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Los nanogeneradores triboeléctricos (TENGs) son dispositivos que convierten energía mecánica de baja intensidad en energía eléctrica limpia. La fricción entre dos superficies de distinta densidad superficial de carga eléctrica, induce un voltaje que permiten el funcionamiento de dispositivos electrónicos autónomos. Para construir un TENG se aprovecha una vibración mecánica para poner en rozamiento dos láminas de distinta carga superficial. Actualmente, las láminas de superficies activas de los TENGs se fabrican a partir de polímeros sintéticos. Aunque los TENGs fabricados con polímeros sintéticos podrían ser una alternativa a las baterías, su uso generalizado contribuiría a un incremento en la generación de la basura electrónica. En el presente proyecto se propone fabricar un nanogenerador triboeléctrico biodegradable (bio-TENG), utilizando láminas flexibles de biopolímeros y bionanocompuestos como superficies activas. Dichas láminas serán unidas únicamente en los bordes, de manera que cuando estén en reposo haya una separación entre ellas. Al aplicar una pequeña fuerza de manera alternativa, las láminas entrarán en contacto y la fricción entre ellas inducirá un voltaje. El bio-TENG será validado al usarlo como fuente de energía para poner en funcionamiento un foco LED. Se usará almidón como principal insumo. Es un recurso renovable, biodegradable y compostable. Nuestros trabajos previos han mostrado que el almidón extraído de papas andinas puede ser usado para producir biopolímeros y nanopartículas. Controlando los parámetros de procesamiento se fabricarán láminas con un área superficial, rugosidad y propiedades eléctricas ajustadas para maximizar el efecto triboeléctrico. Los bio-TENGs generarán energía limpia para dispositivos portables y flexibles, como los sensores utilizados para el internet de las cosas, evitando el uso de baterías (que contienen metales pesados y compuestos químicos contaminantes) y disminuyendo así la contaminación por basura electrónica.
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El desarrollo de los bioplásticos ha sido impulsado por la demanda de productos que reemplacen a los plásticos derivados del petróleo. Actualmente, se usa este tipo de bioplásticos en productos de un solo uso como bolsas y productos descartables. Una de las fuentes potenciales para la producción de nuevos bioplásticos son las algas. La carragenina y el alginato que se extraen de algas rojas y pardas, se usan en la industria alimenticia como espesantes, agentes gelantes y estabilizadores. Investigaciones recientes muestran que dichos polisacáridos se pueden usar para producir bioplásticos con aplicaciones avanzadas como almacenadores de energía. Las algas verdes, de las que también se pueden extraer polisacáridos, han permanecido como un recurso no explotado, pese a que, en algunos ecosistemas marinos, como la bahía de Paracas, su proliferación presenta una oportunidad para su explotación. Se ha reportado que los polisacáridos de las algas verdes, como Ulva sp., tienen grupos sulfato que facilitan el paso de protones y iones. Esta característica, unida al hecho de que son solubles en agua, los hace candidatos ideales para el desarrollo de nuevos almacenadores de energía flexibles, biodegradables y compostables. En el presente proyecto se propone extraer los polisacáridos presentes en el alga verde Ulva sp. con el objetivo de sintetizar un nuevo bioplástico. Dicho bioplástico tendrá una estructura amorfa que facilite el paso de iones y, a su vez, tendrá propiedades mecánicas (flexibilidad) que le permita ser usado en la construcción de nuevos almacenadores de energía biodegradables y compostables. Estos componentes electrónicos no contaminarán el medio ambiente, reduciendo así la contaminación por desechos electrónicos. Ademas, se espera que este estudio permita iniciar el aprovechamiento de recursos marinos que aún no han sido explotados y cuya proliferación excesiva constituye actualmente un problema ambiental.
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El uso de productos biológicos en medicina se ha incrementado en los últimos años debido a las ventajas que presentan como su disponibilidad, especificidad, y baja toxicidad. Por ejemplo, la curcumina y quercetina son dos polifenoles extraídos de diferentes especies de plantas que tienen propiedades antiinflamatorias y antioxidantes. Se ha demostrado su utilidad en el tratamiento de enfermedades crónicas y degenerativas, asociadas con procesos inflamatorios y estrés oxidativo (exceso de radicales libres). Sin embargo, se ha determinado que la curcumina y la quercetina son difícilmente absorbibles cuando se administran mediante tabletas. Para que la administración sea más eficiente se deben utilizar sistemas de liberación controlada. Se ha reportado que se pueden desarrollar sistemas de liberación controlada a partir de nanopartículas de biopolímeros. En el proyecto precedente desarrollamos protocolos de fabricación de nanopartículas a partir de almidones de variedades comerciales de papas y se evaluaron diferentes aplicaciones para estas nanopartículas, incluyendo su uso en sistemas de liberación controlada de medicamentos. Aprovechando la experiencia que tenemos para fabricar nanopartículas, proponemos utilizarlas en el desarrollo de un nuevo sistema de liberación controlada de curcumina y quercetina, con el objetivo de incrementar la efectividad de su administración y potenciar sus beneficios en el tratamiento de procesos inflamatorios crónicos, asociados a enfermedades como la diabetes y el cáncer . Se modificarán los procesos desarrollados previamente para incluir una etapa en la que se adsorban los productos biológicos a la superficie de las nanopartículas. El proyecto contempla la adquisición de un Espectrómetro Dieléctrico de Banda Ancha (BDS), con el cual se evaluará la dinámica molecular de los biopolímeros que forman el almidón, con lo que se podrá determinar las propiedades dinámicas y cinéticas de la liberación de curcumina y quercetina
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Los biopolímeros tienen aplicaciones en la industria de alimentos, farmacéutica y de plásticos biodegradables. Recientemente se ha reportado que estos biopolímeros también pueden servir para la fabricación de sistemas de almacenamiento de energía. El uso de biopolímeros permitiría reducir el impacto ambiental de los almacenadores de energía, además de brindar ventajas adicionales como la posibilidad de producir baterías planas, ligeras y flexibles. Un recurso que podría utilizarse para la extracción de biopolímeros son las cianobacterias sintetizadoras de exopolisacáridos. En los lagos andinos del Perú, crecen colonias de cianobacterias del género Nostoc commune conocidas como 'cushuro' que son utilizadas como alimento. Por primera vez en el país se explorará el potencial de los exopolisacáridos de N. commune para desarrollar films que conduzcan iones y que puedan formar parte de sistemas de almacenamiento de energía. Se incrementará la conductividad iónica de los films utilizando aditivos como nano-refuerzos conductores y sales, a distintas concentraciones. Se evaluará la influencia del uso de dichos aditivos en las propiedades del material mediante la caracterización eléctrica, morfológica, estructural y mecánica. Se utilizarán los films producidos en una batería prototipo. Los resultados contemplan: i) elaborar un paquete tecnológico y ii) elaborar un plan para la creación de una Start-up, con lo cual se podrá transferir y comercializar la tecnología desarrollada. Con este proyecto se contribuirá con la puesta en valor de un recurso que es parte de la biodiversidad del país y que actualmente es explotado para el consumo humano directo. Además, se contribuirá con el surgimiento de una industria de exopolisacáridos para aplicaciones tecnológicas. Los resultados se comunicarán en al menos dos publicaciones en revistas indexadas, al menos 1 conferencia internacional, al menos 1 tesis, así como seminarios abiertos al público y la sociedad civil.
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En el presente proyecto se pretende desarrollar una tecnología para utilizar los desechos de la industria forestal de Madre de Dios como materia prima para la producción de grafeno. El proyecto se realizará en el Laboratorio de Polímeros y Bionanomateriales de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) y el Laboratorio Ambiental Regional de la Universidad Nacional Amazónica de Madre de Dios (UNAMAD). Se desarrollarán una tecnología que se pueda aplicar a los desechos forestales de Madre de Dios, con la cual se obtenga grafeno de calidad similar al grafeno comercial disponible actualmente en el mercado. Los ensayos de laboratorio permitirán confirmar las características técnicas del grafeno. Al final, se validará la aplicabilidad del grafeno producido utilizándolo para producir nanocompuestos de matriz polimérica. Se fabricarán los nanocompuestos usando el grafeno producido y comparándolos con nanocompuestos fabricados con grafeno comercial.
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Se logró desarrollar una tecnología que agrega valor a los desechos de castaña, maíz y trigo para que pueden ser incorporados a la trasformación, producción y consumo del sector de manufactura de plásticos. Este nuevo uso contribuye a mejorar las oportunidades de negocios de los beneficiarios directos (agricultores de maíz y trigo y castañeros), quienes podrían tener un nuevo mercado formado por las empresas manufactureras de productos plásticos.
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El objetivo de este proyecto es desarrollar una tecnología para obtener nanopartículas a partir de almidones extraídos de papas peruanas a una escala que permita su comercialización. Hasta el momento no hay ninguna empresa que se dedique a comercializar nanopartículas biopoliméricas, por lo que los centros de desarrollo tecnológico que deseen trabajar con ellas deben obtenerlas en sus propios laboratorios. La tecnología desarrollada en este proyecto será empaquetada de manera que pueda ser transferida a una start-up de la PUCP o a otras empresas.
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En este proyecto se utilizarán algas peruanas como materia prima para la producción de Bioseedcoat, un sistema de recubrimiento ecológico para semillas que servirá para protegerlas y proveerlas de aditivas que incrementen su productividad (fungicidas e insecticidas, entre otros). El desarrollo de esta tecnología será sistematizado para poder ser vendido a las empresas semilleristas peruanas, que podrán ofrecer semillas recubiertas que tendrán un mayor rendimiento y, en consecuencia, un mayor valor en el mercado.
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