Trabajo de Investigación para optar el Título Profesional en Ingenierías o Biomédicas, 2019-2
Rodolfo Roque Perez Mendez; Giancarlo Richard Salazar Banda; Maria De Los Angeles Cumpa Pinedo; Sherlín Dayana Almanza Obregón; Mayra Karla Pilares Aroquipa
Objetivo
Elaborar un nuevo método para producir concreto polimérico a partir de contaminantes ambientales compuestos por poliamidas usando energía solar/células de combustible
Resumen:
Para el desarrollo de concreto polimérico a base de poliamidas, primero de sebe realizar la selección y recolección de contaminantes ambientales compuestos a base de poliamidas, como son: el nylon, guantes, sogas, cuerdas para diferentes instrumentos (guitarras, violines, otros), medias, suturas quirúrgicas, prendas de vestir deportivas, entre otros. A continuación, se realizará la limpieza de los materiales recolectados. El proceso de despolimerización de poliamidas, primero se estudiará el efecto del uso de reacciones a altas presiones, hidrolisis y amonólisis para convertir el nylon 6 y el nylon 6.6 a su monómero Ɛ-caprolactama en condiciones de vacío, el uso de una sal como catalizador, así como evaluar el efecto de las presiones de una bomba de vacío y la temperatura de despolimerización.El proceso de polimerización, primero se buscará llegar al compuesto BHET, para luego hacerlo reaccionar con un anhidrido, un ácido y un glicol, en atmosfera inerte y se evaluará el uso de diferentes temperaturas como el tiempo de polimerización, obteniéndose un poliéster. La elaboración de concreto polimérico se utilizará el poliéster obtenido en diferentes concentraciones, se mezclará con un hidrocarburo aromático (estireno u otros) y la arena, con la adición de compuestos que produzcan un entrecruzamiento entre las mismas como son el octoato de cobalto, peróxido de metil-etil cetona, entre otros compuestos, con el fin de obtener un concreto polimérico que cuente con las propiedades óptimas para su producción y su uso. Para desarrollar todos estos procesos, será necesario el uso de grandes cantidades de energía, dicha energía será suplida con el uso de energía solar/células de combustible.
Palabras clave
Concreto polimérico,Contaminantes Ambientales, Poliamidas, Despolimerización, Energía Solar, Células de Combustible
Problema central
La contaminación generada por plásticos es uno de los temas de interés más latentes en la actualidad, la presencia de estos genera una problemática al no poder ser degradados naturalmente y tardar miles de años en desaparecer; es por ello, que se buscan opciones para reducir, reciclar y reusar estos materiales. Una alternativa es el tratamiento terciario de polímeros, que permite su reducción a monómeros y su posterior utilización en la elaboración de otros materiales. Ante ello se propone el uso de residuos sólidos que contienen poliamidas, grupo más importante de polímeros, para la elaboración de concreto polimérico. Este nuevo método de obtención de concreto polimérico permitirá mejorar las propiedades fisicoquímicas y mecánicas del concreto. Es así como se propone una alternativa eficiente de solución ante el problema de contaminación por polímeros y mejorar las propiedades del concreto como material de construcción.
Hipótesis planteada
Debido a que los cepillos dentales de uso común contienen cerdas de poliamidas y que son considerados residuos sólidos domésticos persistentes en continua y creciente generación espacial y temporal en la región Arequipa es que es posible su acopio, acondicionamiento, aislamiento y transformación por despolimerización en sistemas reaccionantes automáticos utilizando componentes energéticos innovadores para su operación sostenible para elaborar un concreto polimérico con mejores características funcionales que el concreto común.
Resultados esperados
a. Un (01) artículo científico publicado en revista indizada en la base Scopus o Web of Science, con filiación a la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa (independiente del idioma del artículo).
b. Un (03) profesional titulado con la opción: tesis formato artículo, en su oportunidad.
c. Un (01) ponencia de difusión de los resultado finales de la investigación en eventos científicos de nivel internacional de reconocido prestigio.
Resultados esperados del proyecto de investigación.
-Informe de la obtención de diferentes concretos poliméricos.
Impactos esperados
a.Elaborar un Plan de Manejo Ambiental para gestionar el acopio sustentable de cepillos dentales como residuos domésticos cuyas cerdas son fuente estructural de Poliamidas en la ciudad de Arequipa.
b.Diseñar y configurar experimentalmente un Reactor de Despolimerización de PA's a escala de laboratorio sustentando innovativamente con energía fotovoltaica y/o células de combustible en contexto de uso de ODS 7.
c.Caracterizar fisicoquímica y mecánicamente el concreto polimérico obtenido para cumplir con las Normas Legales vigentes de este tipo de materiales.