Desarrollo de un arreglo de sensores de gases basados en semiconductores degenerados para la caracterización sistemática y potencial control del proceso de tostado de café

En la última década, el Perú ha perdido posicionamiento como exportador de café arábiga en el mundo. Esto es debido a las recurrentes fluctuaciones en el precio internacional de los granos verdes, y la falta de tecnificación necesaria para producir un café tostado con una calidad homogénea. En este contexto, esta propuesta plantea la preparación e implementación de una serie de sensores de gases orgánicos. Estos volátiles se emiten durante el tostado del café, y proporcionan información sobre el estado del tostado. En particular, la investigación se centrará en el desarrollo de sensores de ácido acético y vainillina. Estos volátiles permiten monitorear el proceso de ruptura de la cáscara de la semilla del café, proceso necesario para determinar el punto de tostado deseado. Los grupos de investigación que participan en esta propuesta han venido desarrollando sensores haciendo ingeniería de las propiedades de óxidos metálicos dopados con metales de transición y tierras raras. Los sensores serán producidos por dos vías: hidrotermal y por pulverización catódica. En particular, se desarrollarán sensores de ZnO dopados con: Al, Cu, y Cr. La sensibilidad, tiempo de respuesta y selectividad de los distintos sensores, será evaluada y contrastada entre ellos bajo distintas concentraciones y temperaturas. Los sensores seleccionados serán incorporados en una cámara previamente diseñada y construida en un proyecto anterior para fines similares. La cámara será acoplada a un tostador de café adquirido específicamente para esta investigación. La respuesta de los sensores se obtendrá en intervalos de un segundo y será analizada mediante 4 técnicas de machine learning: SVM, RF, MLP y CNN. El análisis de los datos permitirá evidenciar la presencia de ácido acético y vainillina, y servirá de guía al operador de tostado para obtener muestras de café con distintas calidades. Para la validación de la calidad del tostado se contratarán los servicios especializados de un maestro tostador.

Desarrollo de un método de purificación de agua para zonas rurales basado en hidrogeles sintéticos y carbones activados preparados a partir de frutos amazónicos

En el presente proyecto nos proponemos estudiar el uso de nuevos carbones activados y de hidrogeles para la remoción de metales pesados: plomo, cadmio y cromo, contenidos en el agua del río Huaycoloro (Lima), con el objetivo de reducir su concentración hasta alcanzar niveles permisibles, mejorando de esta manera la calidad del agua del río. Los carbones activados se obtendrán a partir de frutos amazónicos, utilizando una activación química. Se trabajará con pepas de aguaje (subproducto de la agricultura), las cuales se perfilan como buen precursor de carbón activado dada su semejanza con la pepa del níspero, material que ha sido empleado con éxito en la adsorción de fenol en estudios anteriores. Los hidrogeles contendrán grupos funcionales principalmente de tipo amino y eventualmente de tipo ácido carboxílico, los cuales son capaces de acomplejar iones de metales pesados. El estudio se completará con el diseño de un prototipo que permita la captación y el tratamiento del agua para su posterior uso doméstico y en la agricultura. El sistema con que se trabajará a nivel laboratorio, estará dividido en cuatro etapas: (1) floculación/coagulación; (2) adsorción con carbones activados e hidrogeles; (3) desinfección y cloración y (4) Análisis estadísticos y matemáticos que se realizarán a lo largo de toda la investigación.

Determinación de la composición y preparación óptima de un catalizador Fe/Mo para la oxidación de metanol

Eliminación de óxidos de nitrógeno NOx mediante reducción selectiva catalítica utilizando hidrocarburos como agentes reductores, usando arcillas pilaradas (PILCs) como catalizadores

Síntesis de catalizadores de cobalto soportados en arcillas pilaradas con aluminio y titanio, para la reducción catalítica selectiva de los NOx utilizando metano y etileno como agentes reductores

Estudio de la adsorción de fenol utilizando nanoestructuras de carbono a través de un diseño experimental factorial

En este trabajo se estudió la adsorción de fenol utilizando como adsorbentes: nanoesferas de carbono (CNS), nanofibras de carbono (CNF) y nanoesferas de carbono dopadas con nitrógeno (CNS-N) obtenidas a partir de la pirólisis distintos hidrocarburos precursores. Las nanoestructuras fueron caracterizadas por adsorción-desorción de N2, microscopía de transmisión electrónica (TEM), microscopía electrónica de barrido (SEM) y análisis de difracción de rayos X (XRD). Se aplicó un diseño experimental factorial de Box-Wilson de dos y tres niveles que permitió estudiar en simultáneo el efecto de las siguientes variables: pH, fuerza iónica y concentración inicial de adsorbato. A partir de los ensayos se modelaron funciones de segundo grado de dos y tres variables con el objetivo de predecir las condiciones más favorables para la remoción de fenol. En todos los casos se observó que la adsorción de fenol está favorecida por condiciones ácidas (pH < 7), debido posiblemente, a una mayor la repulsión electrónica entre los iones fenolato y los electrones ¿π¿ de los anillos aromáticos en la superficie de grafeno. De similar modo, se encontró una mayor adsorción de fenol a mayor cantidad de electrolito (NaCl) en la solución, lo que favorece la interacción adsorbato-adsorbente (mayor adsorción) por el efecto de salting out.

Estudio de la adsorción de nitrofenoles utilizando nanofibras de carbono. Aplicación de un diseño experimental factorial

La presencia de contaminantes orgánicos en agua es de creciente interés debido a su alta toxicidad e impacto negativo en personas y ecosistemas. Los nitrofenoles (o-nitrofenol y p-nitrofenol) son un ejemplo de estos, ya que se encuentran presentes en residuos de muchas industrias: insecticidas, pesticidas y las refinerías de petróleo [1] y están catalogados como contaminantes tóxicos por la Agencia para la Protección Ambiental (EPA) de EE.UU. [2]. A lo largo de los últimos años se han desarrollado diferentes materiales que como adsorbentes pueden remover estos contaminantes del agua, entre los que destacan el carbón activado [1,3], las zeolitas [4], las fibras de carbón activado [5] y los nanotubos de carbono [6]. La adsorción de nitrofenoles con nanoestructuras de carbono es todavía incipiente [6]. Por otro lado, todo proceso de adsorción involucra necesariamente la obtención de las isotermas de adsorción, que relacionan la capacidad de adsorción con la concentración en el equilibrio, pero su determinación requiere de muchos ensayos experimentales. Además, su principal inconveniencia radica en que no permite el estudio de varios parámetros simultáneamente. En este trabajo se desarrolló un estudio experimental factorial (de 2 y 3 niveles) para describir la adsorción de p-nitrofenol y o-nitrofenol con nanofibras de carbono (CNF), analizando la influencia de tres parámetros: pH, fuerza iónica y concentración inicial de adsorbato en forma simultánea y en base al modelo factorial de Box-Wilson [7,8]. Previamente a los ensayos se realizó un estudio de la cinética de la adsorción de los dos adsorbatos, ajustándose ambos procesos a modelos de pseudo-segundo orden. Adicionalmente, también se llevó a cabo la caracterización físico química de las CNF mediante adsorción-desorción de N2, microscopía de transmisión electrónica (TEM), espectroscopía infrarroja de transformada de Fourier (FTIR), espectroscopía infrarroja de reflactancia total atenuada (ATR), análisis de difra

Evaluación de adsorbentes preparados a partir de arcillas modificadas y carbón antracítico en la retención del cromo contenido en efluentes Industriales de curtiembres

Evaluación de alcoholes en vinos peruanos y su detección mediante un arreglo de sensores (nariz electrónica) basados en zeolitas y óxidos de estaño dopados con Pd y/o Pt

La industria vitivinícola en el Perú presentó en el 2014 un crecimiento cercano al 5%; sin embargo, aún no se logra desarrollar un sistema de fiscalización de los vinos que permita identificar la producción de diferentes cepas y los vinos fraudulentos. En este proyecto se plantea la preparación de un arreglo de sensores (nariz electrónica) a base de zeolitas y óxidos de SnO2 dopados con Pd y/o Pt. El SnO2 dopado es un semiconductor del tipo n que presenta buenas propiedades ópticas y electrónicas para su uso como sensor de gas, a su vez las zeolitas actúan como tamices moleculares que permiten discriminar componentes diferentes al etanol que pueden enmascararlo e impiden su detección. La señal de respuesta temporal de cada uno de estos sensores será analizada a través de un sistema de Análisis de Componentes Principales (PCA) cuyos resultados se compararán con las de un patrón, de esta manera se podrá establecer una diferenciación en el aroma de los vinos que permitirá clasificarlos y detectar los vinos que sean fraudulentos.