DESARROLLO DE MATERIALES COMPUESTOS NANOESTRUCTURADOS A PARTIR DE RESIDUOS POLIMÉRICOS INDUSTRIALES DE LA REGIÓN DE AREQUIPA PARA IMPULSAR SUS APLICACIONES EN REMEDIACIÓN AMBIENTAL
PI-15-2024 

1. Datos generales
Nombre del proyecto DESARROLLO DE MATERIALES COMPUESTOS NANOESTRUCTURADOS A PARTIR DE RESIDUOS POLIMÉRICOS INDUSTRIALES DE LA REGIÓN DE AREQUIPA PARA IMPULSAR SUS APLICACIONES EN REMEDIACIÓN AMBIENTAL
Resumen ejecutivo Este proyecto innovador tiene como objetivo principal transformar residuos plásticos en nanotubos de carbono (NTC) de alta calidad y aplicarlos para mejorar materiales poliméricos comunes. Utilizaremos como precursor de NTC al polietileno (PE) reciclado de Arequipa para sintetizar estos nanotubos mediante la técnica llamada Deposición Química de Vapor (CVD). Este proceso nos permitirá obtener nanomateriales avanzados con características estructurales particulares como la estructura cilíndrica de los NTC y aprovechar estas propiedades singulares de estos en lugar de ser desechados y se convertirán en valiosos componentes para nuevas aplicaciones. Por otro lado Arequipa es conocida por la industria láctea y como principal residuo líquido es el suero de la producción de quesos, y en esta investigación obtendremos a partir del suero Ácido Poliláctico (PLA) un polímero biodegradable al que se le adicionará diferentes porcentaje de NTC para crear un material compuesto mejorado. Ademas, también obtendremos nanopartículas de TiO2 a partir de una ruta de síntesis amigable con el medio ambiente, que harán junto con el NTC nanoestructuras compuestas con propiedades fotocatalíticas para aplicaciones en degradación de compuestos orgánicos característicos de aguas residuales de la industria textil. Para entender mejor estos procesos, utilizaremos diversas técnicas de caracterización, como microscopía electrónica para ver la morfología de los nanotubos, análisis térmicos para evaluar su estabilidad a diferentes temperaturas, y espectroscopías para analizar sus propiedades ópticas, químicas y estructurales. El impacto de este proyecto será significativo. En primer lugar, contribuirá a la reducción de residuos plásticos al convertirlos en materiales valiosos. Además, al mejorar las propiedades del PLA con nanotubos de carbono, podríamos tener plásticos más fuertes, resistentes y biodegradables, lo que podría aumentar su vida útil y reducir la necesidad de nuevos plásticos. También exploraremos el potencial del material compuesto para degradar tintes orgánicos presentes en el agua. Por lo tanto, en esta investigación se busca resolver problemas ambientales, con soluciones innovadoras y sostenibles.
Objetivo del proyecto Obtener materiales compuestos nanoestrucuturados a partir de residuos poliméricos, con el propósito de transformar de manera significativa las propiedades mecánicas del Ácido poliláctico (PLA) con adiciones de NTCs, además optimizar la eficacia de estos nanomateriales en procesos fotocatalíticos con adición de nanopartículas de TiO2.
Código del proyecto PI-15-2024 
Fecha de inicio 2024-11-20 
Duración 24 
Nombre del esquema financiero Proyectos de Investigación Básica y Aplicada - UNSA 
Monitor Hebert Guerson Ccallopaza Challco 

Financiamiento
Entidades participantes Monto (S/) Total (S/) Porcentaje
Monetario No monetario Monetario No monetario
Universidad Nacional de San Agustin (UNSA) 180000.00 0.00 180000.00 100.00% 0.00%
ROCIO MARIA TAMAYO CALDERON 0.00 0.00 0.00 0.00% 0.00%


2. Datos adicionales
Palabras clave Nanotubo de carbono de pared múltiple (MWCNT), residuos de PE, deposición química de vapor (CVD), funcionalización, material compuesto, PLA, TiO2, plástico biodegradable, tratamiento de aguas. 
Justificación del proyecto La presente propuesta de investigación surge como respuesta a la apremiante necesidad de afrontar los desafíos ambientales y constructivos que afectan de manera significativa a la región de Arequipa. La relevancia de este proyecto se fundamenta en la imperiosa urgencia de instaurar prácticas económicas circulares que no solo mitiguen la contaminación originada por residuos, especialmente plásticos, sino que también impulsen mejoras concretas en la calidad del agua y fortalezcan la economía local. La magnitud de la producción masiva de plásticos ha generado una problemática ambiental y económica de gran envergadura. En este contexto, nuestra propuesta se rige como una estrategia circular innovadora al emplear residuos industriales para la síntesis de nanotubos de carbono. Esta iniciativa no solo aborda la gestión sostenible de residuos, sino que también plantea una solución avanzada para mejorar de manera significativa el rendimiento del PLA. La problemática de ríos contaminados con residuos del proceso de la industria textil en Arequipa constituye una amenaza crítica para la salud pública y un desafío económico ineludible. La propuesta de emplear un nanomaterial de residuos industriales en procesos fotocatalíticos representa una estrategia innovadora y efectiva para remediar las aguas contaminadas. Esta intervención no solo contribuirá a la restauración del recurso hídrico, sino que también impactará directamente en la sostenibilidad económica de la región. La justificación de este proyecto no se limita a su pertinencia local en Arequipa; además, se basa en su contribución al conocimiento científico en la síntesis y aplicaciones de nanomateriales derivados de residuos poliméricos. La implementación exitosa de esta investigación podría tener ramificaciones globales, consolidándose como un modelo para otras regiones que enfrentan desafíos similares. De este modo, el proyecto no solo responde a las necesidades inmediatas de la región, sino que también se proyecta como un agente de cambio a nivel internacional, fomentando prácticas innovadoras y sostenibles. 
Hipótesis del proyecto La integración estratégica de nanotubos de carbono derivados de residuos industriales polimericos de Arequipa, tiene el potencial de mejorar las propiedades mecánicas del Ácido poliláctico (PLA). Este enfoque, respaldado por un proceso meticuloso de funcionalización entre las nanoestrucuturas y la matriz polimerica, podría superar las limitaciones mecánicas del PLA, haciéndolo más viable en aplicaciones industriales. Además, la combinación de los NTC con TiO2 en procesos de fotocatálisis mejorará la eficiencia en la remediación de aguas locales contaminadas con tintes orgánicos provenientes de la industria textil, ofreciendo una solución integral y sostenible para los desafíos ambientales en la región. 
Resultados esperados del proyecto ENTREGABLES DE LA PRODUCCIÓN CIENTÍFICA 02 Artículos científicos publicados en revistas indizadas base Scopus, Web Of Science 01 Congresos o eventos similares (ponencias orales y/o posters) 03 Tesis de pregrado o posgrado (*) (02 de pregrado y 01 de pregrado) 
Impactos esperados El impacto de los resultados de este proyecto radica en transformar materiales de desecho en recursos valiosos para aplicaciones de alto impacto tecnológico y ambiental. Al emplear residuos plásticos locales como materia prima para la producción de nanotubos de carbono NTC’s de pared múltiple la propuesta introduce una solución sustentable y circular que está directamente alineada con las necesidades de gestión de residuos y mejora ambiental de la región. Además, la integración de estos NTC’s en la matriz polimérica del PLA da origen a nuevos materiales compuestos nanoestructurados con propiedades mejoradas, las cuales pueden tener un potencial en la industria de los polímeros. Así mismo, los NTC’s en conjunto con nanopartículas de TiO2 se obtendrán nanoestructuras compuestas que permitiría degradar compuestos orgánicos presentes en aguas residuales producto de la industria textil, cumpliendo con los estándares establecidos. Este proyecto es un modelo replicable y escalable para otras regiones con desafíos ambientales similares. 

3. Equipo técnico
Equipo técnico Nancy Huayhua Huamani; Milagros Vilca Chambi; Maria Adela Mamani Dueñas; Alejandro Oscar Silva Vela; Rivalino Benicio Guzman Ale; Julio Edgar Lopez Cervantes; Rocio Maria Tamayo Calderon