Del ácido láctico al ácido poliláctico pla caracterización y análisis del pla y sus precursores
El ácido poliláctico (PLA) se diferencia de la mayoría de los polímeros termoplásticos en que se deriva de recursos renovables como el almidón de maíz o la caña de azúcar. La mayoría de los plásticos, por el contrario, se derivan de la destilación y polimerización de reservas de petróleo no renovables. Los plásticos derivados de la biomasa (por ejemplo, el PLA) se conocen como “bioplásticos”.
El ácido poliláctico es biodegradable y tiene características similares al polipropileno (PP), el polietileno (PE) o el poliestireno (PS). Puede producirse con equipos de fabricación ya existentes (los diseñados y utilizados originalmente para los plásticos de la industria petroquímica). Esto hace que su producción sea relativamente rentable. Por ello, el PLA es el segundo bioplástico con mayor volumen de producción (el más citado suele ser el almidón termoplástico).
El ácido poliláctico tiene una amplia gama de aplicaciones. Algunos de los usos más comunes son las películas de plástico, las botellas y los dispositivos médicos biodegradables (por ejemplo, tornillos, clavos, varillas y placas que se espera que se biodegraden en 6-12 meses). Para saber más sobre los prototipos de dispositivos médicos (tanto biodegradables como permanentes), lea aquí. El PLA se contrae con el calor y, por tanto, es adecuado para su uso como material de retractilado. Además, la facilidad con la que se funde el ácido poliláctico permite algunas aplicaciones interesantes en la impresión 3D (en concreto, la “fundición perdida de PLA” – lea más abajo). Por otro lado, su baja temperatura de transición vítrea hace que muchos tipos de PLA (por ejemplo, los vasos de plástico) sean inadecuados para contener líquido caliente.
Impresión 3D de ácido poliláctico
Chem Eng J. Manuscrito del autor; disponible en PMC 2020 15 de mayo.Publicado en forma editada final como:Chem Eng J. 2018 15 de mayo; 340: 9-14. Publicado en línea el 3 de enero de 2018. doi: 10.1016/j.cej.2018 .01.010PMCID: PMC6682490EMSID: EMS83794PMID: 31384170Biocompatibilidad, biodegradación y excreción del ácido poliláctico (PLA) en implantes médicos y sistemas teranósticosDana da Silva,1 Maya Kaduri,1 Maria Poley,1 Omer Adir,1,2 Nitzan Krinsky,1,3 Janna Shainsky-Roitman,1 y Avi Schroeder1,*Dana da Silva
1Laboratorio de Tecnologías de Administración de Fármacos Dirigidos y Medicina Personalizada, Departamento de Ingeniería Química, Technion – Instituto de Tecnología de Israel, Haifa 32000, IsraelEncontrar artículos de Dana da SilvaMaya Kaduri
1Laboratorio de Tecnologías de Administración de Fármacos Dirigidos y Medicina Personalizada, Departamento de Ingeniería Química, Technion – Instituto Tecnológico de Israel, Haifa 32000, IsraelEncontrar artículos de Maya KaduriMaria Poley
1Laboratory for Targeted Drug Delivery and Personalized Medicine Technologies, Department of Chemical Engineering, Technion – Israel Institute of Technology, Haifa 32000, IsraelEncontrar artículos de Maria PoleyOmer Adir
Síntesis del ácido poliláctico
Un proceso para la producción continua de polímeros de polilactida a partir de ácido láctico que incorpora la eliminación de agua o de un portador de disolvente para concentrar la alimentación de ácido láctico, seguido de la polimerización a un prepolímero de bajo peso molecular. Este prepolímero se introduce en un reactor en el que se añade un catalizador para facilitar la generación de lactida, el producto de la despolimerización del ácido poliláctico. La lactida generada se alimenta continuamente a un sistema de destilación como líquido o vapor en el que se eliminan el agua y otras impurezas. La lactida líquida purificada resultante se introduce directamente en un proceso de polimerización.
El continuo agotamiento del espacio de los vertederos y los problemas asociados a la incineración de residuos han llevado a la necesidad de desarrollar polímeros verdaderamente biodegradables que se utilicen como sustitutos de los polímeros no biodegradables o parcialmente biodegradables de base petroquímica. El uso del ácido láctico y la lactida para fabricar un polímero biodegradable es bien conocido en la industria médica. Tal y como se desvela en Nieuwenhuis et al. (U.S. Pat. No. 5,053,485), dichos polímeros se han utilizado para fabricar suturas biodegradables, pinzas, placas óseas y dispositivos de liberación controlada biológicamente activos. Se apreciará que los procesos desarrollados para la fabricación de polímeros para ser utilizados en la industria médica han incorporado técnicas que responden a la necesidad de alta pureza y biocompatibilidad en el producto polimérico final. Además, los procesos fueron diseñados para producir pequeños volúmenes de productos de alto valor en dólares, con menos énfasis en el coste de fabricación y el rendimiento. Se cree que, antes del desarrollo de los solicitantes, se desconocían procesos viables y competitivos en cuanto a costes para la fabricación continua de polímeros de lactida a partir de ácido láctico que tuvieran propiedades físicas adecuadas para sustituir a los actuales polímeros de base petroquímica en el envasado, el recubrimiento de papel y otras aplicaciones de la industria no médica.
Producción masiva de ácido poliláctico procesamiento aplicaciones industriales y fin de vida ☆
Si alguna vez has hecho un viaje en coche de costa a costa por Estados Unidos, lo único que seguro que te impresiona es la alucinantemente inmensa cantidad de maíz que cultivamos aquí. Si tomas la ruta del norte -yo la he hecho siete veces, así que me la sé de memoria- no verás casi nada más que maíz desde Ohio hasta Montana. El tamaño de los campos es sencillamente asombroso, y uno se pregunta: “¿Realmente comemos todo este maíz?”.
La respuesta es que no. Cultivamos mucho más maíz del que podemos comer o, una vez convertido en alcohol, beber. Alimentamos a los animales con una gran cantidad de maíz, muchos de los cuales acaban convirtiéndose en hamburguesas o chuletas de cerdo. Pero incluso después de todo eso, y tras contabilizar las exportaciones, seguimos teniendo un montón de maíz para poner en práctica. Sin embargo, hay muchos usos industriales para este excedente de maíz, y es muy probable que tengas una o dos mazorcas enrolladas junto a tu impresora 3D, en forma de ácido poliláctico, o PLA.
La mayoría de nosotros no piensa en la procedencia de los plásticos, y los que sí lo hacen suelen suponer que los plásticos proceden del petróleo. Durante la mayor parte de la historia de la industria de los polímeros, esa era una apuesta segura, pero con la introducción relativamente reciente de los bioplásticos de ingeniería, la industria tuvo una nueva materia prima: plantas recientemente fallecidas en lugar de fósiles. (Esto no incluye los biopolímeros extraídos de la naturaleza, como la celulosa y el látex, que se utilizan de forma más o menos directa; la madre naturaleza es una química de polímeros sorprendentemente buena).