En la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Ingeniería, el docente investigador Dr. Luis Mosquera Leiva, ha implementado un equipo para la fabricación y caracterización de sensores de fibra óptica basados en redes de período largo (LPGs) grabadas sobre fibras ópticas comerciales. Dichos sensores son aplicados para la medida de deformaciones y cargas transmitidas por el suelo, en la medida de vibraciones para la caracterización de las propiedades elásticas de diversos materiales (metales, acrílicos, maderas), así como en la medida del flujo de agua en tuberías.

El Dr. Mosquera, explicó que en los últimos 20 años los sensores de fibra óptica tipo LPG han sido aplicados en las medidas de diversos parámetros físicos (vibraciones, deformaciones, curvaturas, nivel de líquidos, concentraciones de sustancias diluidas, temperatura, humedad, etc.) y particularmente la Facultad de ingeniería Civil prevé su aplicación en el monitoreo de estructuras.

Los sensores LPG son de gran interés debido a su bajo costo de fabricación y su inmunidad al ruido electromagnético.

El grabado de la red LPG es realizado por un láser de CO2 enfocado sobre la fibra óptica en el laboratorio de la Facultad. Se utiliza un sistema de soportes y posicionamiento de precisión para desplazar la fibra en el proceso de grabado.

El sensor fabricado es caracterizado observando la sensibilidad de su transmitancia al variar parámetros físicos de interés. El equipo permite la automatización del proceso de grabado.

El alumno Mario Trigoso de la Maestría en Física de la Facultad de Ciencias de la UNI desarrolló el software que permite ahora la fabricación automatizada de los sensores LPG. Este trabajo de tesis está pronto a sustentarse en la Facultad de Ciencias y ha sido posible gracias al convenio N° 167 del Programa de Maestría en Física UNI-CONCYTEC. La UNI espera continuar con estos programas que han permitido la graduación, hasta el momento, de 27 estudiantes de Maestría en Física.

Con la finalidad de contribuir con el sector ambiental, un equipo de investigación de la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI), con el apoyo de Fondecyt, unidad ejecutora de Concytec, viene desarrollando una investigación que consiste en la implementación de sensores analíticos de fácil operatividad, alta selectividad y bajo costo que permitirán cuantificar contaminantes emergentes en fuentes acuíferas en zonas industriales del Perú.

Los contaminantes emergentes son aquellos cuya ocurrencia en el ambiente ha sido estudiada solamente en los últimos treinta años y, aunque denominados «emergentes», están presentes en el ambiente desde hace muchos años, pero no han sido identificados previamente debido a la ausencia de metodologías analíticas capaces de detectar sus bajos niveles de concentración. Los contaminantes emergentes incluyen fármacos, hormonas, drogas de abuso, así como productos de cuidado e higiene personal, los cuales aún no están regulados en los suministros de agua potable y, por lo tanto, no se monitorean comúnmente en el ambiente. Sin embargo, muchos de estos contaminantes tienen el potencial de causar efectos ecológicos adversos, perjuicios para la salud humana, y representa una amenaza para la biodiversidad y los recursos naturales incluso a bajos niveles de concentración. Las aguas residuales municipales se consideran una de las principales fuentes de descarga para la emanación de contaminantes emergentes

Los contaminantes emergentes suelen determinarse por métodos que implican el uso de equipos sofisticados y caros, los cuales no están disponibles en todas las regiones del país, por lo que se buscan métodos alternativos fáciles de usar y baratos. Para esto empleamos polímeros de impresión molecular (MIPs), los cuales se sintetizan para reconocer exclusivamente un tipo de contaminante en una interacción similar a la que ocurre entre una llave y una cerradura. El desempeño selectivo de los MIPs se atribuye a su estructura tridimensional y composición química. Los MIPs realizan el reconocimiento específico al tener cavidades que son complementarias en tamaño y forma al analito; y se denominan también polímeros biomiméticos por imitar el sistema de reconocimiento biológico basado en afinidad, como el sistema antígeno/ anticuerpo. Los MIPs presentan numerosas ventajas, tales como: bajo costo, fácil preparación, alta resistencia mecánica y térmica y pueden ser reusables y almacenados por años sin pérdida de eficiencia.

Para mejorar el proceso de detección de los contaminantes, los MIPs se combinarán con nanomateriales para aprovechar las propiedades únicas de los nanomateriales y para facilitar la interacción entre el contaminante y las cavidades del MIP. Actualmente nos encontramos desarrollando los prototipos en el laboratorio. Para esto estamos evaluando las condiciones óptimas para que los polímeros reconozcan selectivamente el contaminante que se busca determinar. Esperamos tener los primeros prototipos a finales de este año.

El coordinador del proyecto es el profesor e investigador de la facultad de Ciencias Dr. Gino Picasso Escobar. Además de investigadores de la Facultad, el equipo está formado por alumnos de pregrado de química, egresados de la carrera de química, y estudiantes de posgrado, cada uno trabajando en un contaminante, lo que les permitirá presentar una tesis. Adicionalmente, gracias al apoyo del Fondecyt, investigadores del extranjero se han incorporado con dedicación exclusiva al proyecto. En este sentido cuentan con la colaboración de la Dra. Pilar Taboada Soyomator y el Dr. Sabir Khan, ambos procedentes de la Universidad Estatal Paulista, UNESP (Brasil). Además, en calidad de Postdoc se ha incorporado el Dr. Jaime Vega Chacón, Doctor en Ciencias Química de la UNESP. Los estudios se están realizando en los laboratorios de la Facultad de Ciencias de la UNI. Para la ejecución de esta iniciativa, la UNI, recibió financiamiento por parte del Concytec, en convenio con el Banco Mundial, a través de su unidad ejecutora Fondecyt.

El presente proyecto implica el desarrollo de técnicas de detección de contaminantes emergentes de bajo costo, fácil manipulación, alta selectividad y producción en masa que permitirán colaborar en el desarrollo de regulaciones ambientales y de métodos analíticos de mitigación del impacto negativo de los contaminantes emergentes en el ambiente. Este enfoque inédito y poco explorado en el país (pero con elementos que sugieren el éxito de la metodología propuesta) permitirá también la formación de recursos humanos altamente calificados, explorando varias áreas del conocimiento, desde la síntesis y caracterización de nanomateriales y polímeros hasta la aplicación de nuevos métodos analíticos. El proyecto está enmarcado en el desarrollo de nuevos materiales de alto valor agregado. Los dispositivos analíticos diseñados poseen realmente aplicación tecnológica y comercial, y podrán ser incorporados al sector industrial, que requieran de métodos rápidos y confiables para controlar la emisión de contaminantes y, de este, modo crear condiciones favorables para el desarrollo tecnológico sostenible, cumpliendo con las regulaciones ambientales. Resaltamos la importancia que ha tenido en los últimos años el desarrollo de nanomateriales y polímeros en diversas áreas tecnológicas, por lo que los conocimientos y los resultados obtenidos podrán ser empleados en otros proyectos tecnológicos futuros, más allá del desarrollo de dispositivos analíticos.