پلی لاکتیک اسید

یکی از پلیمرهایی که خاصیت تجزیه پذیری در طبیعت را دارد پلیمر پلی لاکتیک اسید می باشد. خاصیت تجزیه پذیری پلی لاکتیک اسید ، این پلیمر را در گروه مواد دوستدار محیط زیست قرار داده و یکی از کاربردهای مهم این پلیمر می تواند در صنعت منسوجات پزشکی و بیمارستانی و ظروف و لوازم یکبار مصرف می باشد.

پلی (لاکتیک اسید) (PLA): ساخت پلی استر از اسید لاکتیک توسط Carothers در سال 1932 آغاز شد و بعدها توسط Dupont گسترش یافت تا اواخر دهه‌ی 80 میلادی قیمت‌های بالای تولید، کاربردپذیری این بسپارها را به کاربردهای پزشکی محدود کرده بود. پس از آن، پیشرفت اصلی در فناوری فرآیند همراه با کاهش قیمت اسید لاکتیک تولید شده به روش زیستی منجر به تولید تجاری بسپارهای زیستتخریبپذیر حاصل از اسید لاکتیک در کاربردهای غیر پزشکی شد. این ادغام در زیستفناوری و شیمی راهبرد مهمی بود که در سال‌های بعد باعث بهبود بسیاری از فرآیندها شد.

دو روش شیمیایی جهت تبدیل اسید لاکتیک به PLA با وزن مولکولی بالا وجود دارد. شرکت Cargill Dow LLC از یک فرآیند مداوم بدون حلال و یک روش جدید تقطیر بهره برد . در مقابل شرکت Mitsui Toatsu ]18[ طی یک فرآیند حلال پایه همراه با حذف همجوشانه (آزئوتروپیک) آب توسط عملیات تقطیر توانست اسید لاکتیک را مستقیماً به PLA با وزن مولکولی زیاد تبدیل کند. اسید لاکتیک کاربردهای غیر بسپاری شامل تبدیل آن به اتیل استرهایش (اتیل لاکتات) جهت استفاده به عنوان حلال‌های مشتق شده‌ی طبیعی نیز دارد. به مجرد دستیابی به بازارهای جدید برای اسید لاکتیک قیمت PLA کاهش بیشتری خواهد یافت.

میزان بلور‌ینگی PLA، سرعت بلورش، شفافیت و سرعت تخریبپذیری محصول نهایی توسط همبسپارش نسبت‌های انتخابی همپار (ایزومر) L و D اسیدلاکتیک یا لاکتید به راحتی قابل کنترل است. PLA در اثر مصرف ابتدا توسط آبکافت تخریب می‌شود نه حمله‌‌ی میکروبی. بنابراین، حتی در رطوبت‌های بالا غیر متداول است که PLA با وزن مولکولی بالا توسط قارچ، کپک یا میکروب‌های دیگر آلوده شود. این خصیصه‌ی غیر عادی بسپار زیست تخریب پذیر، جهت کاربردهایی که در آن طی یک زمان طولانی تماس مستقیم با غذا وجود دارد بسیار جذاب است. PLA را توسط امکانات وابسته به شهرداری می‌توان به کمپوست تبدیل کرد. این امر طی یک فرآیند حرارتی با کمترین تغییرات در ماشین آلات استاندارد قابل حصول است. در حال حاضر PLA در بسته بندی استفاده می‌شود (فیلم، ظروف شکل داده شده توسط حرارت، و بطری‌هایی با عمر کوتاه). شرکت Cargill Dow LLC از فرآیندهای ذوب ریسی مرسوم جهت تولید الیاف برای لباس و کاربردهای دیگر بهره می‌برد ]19[. الیاف تولید شده از PLA دارای ویژگی‌های زیردست ابریشمی، دوام و مدیریت رطوبت (خشک و آسوده نگه داشتن پوشاننده‌ی لباس هنگامی که رطوبت به سرعت از بدنش خارج می‌شود) می‌باشد.

شناخت و کاربردهای پلی لاکتیک اسید در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی

از جمله بیو پلیمرها،پلی لاکتیک اسید است.پلی لاکتیک اسید ماده‌ای است که 100 درصد از منبع قابل تجدید طبیعت مانند ذرت به دست می‌آید.از طرفی CO 2 موجود در هوا از این طریق‌ کاهش می‌یابد و به کاهش گازهای گلخانه‌ای که معضل جهانی‌ است کمک می‌کند.

برای تهیه پلی لاکتیک اسید یک منبع تجدید شدنی مثل ذرت‌ آسیاب می‌شود،نشاسته از مواد خام جدا می‌شود.دکستروز ناخالص‌ متقابلا از نشاسته تهیه می‌شود.سپس دکستروز به لاکتیک اسید تبدیل می‌شود که این مرحله تخمیر شبیه تخمیر تولید آبجو است. لاکتیک اسید ماده اولیه حاصل از ذرت طی مراحل مختلف تمیز، جداسازی و پلیمریزاسیون به پلی لاکتیک اسید تبدیل می‌شود و در نهایت میزان انرژی لازم مصرفی در کارخانه و برای حمل و نقل‌ مواد در مقایسه با پلاستیک‌ها 20 تا 50 درصد کمتر است و به این‌ ترتیب از منابع تجدید نشدنی طبیعت مثل گاز و ذغال سنگ کمتر استفاده می‌شود و در عین حال در خود محصول نیز برخلاف‌ پلاستیک‌ها از منابع نفتی(پترو شیمی)استفاده نمی‌شود.

مزایای استفاده از پلی لاکتیک اسید

اصلی‌ترین مزایای کاربرد پلی لاکتیک اسید عبارتند از:

1-جلوگیری از آلودگی محیط زیست:زباله‌های ناشی از مصرف‌ کالاهای ساخته شده از پلی لاکتیک اسید با قرار گرفتن در مجاورت خاک تجزیه شده و متلاشی می‌شوند.

2-جلوگیری از افزایش گازهای گلخانه‌ای:تولید صنعتی‌ پلی لاکتیک اسید مستلزم کشت گیاهان مورد استفاده به‌ عنوان ماده اولیه در مقیاس انبوه است.

3-سازگاری با بافت موجود زنده:از آنجا که مواد اولیه تولید پلی لاکتیک اسید گیاهی هستند،در کاربردهای بسته‌بندی‌ مواد شیمیایی و غیرطبیعی به کالاهای بسته‌بندی شده به‌ ویژه مواد غذایی منتقل نمی‌کنند.

4- کاهش استفاده از منابع نفتی در تولیدات:در تولید پلی لاکتیک اسید نه تنها از نفت به عنوان ماده اولیه‌ استفاده نمی‌شود،بلکه فرایند تولید آن نیز به منابع‌ سوختی کمتری نیاز دارد.

5- استفاده از منابع تجدیدپذیر (Renewable Recourses) گیاهان به عنوان مواد اولیه تولید پلی لاکتیک اسید منابعی‌ قابل تولید و قابل بازیافت به طبیعت می‌باشند.

هریک از این ویژگی‌ها به تنهایی می‌تواند دلیلی محکم بر گسترش تولید و کاربرد پلی لاکتیک اسید در مقایسه با پلاستیک‌های امروزی باشد.

بررسی پلی لاکتیک اسید از جنبه‌های مختلف

پلی لاکتیک اسید بیو پلیمر زیست تخریب‌پذیر است.نسبت‌ به آب نفوذناپذیری خوبی دارد.و لیکن نمی‌تواند دمای بالای 70 درجه سانتیگراد را تحمل کند.در آب حل نمی‌شود.اما باکتری‌هایی وجود دارند که می‌توانند آن را به آب و CO 2 تبدیل‌ کنند.به‌طور خلاصه می‌توان اهم ویژگی‌های پلی لاکتیک اسید را به صورت زیر نام برد: