Gianina Elizabeth Huayna Gaona; Antonio Irvin Laura Quispe; Elizabeth Olivia Sivana Nina; Juan Rodriguez Rodriguez; Luis Antonio Lazo Alarcon; Rossibel Dileydi Churata Añasco; Rivalino Benicio Guzman Ale

Objetivo

Valorizar el ripio de sillar utilizada como carga para la obtención de recubrimientos fotocataliticos TiO2/Ignimbrita con propiedades auto-limpiantes y descontaminantes.

Resumen:

El proyecto plantea la valorización del ripio de Sillar-ignimbrita mediante el uso como carga en la fabricación de recubrimientos fotocataliticos TiO2/Ignimbrita con propiedades auto limpiantes y descontaminantes, siendo una tecnología alternativa de reutilizar el ripio de sillar para el mantenimiento de las construcciones. Se pretende desarrollar una metodología de producción de recubrimientos fotocataliticos. La investigación constará de tres partes en la primera se estudiarán las características y propiedades físicas y químicas del ripio de Sillar, su caracterización se realizará empleando técnicas como: Difracción de Rayos X (DRX), Microscopia Electronica de Barrido (MEB) y Analisis Termogravimetrico TGA. En segundo lugar, se estudiará la metodología de fabricación de recubrimientos fotocataliticos utilizando ripio de Sillar-ignimbrita de las canteras de Arequipa y establecer parámetros de producción que permitan la reproducibilidad del procedimiento. Finalmente se evaluará las propiedades de autolimpieza y descontaminación de recubrimientos fotocataliticos TiO2/Ripio.

Palabras clave

Ripio de Ignimbrita, Recubrimientos fotocatalititicos, autolimpiante, descontaminante, UNSA, Arequipa

Problema central

Los estudios de la literatura muestran que los recubrimientos fotocataliticos a base de TiO2 reducen los óxidos nitrosos, desactivan bacterias y oxidan compuestos orgánicos volátiles, es decir son descontaminantes y autolimpiantes (Lim, Jeong, Kim, & Gyenis, 2000) (Sousa, Manaia, Mendes, & Nunes, 2013) (Sugrañez, y otros, 2013). Un parámetro muy importante que tiene impacto sobre las propiedades autolimpiantes y descontaminantes de los materiales es su porosidad, cuanto más poroso es el material, mayor es la adsorción de contaminantes en su superficie, lo que a su vez da como resultado una mayor eficiencia de las reacciones superficiales. Se ha determinado que la adición de sustancias minerales porosas (CaCO3, SiO2, talco, caolín o yeso) a los recubrimientos puede aumentar la actividad fotocatalítica, aunque se ha demostrado que también podría causar resultados opuestos - reducir el contacto entre el contaminante o las bacterias con TiO2 fotoactivo cuando la adición de CaCO3 supera el 40% en peso (Caballero, Whitehead, Allen, & Verran, 2010) (Tryba, Homa, Wróbel, & Morawski, 2014). El coste de los materiales al incluir TiO2, pese a que este supone un mínimo porcentaje del total de sus componentes, incrementa hasta cuatro veces su valor, pero pueden variar en un rango más o menos amplio según precio de mercado y formulación del material, es una realidad hoy día que la baja rentabilidad económica de los materiales fotocatalíticos a base de TiO2 supone la principal limitación para su uso extensivo; de lo anterior surge la necesidad de estudiar formulaciones de síntesis de recubrimientos fotocataliticos a base de TiO2 de menor coste que a su vez puedan incorporar materiales de bajo coste o no valorizado. Arequipa por situarse en una zona volcánica tiene grandes depósitos de ignimbrita-sillar, el método de explotación es a tajo abierto y de manera artesanal e informal, el cual genera gran cantidad de desmontes o residuos también llamado ripio, desperdiciando así materia prima y contribuyendo con la destrucción de los recursos naturales (INGEMMET, 2010). El ripio de sillar actualmente representa un subproducto no valorizado y poco utilizado, el cual se encuentra acumulado ocupando grandes espacios, los cuales afectan el paisaje y dificultan la extracción de sillar. El presente proyecto pretende dar respuesta a las siguientes interrogantes: ¿Las propiedades del ripio de ignimbrita son adecuadas para usarlas como material de carga en el diseño de nuevas formulaciones de recubrimientos fotocataliticos?, ¿Será posible generar una metodología adecuada para la obtención de recubrimientos fotocataliticos TiO2/Ignimbrita? ¿Cómo serán las propiedades descontaminantes y autolimpiantes de las recubrimientos fotocataliticos TiO2/Ignimbrita obtenidas utilizando el ripio de sillar como carga?

Hipótesis planteada

Mediante la fabricación de recubrimientos fotocataliticos utilizando nanoparticulas de TiO2, material con propiedades comprobadas para degradar contaminantes atmosféricos; y debido a la capacidad de los materiales inorgánicos silicoaluminosos para incorporar fácilmente el TiO2 en su formulación; es posible que el ripio de ignimbrita de las canteras de Arequipa se pueda utilizar como material de carga en la formulación de recubrimientos con propiedades auto-limpiantes y descontaminantes.

Resultados esperados

• Caracterización de propiedades de Ignimbrita de las CANTERAS DE AREQUIPA.
• 01 Metodología validada para fabricación recubrimientos fotocataliticos utilizando ripio de SILLAR-ignimbrita como carga.
• 02 Artículos en revistas indexadas, 01 artículo para lograr el título profesional de los Investigadores Junior
• 01 Solicitud de Registro de Propiedad Intelectual
• 02 Profesionales con Título Profesional Universitario
• 01 Profesional con Diploma Magistral
• 01 Tesis de Maestria presentada o publicada
• 01 Profesional Capacitado
• 01 Participación en evento científico nacional o internacional

Impactos esperados

• En el campo ambiental, el aprovechamiento del ripio de ignimbrita contribuye con la mitigación y valorización de desechos. Además, con la aplicación de las recubrimientos fotocataliticos se contribuye al bienestar de la población debido a su capacidad de descontaminación de gases nitrosos, CO2 y BTX.
• En el campo económico, la producción pinturas utilizando como materia prima el ripio podría desarrollar una alternativa económica de producción de materiales, brinda mayores perspectivas de un desarrollo sostenido de nuestra sociedad, además estaría dando un valor agregado a un producto no utilizado: ripio DE SILLAR.
• En el aspecto académico, un desarrollo de este tipo abriría a la Región Arequipa al mundo académico, pudiendo en un futuro cercano generar una masa crítica sólida de mayor alcance: Cementos fotocataliticos, pastas fotocataliticas, etc
• En el aspecto social, podría crearse fuentes de trabajo mediante la aplicación de conocimiento de síntesis de pinturas fotocatalizadoras en plantas industriales, de esta manera, se podría mejorar la calidad de vida de la población.
• En el aspecto cultural, el desarrollo de este proyecto proporcionaría conocimientos y habilidades en investigadores, docentes, estudiante e instituciones involucradas en la Región Arequipa, en nuestro país y en el mundo.