El presente proyecto propone impregnar las fibras naturales de alpaca y de oveja utilizando colorantes naturales. Para ello, se emplea un proceso de impregnación supercrítica. El proyecto considera las siguientes tres fases: la obtención de solubilidades, la impregnación propiamente dicha a escala de laboratorio y la evaluación del proceso a escala banco. Con esta evaluación, se determina la viabilidad de poder implementar el proceso a nivel comercial y la introducción del producto. Asimismo, se promoverá la técnica a nivel de las comunidades regionales que quieran dar un valor agregado a sus productos. La técnica es considerada ambientalmente benigna, no contaminante, y logra el ahorro de energía, factores importantes a tomar en cuenta para la implementación de cualquier proceso industrial.

En el proceso de teñido de las fibras, se requiere usar una gran cantidad de agua en el pretratamiento de la materia prima y en el proceso de impregnación. En cada una de estas etapas, se genera consiguientemente una gran cantidad de aguas contaminadas, las mismas que requieren ser tratadas y constituyen costos operativos adicionales. A nivel regional, el proceso de teñido de las fibras se realiza siguiendo métodos artesanales y tradicionales transmitidos a nivel comunal. Estos se caracterizan por el uso de colorantes naturales, los cuales no son tan contaminantes o son biodegradables, y que no requieren procesos de descontaminación exhaustivos, aunque el uso del agua en gran cantidad persiste.

El objetivo es emplear los colorantes naturales para colorear las fibras de alpaca y oveja en un medio supercrítico. Dicha tecnología es considerada verde y ambientalmente benigna. Lo que se logra es usar el dióxido de carbono a condiciones de alta presión y temperatura moderada, como un solvente que reemplazará al agua del proceso de solubilidad del colorante y de impregnación en la fibra. De las tres etapas del desarrollo del proyecto, la última considera el escalamiento del proceso para evaluar las posibilidades de implementarlo a escala comercial. El logro de dicha fase impulsaría la producción de textiles con otra calidad y, sobre todo, disminuirían los costos operativos, y se reduciría los efluentes de aguas contaminadas. El desarrollo tecnológico presentado es reemplazar el uso del agua en el proceso de impregnación con el colorante. Para ello, se emplea el dióxido de carbono supercrítico.

Las capacidades del scCO2 en una diversidad de procesos ya son conocidas y comprobadas, y el proceso de impregnación ya se ha logrado en fibras sintéticas, con colorantes sintéticos. Por eso, el conocimiento de interacciones químicas que se requieran lograr ya son conocidas. Ello puede ayudar a desarrollar las estrategias de solubilización e impregnación adecuadas. Cabe indicar que el presente proceso ya se lleva a cabo en forma comercial, especialmente, en fibras sintéticas.

De forma general, la implementación del proceso de impregnación de fibras de alpaca y oveja con colorantes naturales, mediante un proceso de manufactura avanzada como la tecnología supercrítica, permitirá disminuir el uso de agua en un proceso convencional, el cual es altamente contaminante debido a sus requerimientos. Ello implica que se reduzcan las aguas contaminadas provenientes del proceso y, por lo tanto, se cumplan los procesos de tratamientos finales requeridos para tratar las aguas contaminadas a niveles aceptados por la legislación nacional.

Respecto a la calidad del producto, los antecedentes demuestran que los procesos de impregnación supercríticos generan productos de mejor calidad. En general, se han desarrollado estudios con fibras naturales y colorantes sintéticos. Se tienen investigaciones con lana de oveja y los resultados indican que se logra un producto de mejor calidad y, en muchos casos, algunos procesos son reemplazados y simplificados. Además, dependiendo del colorante, no se requieren compuestos fijadores del color. Una de las objeciones que se tiene hace referencia a los costos fijos de la instalación de la planta. Sin embargo, si se considera conjuntamente los aspectos de calidad de producto, eficiencia, versatilidad, impacto ambiental y ahorro energético, se encuentra que es una opción comercial atractiva a largo plazo.

Modalidad de proyecto: Proyecto de investigación avanzado

Los proyectos deben ser presentados de manera asociativa (con una o más entidades asociadas).

La conformación mínima es la siguiente:

• Un investigador principal
• Un coinvestigador
• Un tesista de posgrado
• Un gestor tecnológico
• Un coordinador administrativo

Tipo de proyecto: Investigación aplicada

Subsector: Manufactura avanzada

Sector: Estratégico

Lugar de ejecución del proyecto: Cusco

Fecha de inicio: 03/12/2018

Fecha de cierre: 31/12/2020

Plazo de ejecución (meses): 24

Objetivo principal

Impregnar las fibras naturales, tales como la lana de alpaca y de oveja, con colorantes naturales mediante un proceso de impregnado con fluidos supercríticos. La tecnología utilizada corresponde al sector de manufactura avanzada y es considerada una tecnología verde y ambientalmente benigna. Así, se mejora la calidad del producto y se reemplaza el uso del agua en el proceso de impregnado. El proyecto considera la evaluación del proceso a escala banco y el potencial de implementarlo a escala comercial.

Objetivo específico 1

Determinar las condiciones de operación (presión y temperatura) requeridas para lograr el máximo grado de solubilidad del colorante natural en el CO2 supercrítico. La meta es determinar las condiciones de presión y temperatura de proceso de máxima solubilidad.

Objetivo específico 2

Impregnar la fibra natural (lana de alpaca y lana de oveja) con el colorante (curcumina, molle, mullaca) contenido en el dióxido de carbono supercrítico. La meta es determinar el tiempo de impregnación de la fibra natural que logre un producto de calidad a las condiciones de presión y temperatura de máxima solubilidad.

Objetivo específico 3

Escalar el proceso de escala laboratorio a escala banco y evaluar si las variables de presión, temperatura y tiempo, determinadas en los objetivos previos, son suficientes para controlar el proceso y para implementarlo a nivel comercial.

Institución responsable del proyecto

Universidad Nacional Mayor de San Marcos

RUC: 20148092282

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Público

Tipo de organización: Sin fines de lucro

Departamento: Lima

Provincia: Lima

Distrito: Lima

Dependencias: Facultad de Química e Ingeniería Química

Instituciones asociadas

Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco

RUC: 20172474501

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Público

País: Perú

Departamento: Cusco

Provincia: Cusco

Distrito: Cusco

Instituto de Separaciones de Ciencia y Tecnología

Tipo de entidad: Centros Internacionales, domiciliados o no domiciliados en el Perú

Régimen: Público

País: Alemania

Ciudad: Erlangen

Investigador principal

Nombres: Eliana

Apellido paterno: Jara

Apellido materno: Morante

Grado académico: Doctorado

Nombre del grado académico: Doctor en Ingeniería Química

Entidad: Universidad Nacional Mayor de San Marcos

Dependencia: Facultad de Química e Ingeniería Química

Coinvestigador

Nombres: Antonio Ramiro Jesús

Apellido paterno: Bueno

Apellido materno: Lazo

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco

Dependencia: Facultad de Ingeniería de Procesos

Coinvestigador

Nombres: Juan Elmer

Apellido paterno: Moscoso

Apellido materno: Muñoz

Grado académico: Magíster

Entidad: Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco

Dependencia: Facultad de Ciencias Agrarias

Tesista

Nombres: Tesista no identificado

Apellido paterno: Tesista no identificado

Apellido materno: Tesista no identificado

Tipo de tesis: Maestría

Entidad: Universidad Nacional Mayor de San Marcos

Tesista

Nombres: Tesista no identificado

Apellido paterno: Tesista no identificado

Apellido materno: Tesista no identificado

Tipo de tesis: Licenciatura

Entidad: Universidad Nacional Mayor de San Marcos

Tesista

Nombres: Tesista no identificado

Apellido paterno: Tesista no identificado

Apellido materno: Tesista no identificado

Tipo de tesis: Licenciatura

Entidad: Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco

Gestor tecnológico

Nombres: Gestor tecnológico no identificado

Apellido paterno: Gestor tecnológico no identificado

Apellido materno: Gestor tecnológico no identificado

Entidad: Universidad Nacional Mayor de San Marcos

Coordinador administrativo

Nombres: Liz Fabiola

Apellidos: Elias Rolando

Entidad: Universidad Nacional Mayor de San Marcos

Técnico

Nombres: Técnico no identificado

Apellidos: Técnico no identificado

Entidad: Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco

Asistente de investigación

Nombres: Asistente de investigación no identificado

Apellidos: Asistente de investigación no identificado

Entidad: Universidad Nacional Mayor de San Marcos

Rubros financiables

• Recursos humanos (hasta 50% del monto financiado)

1. Incentivo monetario para el investigador principal y coinvestigadores: no debe sobrepasar el máximo de S/ 2,000 mensuales por investigador.
2. Pago a los tesistas: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,500 mensuales por tesista.
3. Pago al personal técnico o asistente de investigación: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,000 mensuales por técnico.
4. Honorarios o incentivos para un gestor tecnológico: no debe de sobrepasar el máximo de S/. 1,500 mensuales.

• Equipos y bienes duraderos (hasta 20% del monto financiado)

Corresponde a la adquisición de equipos menores para el proyecto de investigación.

• Materiales e insumos

1. Materiales, insumos, reactivos, accesorios, componentes electrónicos o mecánicos, bienes no inventariables.
2. Material bibliográfico, tales como manuales, bases de datos, libros especializados, otros, y/o suscripciones a redes de información (en físico o electrónico).
3. Software especializado para el desarrollo de los proyectos de investigación.

• Viajes

Corresponde a los gastos de viajes relacionados a actividades propias del proyecto de investigación.

Los gastos que aplican para este rubro son los siguientes:

1. Pasajes: terrestres, aéreos, nacionales e internacionales, en clase económica.
2. Viáticos: comprenden los gastos por concepto de alimentación, hospedaje y movilidad (hacia y desde el lugar de embarque), así como el desplazamiento en el lugar donde se realizan las actividades. El concepto de viáticos es aplicable para estancias cuya duración sea menor a los quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en el Anexo 2.
3. Manutención: comprenden los gastos de alojamiento, alimentación y movilidad local durante su permanencia en el lugar sede del objeto del beneficio otorgado, o desplazamientos relacionados con el mismo. El concepto de manutención es aplicable siempre que se trate de una estancia cuya duración sea mayor o igual a quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en la convocatoria.
4. Seguro de viaje: el seguro es de carácter obligatorio y su valor debe estar de acuerdo al precio de mercado. La cobertura típicamente incluye gastos médicos de emergencia, muerte accidental, invalidez e imprevistos logísticos durante el viaje (retraso de vuelos, demora o pérdida de equipaje, robos, etc.). El precio del seguro puede variar en función a la edad, duración del viaje y el destino. Se puede financiar hasta un máximo de S/ 2,000.

• Servicios de no consultoría.

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades de índole técnica especializada, consideradas como críticas para lograr el buen resultado del proyecto de investigación: servicios de laboratorio, colección de datos, procesamiento de muestras, análisis y diseño.

• Otros servicios

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades complementarias del proyecto de investigación, tales como:

1. Actividades de difusión:

1. Gastos de organización de taller de cierre del proyecto.
2. Costo de publicación de artículos en revistas indizadas.

• Costo de inscripción para participar en eventos o para discutir los resultados con personal interesado o calificado.

1. Actividades complementarias de la investigación:

1. Gastos de importación y desaduanaje de materiales, insumos o equipos relacionados al proyecto de investigación que se adquieran en el extranjero.
2. Gastos relacionados a la obtención del título o grado.

• Gastos relacionados a la solicitud de patentes.

1. Gastos de mantenimiento correctivo para los equipos adquiridos u otro equipo de laboratorio que deba usarse en el proyecto.

• Gastos de gestión (hasta 10% del monto financiado)

Corresponde al incentivo monetario para el coordinador administrativo, útiles de oficina y servicios de imprenta.