Bioplásticos



En posts anteriores, Dr. Gotro discute propiedades y aplicaciones comerciales de poli (ácido L-láctico), o PLLA. PLLA de peso molecular alto y muy alto contenido de ácido L-láctico (es decir, muy bajo contenido de ácido D-láctico) es necesaria para la mayoría de las aplicaciones comerciales. Este artículo se centrará en cómo se hace el polímero PLLA.
PLLA es un poliéster lineal, que es unpolímero formado por reacción entre monómeros difuncionales con grupos funcionales alcohol y ácido carboxílico.Formación de éster entre un ácido carboxílico y un alcohol es una "reacción de condensación", la producción de agua como un co-producto que se elimina por lo general mediante destilación para conducir la reacción hasta su finalización. Un catalizador de ácido fuerte y temperatura elevadase requieren generalmente para una reacción de esterificación a ocurrir a una velocidad práctica. Polímeros de condensación tales como el poliéster se forman paso a paso, un enlace éster a la vez. Por consiguiente, de alto peso molecular se logra sólo hacia el final de la reacción cuando la mayor parte del monómero se ha consumido y la reacción adicional implica predominantemente grupos terminalesde la molécula de polímero. Las impurezas que reaccionan con el alcohol o ácido carboxílico libres pueden limitar la fracción de polímero de alto peso molecular alcanzable mediante el bloqueo de uno o ambos extremos reactivos de las cadenas de polímero en crecimiento.
El ácido láctico es un monómero difuncional con dos funciones ácido carboxílico y alcohol y es capaz de auto-condensación para darpoliéster. Sin embargo, debido a que se requiere un alto rendimiento de polímero de alto peso molecular para cumplir los requisitos económicos y de rendimiento, el proceso comercial preferido implica la formación previa de "lactida", el diéster cíclico formado a partir de dos moléculas de ácido láctico con la pérdida de dos moléculas de agua. La necesidad de PLLA con contenido de ácido L-lácticomuy alta significa que la alta pureza de la L, L-lactida se debe utilizar, que a su vez requiere de ácido L-láctico de alta pureza. L, L-lactida se produce mediante el calentamiento de ácido L-láctico purificado para formar de bajo peso molecular "pre-polímero" (oligómero) durante la conducción fuera del agua. El pre-polímero está a continuación, "agrietado" en presencia de un catalizador deestaño para dar L, L-lactida, que se elimina por destilación. Destilación al vacío eficiente produce L, L-lactida de pureza suficiente para la producción de PLLA. Purificada L, L-lactida a continuación, pueden ser polimerizados en presencia de un catalizador de estaño a alta PLLA de peso molecular que es adecuado para aplicaciones comerciales descritos en los puestos anteriores. Tipo de catalizador ylas condiciones de polimerización se controlan cuidadosamente para minimizar la isomerización en el carbono quiral, ya que incluso pequeñas cantidades del estereoisómero D-lactato en el PLLA tienen un efecto negativo sobre las propiedades del polímero comercialmente importantes. Trazas de impurezas que contienen hidroxilo pueden estar implicados en la iniciación y el impacto del peso molecularmáximo alcanzable en la polimerización de polimerización. Una versión simplificada del proceso global se muestra en la siguiente figura.

La conversión de maíz a la dextrosa
Maíz primero se debe convertir en azúcar de maíz (dextrosa, el nombre comercial común para la D-glucosa) a través de un proceso que se inicia con la molienda en húmedo, un proceso mecánico en agua que separa el almidón, así comootros componentes valiosos, a partir del grano de maíz. El almidón se calienta a continuación, con ácido o enzimas, o ambos, para hidrolizar completamente el almidón a la dextrosa. La dextrosa se aísla por cristalización o se utiliza como un concentrado líquido. El proceso se muestra en la primera figura. Una planta de molienda húmeda de almidón típico puede procesar 100.000 toneladas de maíz...