Ciencia y Educación
(L-ISSN: 2790-8402 E-ISSN: 2707-3378)
Vol. 6 No. 7.1
Edición Especial UNJBG 2025
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EVALUACIÓN DEL EFECTO DE CARBÓN ACTIVADO OBTENIDO DE DOS RESIDUOS
ORGÁNICOS EN LOS PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS DE AGUA DEL RÍO CAPLINA
DE TACNA
EVALUATION OF THE EFFECT OF ACTIVATED CARBON OBTAINED FROM TWO
ORGANIC WASTES ON THE PHYSICOCHEMICAL PARAMETERS OF WATER FROM
THE CAPLINA RIVER IN TACNA
Autores: ¹Gina Milagros Arocutipa Phatti.
¹ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-8567-7851
¹E-mail de contacto: gmarocutipap@unjbg.edu.pe
Afiliación:¹*Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, (Perú).
Artículo recibido: 15 Julio del 2025
Artículo revisado: 25 Agosto del 2025
Artículo aprobado: 30 Septiembre del 2025
¹Estudiante de la carrera profesional de Ingeniera Ambiental de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohman, (Perú).
Resumen
El presente estudio tuvo como finalidad evaluar
la eficiencia del carbón activado elaborado a
partir de cáscaras de coco y naranja en la
mejora de los parámetros fisicoquímicos del
agua del río Caplina, ubicado en la ciudad de
Tacna, Perú.. En ese contexto, se propuso el
uso de residuos orgánicos de cascara de coco y
naranja abundantes en la localidad como
materia prima para la obtención de carbón
activado, alineando el trabajo con los principios
de economía circular y aprovechamiento de
recursos locales. La metodología consistió en
la recolección de cáscaras de coco y naranja en
mercados locales, las cuales fueron sometidas
a procesos de activación química con ácido
fosfórico. Posteriormente, se diseñó un
experimento con dos tratamientos (carbón de
coco y de naranja), tres dosis (5 g, 10 g y 15 g)
y tres repeticiones por tratamiento. Las
muestras de agua del río Caplina fueron
tratadas con los respectivos filtros, y se
midieron los parámetros de pH, turbidez y
conductividad eléctrica. El análisis estadístico
se realizó mediante ANOVA y la prueba de
Tukey, con un nivel de significancia del 5 %.
Los resultados evidenciaron que el carbón
activado de coco tuvo un mayor efecto positivo
sobre los parámetros evaluados, destacando en
la reducción de turbidez (hasta 95 %) y mejora
del pH. Por su parte, el carbón de naranja
también mostró capacidad adsorbente, aunque
en menor medida. Podemos concluir que los
residuos orgánicos como la cascara de coco y
naranja pueden transformarse en filtros
eficientes para el tratamiento de agua,
brindando una alternativa viable para
comunidades con acceso limitado a tecnologías
convencionales.
Palabras clave: Carbón activado, Coco y
naranja, Muestra de agua, Turbidez, pH,
Conductividad eléctrica.
Abstract
This study aimed to evaluate the efficiency of
activated carbon produced from coconut and
orange peels in improving the physicochemical
parameters of water from the Caplina River,
located in Tacna, Peru. In this context, the use
of abundant local organic waste as raw material
for producing activated carbon was proposed,
aligning with the principles of circular economy
and resource optimization. The methodology
involved collecting coconut and orange peels
from local markets, which were subjected to
chemical activation using phosphoric acid. An
experiment was designed with two treatments
(coconut and orange carbon), three doses (5 g,
10 g, and 15 g), and three replications per
treatment. Water samples from the Caplina
River were treated with the respective filters,
and pH, turbidity, and electrical conductivity
were measured. Data analysis was performed
using ANOVA and Tukey’s test at a 5%
significance level. The results showed that
coconut-based activated carbon had a greater
positive effect on the evaluated parameters,
particularly in turbidity reduction (up to 97%)
and pH improvement. Orange peel carbon also
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exhibited adsorptive capacity, albeit to a lesser
extent. These findings confirm that local
organic waste can be transformed into efficient
filters for water treatment, providing a viable
alternative for communities with limited access
to conventional technologies.
Keywords: Activated carbon, Coconut and
orange, Water sample, Turbidity, pH,
Electrical conductivity.
Resumo
O objetivo deste estudo foi avaliar a eficácia do
carvão ativado produzido a partir de cascas de
coco e laranja na melhoria dos parâmetros
físico-químicos da água do Rio Caplina,
localizado na cidade de Tacna, Peru. Nesse
contexto, propôs-se a utilização de resíduos
orgânicos abundantes localmente, provenientes
de cascas de coco e laranja, como matéria-prima
para a produção de carvão ativado, alinhando o
trabalho aos princípios da economia circular e
do uso de recursos locais. A metodologia
consistiu na coleta de cascas de coco e laranja
em mercados locais, que foram submetidas a
processos de ativação química com ácido
fosfórico. Posteriormente, foi delineado um
experimento com dois tratamentos (carvão de
coco e laranja), três doses (5 g, 10 g e 15 g) e
três repetições por tratamento. Amostras de
água do Rio Caplina foram tratadas com os
respectivos filtros, e os parâmetros de pH,
turbidez e condutividade elétrica foram
medidos. A análise estatística foi realizada por
meio de ANOVA e teste de Tukey, com nível
de significância de 5%. Os resultados
mostraram que o carvão ativado de coco
apresentou maior efeito positivo nos parâmetros
avaliados, principalmente na redução da
turbidez (até 95%) e na melhoria do pH. Já o
carvão ativado de laranja também demonstrou
capacidade adsorvente, embora em menor grau.
Podemos concluir que resíduos orgânicos,
como coco e casca de laranja, podem ser
transformados em filtros eficientes para o
tratamento de água, constituindo uma
alternativa viável para comunidades com acesso
limitado a tecnologias convencionais.
Palavras-chave: Carvão ativado, Coco e
laranja, Amostra de água, Turbidez, pH,
Condutividade elétrica.
Introducción
La escasez de agua de calidad y su creciente
contaminación representan uno de los desafíos
ambientales y de salud pública más urgentes del
siglo XXI. En muchas regiones, especialmente
en países en desarrollo, los cuerpos hídricos
están expuestos a descargas domésticas,
agrícolas e industriales sin tratamiento previo,
lo cual deteriora significativamente su calidad
físico-química (Arcila y Jaramillo, 2022). La
ciudad de Tacna no es ajena a esta realidad: el
río Caplina, fuente superficial que atraviesa la
urbe, presenta niveles elevados de turbidez,
sólidos disueltos y presencia de metales, los
cuales comprometen su uso para riego,
consumo animal e incluso su potencial para
potabilización (EPS, 2024). Frente a esta
problemática, el desarrollo de tecnologías de
bajo costo y alto impacto se vuelve
fundamental. Entre ellas, el uso de carbón
activado como material filtrante ha sido
ampliamente estudiado debido a su elevada
capacidad adsorbente, su baja selectividad y su
capacidad para remover contaminantes tanto
orgánicos como inorgánicos (Smith et al., 2020;
Rodríguez, 2022). Esta capacidad se atribuye a
su estructura porosa altamente desarrollada, la
cual puede ser optimizada dependiendo del
precursor y método de activación empleados
(Gabriel, 2023).
Si bien el carbón activado comercial es
ampliamente utilizado, su costo limita su acceso
en comunidades rurales o de bajos recursos. Por
ello, la producción de carbón activado a partir
de residuos orgánicos, como cáscaras de frutas
o biomasa vegetal, ha emergido como una
solución viable, sostenible y alineada con los
principios de economía circular. Estudios
recientes han demostrado que residuos como la
cáscara de naranja, coco, piña o bambú pueden
convertirse en eficaces filtros naturales
mediante procesos de activación térmica o
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química (Peña et al., 2019; Fanny et al., 2021;
Vejarano y Casas, 2021). En el caso específico
de Tacna, la gran disponibilidad de cáscaras de
frutas provenientes de mercados locales (como
el Mercado Grau) representa una oportunidad
valiosa para su transformación en carbón
activado. Esta alternativa no solo mitiga la
contaminación hídrica, sino que también
contribuye a la reducción de residuos orgánicos
y a la generación de productos de valor
agregado con impacto social, económico y
ambiental (Mirella, 2019). Esta investigación
tiene como objetivo evaluar el efecto del carbón
activado elaborado a partir de cáscaras de
naranja y coco sobre los parámetros
fisicoquímicos del agua del río Caplina. Para
ello, se comparará su eficacia en la remoción de
turbidez, regulación del pH y reducción de la
conductividad eléctrica. Con este trabajo se
espera no solo aportar evidencia científica local
sobre el desempeño de estos materiales, sino
también fortalecer el enfoque de sostenibilidad
mediante el aprovechamiento de residuos como
insumo estratégico para el tratamiento de agua.
Materiales y Métodos
El estudio se llevó a cabo en dos espacios: el
laboratorio de aguas de la Escuela Profesional
de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional
Jorge Basadre Grohmann (UNJBG) y un
entorno doméstico en la ciudad de Tacna. El
tipo de investigación fue experimental de
carácter comparativo, con un diseño
completamente aleatorizado, utilizando dos
tipos de carbón activado elaborados a partir de
residuos orgánicos: cáscara de naranja y cáscara
de coco. Se emplearon dos tratamientos (T1:
carbón activado de coco, T2: carbón activado de
naranja) con tres repeticiones por cada
tratamiento, aplicando tres dosis (5 g, 10 g y 15
g), lo que dio un total de 18 muestras
experimentales. Las cáscaras fueron
recolectadas de carretas de jugos en el mercado
Grau, mientras que las muestras de agua se
obtuvieron del río Caplina, específicamente en
el sector de la Alameda de Tacna. El carbón
activado fue preparado mediante activación
química utilizando ácido fosfórico como agente
activante. Las cáscaras fueron lavadas, secadas,
trituradas y sometidas a carbonización en horno
a 500°C por dos horas, posteriormente
activadas con ácido fosfórico al 36%, y
calcinadas nuevamente en una mufla. Los
materiales utilizados incluyeron papel filtro,
vasos, mortero, olla, cocina doméstica, crisol,
balanza analítica, horno, mufla, y equipos
multiparámetros (pH-metro, medidor de
conductividad, turbidímetro). Para la
evaluación de la eficiencia de los filtros, se
midieron parámetros fisicoquímicos del agua
antes y después del tratamiento: pH, turbidez,
conductividad eléctrica y sólidos disueltos
totales (TDS), usando instrumentos
multiparámetros. El análisis estadístico fue
realizado mediante el software Statgraphics
Centurion, aplicando ANOVA de un factor y la
prueba post-hoc de Tukey con un nivel de
confianza del 95%, con el fin de establecer
diferencias significativas entre tratamientos.
Resultados y Discusión
En el presente estudio se evaluó la eficiencia del
carbón activado elaborado a partir de cáscara de
coco y cáscara de naranja para el tratamiento del
agua del río Caplina. llevaron a cabo una serie
de experimentos a escala de laboratorio y en
entorno doméstico, con el objetivo de analizar
la remoción de turbidez, la variación del pH y la
conductividad eléctrica. El carbón activado fue
preparado mediante activación química con
ácido fosfórico y posterior calcinación en horno
tipo mufla. El experimento incluyó dos
tratamientos (coco y naranja), tres dosis (5, 10
y 15 gramos) y tres repeticiones por dosis,
empleando un diseño completamente
aleatorizado. Se recolectaron muestras de agua
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del río Caplina y se midieron los parámetros
fisicoquímicos antes y después del tratamiento,
utilizando instrumentos como pH-metro,
medidor de conductividad y turbidímetro.
El análisis estadístico fue realizado mediante
ANOVA y prueba de Tukey, con un nivel de
significancia del 95%, a fin de identificar
diferencias significativas entre tratamientos.
Tabla 1. Se muestran los resultados de los parámetros fisicoquímicos de la muestra inicial del agua de
río Caplina, obtenido en el laboratorio
Muestra
pH
C.E.
Turbidez
Agua de rio Caplina
5.2
1487 µS/cm
65.95
Fuente: elaboración propia
En la Tabla 2 se presentan bajo un experimento
de Dos tratamientos de carbón activado de coco
y de naranja donde indica su dosis añadida antes
del filtrado el agua del rio caplina donde indico
la cantidad de repeticiones para garantizar los
resultados de los datos, analizando la
efectividad de los carbones en la reducción de
turbidez, pH y conductividad eléctrica.
Tabla 2. Numero de repeticiones y dosis añadida en cada tratamiento
Tratamiento
R
Coco (g)
Naranja(g)
1
5
5
2
10
10
3
15
15
Fuente: elaboración propia
La Tabla 3 ANOVA muestra los resultados del
análisis estadístico aplicado al pH del agua del
río Caplina tras el tratamiento con diferentes
dosis de carbón activado de cáscara de coco. El
valor de Razón-F obtenido fue 113.25, y el
valor-p asociado fue 0. 0000.Este valor-p es
significativamente menor que el nivel crítico de
0.05, lo que indica que existe una diferencia
estadísticamente significativa entre las medias
del pH para al menos uno de los niveles de
tratamiento con carbón de coco. En otras
palabras, el tratamiento con distintas
concentraciones de carbón activado de coco
afecta significativamente el pH del agua tratada.
Esto sugiere que la aplicación de carbón
activado de coco influye directamente en la
modificación del pH del agua del río Caplina.
Tabla 3. ANOVA para el pH del carbón de coco
Fuente
suma de cuadradas
GI
Cuadrado medio
Razón-F
Valor-P
Entre grupos
481.333
3
160.444
113.25
0
Intra grupos
0.113333
8
0.0141667
Total (Corr.)
492.667
11
Fuente: elaboración propia
En la Figura 1 muestra el gráfico con las medias
del pH del agua del río Caplina tras el
tratamiento con cuatro concentraciones de
carbón activado de cáscara de coco (0, 5, 10 y
15 g/L), junto con los intervalos de confianza al
95% según el test de Tukey HSD. Se observa un
aumento progresivo y significativo del pH a
medida que se incrementa la dosis de carbón
activado. Las barras de error no se superponen
entre tratamientos, lo que indica que las
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diferencias entre los niveles son
estadísticamente significativas. Esto confirma
que el carbón de coco tiene un efecto directo y
positivo en la elevación del pH del agua tratada,
siendo más evidente con dosis mayores.
Figura 1. Gráfico de interacción de cantidades
de carbón activado
En La tabla 4 ANOVA muestra los resultados
del análisis de varianza para la conductividad
eléctrica del agua del río Caplina tratada con
diferentes concentraciones de carbón activado
de cáscara de coco. La razón-F obtenida fue
58186.35, con un valor-p de 0.0000. Dado que
el valor-p es significativamente menor que 0.05,
se concluye que existen diferencias
estadísticamente significativas entre las medias
de conductividad eléctrica correspondientes a
las distintas dosis aplicadas de carbón activado.
Esto indica que la cantidad de carbón de coco
utilizada influye de manera significativa sobre
la conductividad eléctrica del agua tratada.
Tabla 4. ANOVA para la conductividad eléctrica del carbón de coco
Fuente
Suma de cuadros
Gl
Cuadrado Medio
Razon-F
Valor -p
Entre grupos
1,93E+10
3
644899
58186.35
0.0000
Intra grupos
886.667
8
110.833
Total (corr.)
1.93E+06
11
Fuente: elaboración propia
En el Figura 2 evidenció diferencias
significativas (p < 0.05) en la conductividad
eléctrica del agua filtrada con diferentes dosis
de carbón activado de cáscara de coco. La
prueba post hoc de Tukey al 95% mostró que
cada incremento en la cantidad del material
filtrante generó una reducción estadísticamente
significativa en la conductividad. El tratamiento
con 15 g presentó la menor conductividad (~450
μS/cm), lo que demuestra su mayor eficacia en
la remoción de sólidos disueltos.
Figura 2. Pruebas de múltiples rangos de
Tukey (p<0,05) para conductividad eléctrica
por dosis para el carbón activado de coco
En la Tabla 5 el análisis de varianza (ANOVA)
evidenció un efecto altamente significativo de
las dosis de cáscara de coco activada sobre la
turbidez del agua filtrada (F = 125961.77, p <
0.0001). Esto indica que las distintas
concentraciones aplicadas generan diferencias
reales en la reducción de turbidez, siendo
necesarias pruebas post hoc para identificar
cuáles tratamientos difieren entre dosis del
carbón de coco.
Tabla 5. ANOVA de la turbidez del carbón de
Coco
Fuente
Suma de
cuadros
G
l
Cuadrado
Medio
Razon-F
Valor -
p
Entre
grupos
7872.61
3
2424.2
125961.7
7
0.0000
Intra
grupos
0.166667
8
0.0208333
Total
(corr.)
7872.78
1
1
Fuente: elaboración propia
En La Figura 3 muestra el efecto de diferentes
dosis de cáscara de coco sobre la turbidez del
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agua. Se observa una disminución progresiva de
la turbidez conforme se incrementa la dosis de
material filtrante. El tratamiento sin carbón (0
g) presentó el valor más alto (~68 NTU),
mientras que la dosis de 15 g redujo la turbidez
hasta ~2 NTU. Estos resultados coinciden con
el ANOVA, que confirmó diferencias altamente
significativas (F = 125961.77; p < 0.0000),
indicando que el carbón activado de cáscara de
coco mejora notablemente la calidad del agua
en cuanto a turbidez.
Figura 1: Gráfico de interacción de cantidades
de carbón activado
Análisis de la Conductividad Electrica en el
Anova según los datos obtenidos en el
laboratorio después del filtrado del carbón
de Naranja
En la tabla 6 muestra un análisis de varianza
(ANOVA) de un solo factor. El eje vertical
incluye las fuentes de variación ("Entre
grupos", "Intra", "Total"), la suma de cuadrados
(109280 para entre grupos, 463.333 para intra,
109310 total), grados de libertad (3 para entre
grupos, 8 para intra, 11 total), cuadrado medio
(36428.2 para entre grupos, 57.9167 para intra),
razón-F (6289.76), valor-P (0.0000) y CV
(20%). Los intervalos de confianza reflejan la
variabilidad, con "Entre grupos" dominando la
suma de cuadrados, sugiriendo diferencias
marcadas entre los niveles evaluados.
Tabla 6. ANOVA de un solo factor
Fuente
Suma de
Cuadrados
Grados de
Libertad
Cuadrado
Medio
Razó
n-F
Valo
r-P
Entre
grupos
109280
3
364282
6289.
76
0.00
00
Intra
grupos
463.333
8
57.9167
Total
(Corr.)
1093310
11
Fuente: elaboración propia
En La Figura 4 muestra el efecto de diferentes
dosis de cáscara de coco sobre la turbidez del
agua. Se observa una disminución progresiva de
la turbidez conforme se incrementa la dosis de
material filtrante. El tratamiento sin carbón (0
g) presentó el valor más alto mientras que la
dosis de 15 g redujo la turbidez hasta ~2 Estos
resultados coinciden con el ANOVA, que
confirmó diferencias altamente significativas (F
= 6289.76; p < 0.0000), indicando que el carbón
activado de cáscara de coco mejora
notablemente la calidad del agua en cuanto.
Figura 4. Pruebas de múltiples rangos de
Tukey (p<0,05) para la conductividad eléctrica
por dosis para el carbón activado
Análisis del pH en el Anova según los datos
obtenidos en el laboratorio después del
filtrado del carbón de Naranja
En la tabla 7, el carbón activado de cáscara de
naranja muestra un efecto significativo
dependiendo del pH. Te sugiero analizar qué
nivel de pH optimiza el rendimiento (puedes
usar un análisis post-hoc si tienes los datos de
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los niveles específicos). Si tienes más detalles o
deseas un gráfico, indícalos.
Tabla 7. ANOVA de la pH del carbón de coco
Fuente
Suma de
Cuadrados
Grados de
Libertad
Cuadrado
Medio
Razón-F
Valor-P
Entre
grupos
2.5225
3
0.840833
40.36
0.0000
Intra
grupos
0.166667
8
0.0208333
Total
(Corr.)
2.68917
11
CV = 8.54%
Fuente: elaboración propia
En la figura 5 gráfico muestra las medias y los
intervalos de confianza al 95% (Tukey HSD) para
el pH en función de diferentes cantidades de
carbón activado de coco (0, 5, 10, 15). El eje
vertical representa el pH, que varía de 5.0 a 6.5,
mientras que el eje horizontal indica las cantidades
de carbón. Las medias aproximadas son 5.3 a 0,
5.6 a 5, 5.9 a 10 y 6.2 a 15, con intervalos de
confianza que reflejan la variabilidad. Los
intervalos que no se superponen, como entre 0 y
10-15, sugieren diferencias potenciales, mientras
que la superposición entre 5, 10 y 15 indica posible
similitud.
Figura 5. Pruebas de múltiples rangos de
Tukey para el pH por dosis para el carbón
activado
Conclusiones
Elaboración de filtros de carbón activado: Se
logró desarrollar filtros a partir de cáscara de
naranja y coco mediante activación química con
ácido fosfórico, obteniendo materiales con
capacidad adsorbente efectiva, lo cual
demuestra la viabilidad del aprovechamiento de
residuos orgánicos para la producción de carbón
activado. Eficiencia del carbón activado:
Ambos tipos de carbón activado influyeron
significativamente en la mejora de los
parámetros fisicoquímicos del agua del río
Caplina. En particular, el carbón de coco mostró
mayor efectividad en la reducción de turbidez
(hasta ~2 NTU), elevación controlada del pH
(de 4.6 a valores cercanos a 6.2), y disminución
de la conductividad eléctrica (hasta ~450
µS/cm), con diferencias estadísticamente
significativas entre las dosis evaluadas (p <
0.05). Comparación entre carbones: El análisis
estadístico evidenció que el carbón de coco tuvo
un desempeño superior respecto al de naranja en
los tres parámetros evaluados, lo que sugiere
que su estructura porosa y superficie específica
son más adecuadas para la remoción de
contaminantes presentes en el agua del río
Caplina.
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