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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 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 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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Produccion de plasticos con caracteristicas biodegradables a partir de biopolímeros presentes en cultivos peruanos
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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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