + 0,25g
de almidón de maíz
• Tratamiento 2: 0,2g de quitosano + 0,3g de
almidón de maíz
• Tratamiento 3: 0,3g de quitosano + 0,2g de
almidón de maíz
Obtención del quitosano
Se utilizó el procedimiento descrito por
Caracterización del agua residual
Para este objetivo se tomaron 4 litros de agua
residual doméstica de una trampa de grasa, del
nivel 1, donde aún no es sometida al tratamiento
primario. Cada muestra se consideró representativa
del lugar. Las muestras fueron llevadas a dos
laboratorios: IPSOMARY S.A. (laboratorio
acreditado) y el Laboratorio de Suelos y Aguas de
la Universidad Agraria, para su caracterización
inicial.
Análisis de la dosis óptima. Se realizaron
tres muestras y un testigo. Tomando los 4L de la
muestra representativa recolectada, se colocaron
en matraces de 500mL, añadiendo las dosis
correspondientes de biocoagulantes según cada
tratamiento. Mediante agitación manual durante 2
minutos se removió la solución y se dejó reposar
Ricardo Starbird (2011) y Hernández et al.
(2009), modificado en algunas fases: lavado y
secado, desmineralización, desproteinización y
desacetilación. Para el proceso de desacetilación,
mediante el cual la quitina es convertida en
quitosano, se pesó una cantidad de quitina y se
vertió en una solución de NaOH al 50% en una
relación 1:4 sólido-líquido, bajo las siguientes
condiciones: primero por 2 horas a 60°C y luego
por 2 horas a 100°C (Figura 1). El quitosano posee
un peso molecular comprendido en el intervalo de
2,30 y 2,80 × 10-1 g/mol (de Queiroz Antonino et
al., 2017).
durante 1 hora. Al pasar este tiempo se evidenció
la formación de flóculos y sedimentos en cada una
de las muestras tratadas. Después se procedió a
realizar una caracterización final de pH, turbidez y
sólidos disueltos totales.
Análisis estadístico
Se emplearon técnicas estadísticas de
análisis descriptivo (media, varianza y desviación
estándar). Los datos obtenidos fueron tabulados
para elaborar cuadros y gráficos para el análisis
estadístico descriptivo. Se aplicó análisis estadístico
inferencial mediante prueba de hipótesis con
respecto a los parámetros establecidos de pH,
turbidez y sólidos disueltos totales. En el análisis
estadístico se aplicó ANOVA y la prueba de Tukey,
que permiten comparar los efectos de dos fuentes
Figura 1. Proceso de obtención de quitosano a partir de camarón (Litopenaeus vannamei).
68 │
Volumen 19, Número 51, Mayo-Agosto 2026, 65 - 71
de variación, evaluando uno o más factores al
diferenciar las medias de las variables dependientes
en los diversos niveles de los factores con relación
al porcentaje en el tratamiento.
III. RESULTADOS
Caracterización inicial del agua residual
El cuadro 1 presenta los resultados de la
La caracterización realizada en el Laboratorio
de Suelos y Aguas de la Universidad Agraria mostró
valores iniciales de turbidez de 348 NTU, sólidos
disueltos totales de 1,450mg/L y pH de 5,90. Estos
resultados confirman que el agua se encontraba
Análisis de la dosis óptima de biocoagulantes.
De acuerdo con el análisis de variancia (ANOVA)
y el Test de Tukey, se evidenció que el tratamiento
2 es más efectivo que los otros, con un valor
F=70,11 y p-valor=0,0001. Debido a que el nivel
de significancia es menor a 0,05, se acepta la
hipótesis alternativa (Ha) y se rechaza la hipótesis
nula (Ho).
El tratamiento 2, compuesto por 0,3g de
almidón de maíz y 0,2g de quitosano, demostró ser
la dosis más efectiva para la reducción de turbidez,
caracterización inicial del agua residual doméstica
realizada en el laboratorio acreditado IPSOMARY
S.A. Los valores iniciales de aceites y grasas
fueron de 1,630 mg/L, la DQO alcanzó 2,750mg/L
y el pH fue de 5,82, lo que indica una alta carga
contaminante proveniente de las actividades del
restaurante.
contaminada por un gran volumen de aceites,
grasas y materia orgánica en descomposición,
debido a que el restaurante arroja los residuos al
fregadero durante el lavado de platos (Figura 2).
logrando un porcentaje de remoción promedio del
57%. Este resultado se atribuye a la capacidad del
almidón de maíz para formar puentes entre las
partículas coloidales, mientras que el quitosano
actúa desestabilizando las cargas de la materia
orgánica en suspensión.
Comparación de resultados iniciales y
finales. Los resultados finales obtenidos en el
laboratorio acreditado IPSOMARY S.A., una vez
aplicada la dosis óptima de biocoagulantes. Se
evidenció una reducción del 92,6% en aceites y
Tabla 1. Parámetros de caracterización inicial y final de aguas residuales domésticas.
Parámetro Unidad Valor inicial Valores nales Reducción (%)
Aceites y grasas mg/L 1,630 121 92,6
DQO mg/L 2,750 1,535 44,2
pH 5,82 6,45 -
Turbidez NTU 348 149 57
Sólidos disueltos totales mg/L 1,450 899 38
pH - 5,9 6,38 -
Figura 2. Aguas domésticas tratadas con el coagulante de quitosano y almidón de maíz
│ 69
Guevara. Utilización de quitosano (Litopenaeus vannamei)
grasas (de 1,630mg/L a 121mg/L) y del 44,2%
en DQO (de 2,750mg/L a 1,535mg/L). Esta
considerable reducción se debe a que al aplicar los
biocoagulantes se logró la coagulación y floculación
de los contaminantes, los cuales fueron removidos
mediante filtración con toallas absorbentes.
En turbidez, se observó una reducción promedio
del 57% en el resultado final, lo cual se debe a que
se consiguió desestabilizar las cargas de la materia
orgánica en suspensión y se formaron pequeños
flóculos sedimentables. En cuanto a los sólidos
disueltos totales, casi todas las dosis resultaron
efectivas, como indicó el análisis estadístico.
IV. DISCUSIÓN
El método de Hernández et al. (2009), aunque
con algunos ajustes, demostró ser eficaz para
la elaboración del quitosano con un grado de
desacetilación mayor al 80%. Sin embargo, se
encontró que el uso de ácidos y bases en solución
para la desmineralización y desproteinización no
logra la obtención de quitosano con altos grados
de pureza, mientras no se asegure un proceso de
desacetilación cuidadoso, por otra parte, el grado
de desacetilación bacteriana que alcanza ronda
el 74,9% (Rakshit, et al., 2023), lo que permite
entender las propiedades de mucoadhesividad y
unión a las moléculas de colesterol.
Los resultados obtenidos demuestran que la
combinación de quitosano y almidón de maíz como
biocoagulantes representa una alternativa viable,
económica y sostenible con el medio ambiente para
el tratamiento de aguas residuales domésticas con
alto contenido de grasas y aceites. La efectividad
del tratamiento se debe a la sinergia entre ambos
biocoagulantes: el quitosano, por su naturaleza
policatiónica, neutraliza las cargas negativas de las
partículas coloidales presentes en el agua, mientras
que el almidón de maíz facilita la formación de
flóculos de mayor tamaño y densidad, promoviendo
una mejor sedimentación. Los prometedores
resultados de este estudio abren un amplio abanico
de oportunidades para futuras investigaciones y
desarrollos tecnológicos. Es imperativo avanzar
hacia la optimización del proceso de producción
mediante métodos biotecnológicos, como la
desacetilación enzimática del quitosano (Harmsen,
et al., 2019), y validar su rendimiento técnico-
económico a través de un escalamiento a nivel
piloto e industrial, lo que abre una oportunidad
biotecnológica (Bonin et al., 2020). Se recomienda
explorar sinergias con otros biocoagulantes
nativos, como los extraídos de moringa o nopal,
y expandir su aplicación a efluentes de industrias
clave como la láctea o la pesquera. Para una
comprensión más profunda de los mecanismos de
acción, será crucial realizar una caracterización
físico-química avanzada mediante técnicas como
FTIR (Okwuenu et al., 2025) y SEM (Soygun et
al., 2020), complementada con un análisis de ciclo
de vida que cuantifique su sostenibilidad integral
(Piekarska et al., 2023). Se debe caracterizar
nuevas quitinas desacetilasas como la que se activa
en frío para la producción ecológica de quitosano
bioactivo a partir de Shewanella psychrophila
WP2 (SpsCDA) se sobreexpresó en Escherichia
coli BL21 (Abd El-Ghany et al., 2025) Seguido
de la modificación química de los polímeros que
podría mejorar su efectividad, mientras que la
investigación sobre la recuperación, reutilización
del coagulante y la valorización de los lodos
generados (para compostaje o biogás) fortalecería
su perfil de economía circular (Romal et al., 2025).
Finalmente, estos esfuerzos deberían culminar en
la propuesta de una normativa técnica nacional que
estandarice el uso de biocoagulantes, facilitando
así su transferencia tecnológica y adopción a gran
escala.
V. CONCLUSIONES
En síntesis, la investigación valida de manera
concluyente la viabilidad técnica del sistema
binario quitosano (L. vannamei) / almidón (Z.
mays) como una estrategia de tratamiento robusta
y sostenible. La interacción sinérgica entre ambos
biopolímeros demostró una eficiencia estadística
superior (F=70.11; p<0.0001), alcanzando
remociones críticas del 92,6% en aceites y grasas
y 57% en turbidez. Este rendimiento se sustenta
en un mecanismo físico-químico acoplado, donde
el comportamiento policatiónico del quitosano
desestabiliza las cargas coloidales, mientras
que la matriz reticular del almidón maximiza la
formación de flóculos densos mediante puenteo
polimérico. Desde una perspectiva de economía
circular, esta formulación no solo ofrece una
70 │
Volumen 19, Número 51, Mayo-Agosto 2026, 65 - 71
alternativa competitiva frente a los coagulantes
inorgánicos convencionales, sino que materializa
la revalorización de subproductos agroindustriales
masivos, mitigando a la vez el impacto de los
vertidos domésticos y la gestión de residuos
sólidos.
Conflicto de intereses
Los autores declaran no tener conflicto de
intereses.
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