Ácido poliláctico: una revisión de los métodos de producción y sus aplicaciones

Iris Rosalia  Campozano Mendoza; María Antonieta Riera

doi:10.5281/zenodo.6908007

Autores/as

Iris Rosalia Campozano Mendoza Universidad Técnica del Manabí, Ecuador https://orcid.org/0000-0003-0105-154X
María Antonieta Riera Universidad Técnica del Manabí, Ecuador https://orcid.org/0000-0002-7195-2821

DOI:

https://doi.org/10.5281/zenodo.6908007

Palabras clave:

biomateriales, biopolímeros, bioplásticos, PLA

Resumen

La producción de biopolímeros es un tema que ha cobrado interés, debido a las ventajas que estos ofrecen frente a los plásticos de origen petroquímico. Uno de los biopolímeros con aumento en su demanda durante los últimos años, es el ácido poliláctico. Este se caracteriza por ser un material no tóxico, biodegradable compostable, con potencial de uso y beneficio ambiental, en comparación con los plásticos sintéticos. Dada la importancia que ha cobrado el ácido poliláctico, se presenta esta revisión bibliográfica, donde se exponen sus propiedades, aplicaciones, proceso de producción, además de una breve disertación del mercado actual. Con base en la información consultada, se considera que el ácido poliláctico es un biopolímero capaz de reemplazar en un futuro próximo a algunos polímeros sintéticos y con ello, contribuir con la disminución del impacto ambiental, causado por la acumulación de plásticos en los ecosistemas. La producción actual de ácido poliláctico, ocupa una posición importante en la producción global de bioplástico. Se espera que esta tendencia de aumento en la producción del biopolímero se mantenga, para satisfacer la demanda en el mercado de dicho material.

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Biografía del autor/a

Iris Rosalia Campozano Mendoza, Universidad Técnica del Manabí, Ecuador

Ingeniera Química. Estudiante de la Maestría en Investigación en Ingeniería Química, mención Alimentos, Instituto de Posgrado. Universidad Técnica del Manabí, Ecuador. Técnico Distrital y Articulación Territorial de Laboratorio 3 en la Agencia de Regulación y Control Fito Zoosanitario – Agrocalidad, Ecuador.
Perfil Google.

María Antonieta Riera, Universidad Técnica del Manabí, Ecuador

Ingeniero Industrial, Magister Scietiarum en Ingeniería Química. Profesora Investigadora en el Departamento de Procesos Químicos, Alimentos y Biotecnología, Facultad de Ciencias Matemáticas, Físicas y Químicas, Universidad Técnica del Manabí, en Portoviejo, Ecuador. Perfil de Google.

Citas

K. Cury; Y. Aguas; A. Martínez; R. Olivero y L. Chams. “Residuos agroindustriales su impacto, manejo y aprovechamiento”, Revista Colombiana de Ciencia Animal, vol. 9, n.º S1, pp. 122-132, 2017. DOI: https://doi.org/10.24188/recia.v9.nS.2017.530

C. García; G. Arrázola y A. Durango. “Producción de ácido láctico por vía biotecnológica”, Temas agrarios, vol. 15, n.º 2, pp. 9-26, 2010. DOI: https://doi.org/10.21897/rta.v15i2.676

G. Luna; H. Villada y R. Velasco. “Almidón termoplástico de yuca reforzado con fibra de fique: preliminares”, DYNA, vol. 76, n.º 159, pp. 145-151, 2009. http://www.scielo.org.co/pdf/dyna/v76n159/a15v76n159.pdf

B. Wojtyniak; J. Kołodziejczyk and D. Szaniawska. “Production of lactic acid by ultrafiltration of fermented whey obtained in bioreactor equipped with ZOSS membrane”, Chemical Engineering Journal, vol. 305, n.º 1, pp. 28–36, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.01.048

A. Samrot; T. C. Sean; T. Kudaiyappan; U. Bisyarah; A. Mirarmandi; E. Faradjeva; A. Abubakar; H.H. Ali; J.L.A. Angalene and S. Kumar. “Production, characterization and application of nanocarriers made of polysaccharides, proteins, bio-polyesters and other biopolymers: A review”, International Journal of Biological Macromolecules, vol. 165, n.º B15, pp. 3088–3105, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.10.104

F. Zuluaga. “Algunas aplicaciones del ácido poli-L-láctico”, Rev. Acad. Colomb. Cienc., vol. 37, n.º 142, pp.125-142, 2013. http://www.scielo.org.co/pdf/racefn/v37n142/v37n142a09.pdf

M.H. Rahman y P.R. Bhoi. “An overview of non-biodegradable bioplastics”, Journal of Cleaner Production, vol. 294, 126218, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.126218

N.A. Zaini; A. Chatzifragkou; V. Tverezovskiy and D. Charalampopoulos, “Purification and polymerisation of microbial d-lactic acid from DDGS hydrolysates fermentation”, Biochemical Engineering Journal, 150, 107265, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bej.2019.107265

T. Ghaffar; M. Irshad; Z. Anwar; T. Aqil; Z. Zulifqar; A. Tariq; M. Kamran; N. Ehsan and S. Mehmood. “Recent trends in lactic acid biotechnology: A brief review on production to purification”, Journal of Radiation Research and Applied Sciences, vol. 7, n.º 2, pp. 222–229, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jrras.2014.03.002

E. Waldir; R. Mojmír; K. Melzoch; E. Quillama y E. Egoavil. “Producción de ácido láctico por Lactobacillus plantarum L10 en cultivos batch y continuo”, Revista Peruana de Biología, vol. 14, n.º 2, pp. 271-275, 2007. http://www.scielo.org.pe/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1727-99332007000300014

S. Marques; C.T. Matos; F.M. Girio; J.C. Roseiro and J.A.L. Santos. “Lactic acid production from recycled paper sludge: Process intensification by running fed-batch into a membrane-recycle bioreactor”, Biochemical Engineering Journal, vol. 120, pp. 63–72, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bej.2016.12.021

E. Castro-Aguirre, F. Iñiguez-Franco, H. Samsudin, X. Fang, and R. Auras. “Poly (lactic acid)—Mass production, processing, industrial applications, and end of life”, Advanced Drug Delivery Reviews, vol. 107, pp. 333–366, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.addr.2016.03.010

H. Bai, S. Deng, D. Bai, Q. Zhang, and Q. Fu. “Recent Advances in Processing of Stereocomplex-Type Polylactide”, Macromolecular Rapid Communications, vol. 38, n.º 23, 1700454. 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105895

C. L. Serna, S. A. de Rodríguez y A. F. Albán. “Ácido Poliláctico (PLA): Propiedades y Aplicaciones”, Ingeniería y Competitividad, vol. 5, n.º 1, pp. 16-26, 2011. DOI: https://doi.org/10.1002/marc.201700454

N. Martinkus, G. Latta, S. A. M. Rijkhoff, D. Mueller, S. Hoard, D. Sasatani, F. Pierobon, & M. Wolcott. “A multi-criteria decision support tool for biorefinery siting: Using economic, environmental, and social metrics for a refined siting analysis”, Biomass and Bioenergy, vol. 128, 105330, 2019. DOI: https://doi.org/10.25100/iyc.v5i1.2301

Y. Li, C. Han, Y. Yu and D. Huang. “Morphological, thermal, rheological and mechanical properties of poly (butylene carbonate) reinforced by stereocomplex polylactide”, International Journal of Biological Macromolecules, vol. 137, pp. 1169–1178, 2019. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2019.105330

A. A. Siles. Síntesis, propiedades y aplicación del ácido poliláctico apartir del almidón de la papa. Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero de Materiales. Universidad Nacional de San Agustín. Perú, 2014. Disponible: http://repositorio.unsa.edu.pe/handle/UNSA/2885

L. T. Sin and B. S. Tueen. “Chemical Properties of Poly (Lactic Acid)”. In Polylactic Acid, L. T. Sin and B. S. Tueen Ed., pp. 135–166, Elsevier, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814472-5.00004-2

M. Nofar; D. Sacligil; P. J. Carreau; M. R. Kamal and M. C. Heuzey. “Poly (lactic acid) blends: Processing, properties and applications”, International Journal of Biological Macromolecules, vol. 125, 307–360, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.12.002

M. Komorowska-Durka; G. Dimitrakis; D. Bogdał; A.I. Stankiewicz and G.D. Stefanidis. “A concise review on microwave-assisted polycondensation reactions and curing of polycondensation polymers with focus on the effect of process conditions”, Chemical Engineering Journal, vol. 264, pp. 633–644, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.11.087

L. W. Ching; F. M. Keesan and I. I. Muhamad. “Optimization of ZnO/GO nanocomposite-loaded polylactic acid active films using response surface methodology”, Journal of King Saud University - Science, vol. 34, n.º 3, 101835, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jksus.2022.101835

F. X. Espinach; J. A. Méndez; L. A. Granda; M. A. Pelach; M. Delgado-Aguilar and P. Mutjé. “Bleached kraft softwood fibers reinforced polylactic acid composites, tensile and flexural strengths”, In Natural Fiber-Reinforced Biodegradable and Bioresorbable Polymer Composites, A. K. T. Lau and A. P. Y. Hung Ed., pp. 73–90, Elsevier, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100656-6.00005-4

J. Campos; J. Bao and G. Lidén. “Optically pure lactic acid production from softwood-derived mannose by Pediococcus acidilactici”, Journal of Biotechnology, vol. 335, pp. 1–8. 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2021.06.007

T. L. de Albuquerque; J. E. Marques Júnior; L. P. de Queiroz; A. D. S. Ricardo and M. V. P. Rocha. “Polylactic acid production from biotechnological routes: A review”, International Journal of Biological Macromolecules, vol. 186, pp. 933–951, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.07.074

M. S. Inghvi; S. S. Zinjarde and D. V. Gokhale. “Polylactic acid: Synthesis and biomedical applications”, Journal of Applied Microbiology, vol. 127, n.º 6, pp. 1612–1626, 2019. DOI: https://doi.org/10.1111/jam.14290

T. Hussain; M. Tausif and M. Ashraf. “A review of progress in the dyeing of eco-friendly aliphatic polyester-based polylactic acid fabrics”, Journal of Cleaner Production, vol. 108, pp. 476–483, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.05.126

E. Vatansever; D. Arslan and M. Nofar. “Polylactide cellulose-based nanocomposites”, International Journal of Biological Macromolecules, vol. 137, pp. 912–938, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.06.205

X. Zhao; T. Shou; R. Liang; S. Hu; P. Yu and L. Zhang. “Bio-based thermoplastic polyurethane derived from polylactic acid with high-damping performance”, Industrial Crops and Products, vol. 154, 112619, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2020.112619

W. Rodchanasuripron; M. Seadan and S. Suttiruengwong. “Properties of non-woven polylactic acid fibers prepared by the rotational jet spinning method”, Materials Today Sustainability, vol. 10, 100046, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814472-5.00004-2

L. Zhang; C. Huang; Y. Xu; H. Huang; H. Zhao; J. Wang and S. Wang. “Synthesis and characterization of antibacterial polylactic acid film incorporated with cinnamaldehyde inclusions for fruit packaging”, International Journal of Biological Macromolecules, vol. 164, pp. 4547–4555, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.09.065

K. Litauszki and A. Kmetty. “Investigation of the damping properties of polylactic acid-based syntactic foam structures”, Polymer Testing, vol. 103, 107347, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2021.107347

H. Rahman and P. R. Bhoi. “An overview of non-biodegradable bioplastics”, Journal of Cleaner Production, vol. 294, 126218, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.126218

Yulianto; D. N. Putri; M. S. Perdani; R. Arbianti; L. Suryanegara and H. Hermansyah. “Effect of cellulose fiber from sorghum bagasse on the mechanical properties and biodegradability of polylactic acid”, Energy Reports, vol. 6, n.º 1, pp. 221–226, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2019.08.048

S. Zhu and L. Nie. “Progress in fabrication of one-dimensional catalytic materials by electrospinning technology”, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, vol. 93, 28–56. 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jiec.2020.09.016

A. Anžlovar; A. Kržan and E. Žagar. “Degradation of PLA/ZnO and PHBV/ZnO composites prepared by melt processing”, Arabian Journal of Chemistry, vol. 11, n.º 3, pp. 343–352, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2017.07.001

Y. Bozkurt and E. Karayel. “3D printing technology; methods, biomedical applications, future opportunities and trends”, Journal of Materials Research and Technology, vol. 14, pp. 1430–1450, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.07.050

P. Saini; M. Arora and M. Kumar. “Poly (lactic acid) blends in biomedical applications”, Advanced Drug Delivery Reviews, vol. 107, pp. 47–59, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.addr.2016.06.014

G. Li; M. Zhao; F. Xu; B. Yang; X. Li; X. Meng; L. Teng; F. Sun and Y. Li. “Synthesis and Biological Application of Polylactic Acid”, Molecules, vol. 25, n.º 21, 5023, 2020. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules25215023

M. S. Singhvi; S. S. Zinjarde, and D. V. Gokhale. “Polylactic acid: Synthesis and biomedical applications”, Journal of Applied Microbiology, vol. 127, n.º 6, pp. 1612–1626. 2019. DOI: https://doi.org/10.1111/jam.14290

P. E. Fathima; S. K. Panda; P. M. Ashraf; T. O. Varghese and J. Bindu. “Polylactic acid/chitosan films for packaging of Indian white prawn (Fenneropenaeus indicus)”, International Journal of Biological Macromolecules, vol. 117, pp. 1002–1010, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.05.214

T. Ghaffar; M. Irshad; Z. Anwar; T. Aqil; Z. Zulifqar; A. Tariq; M. Kamran; N. Ehsan and S. Mehmood. “Recent trends in lactic acid biotechnology: A brief review on production to purification”, Journal of Radiation Research and Applied Sciences, vol. 7, n.º 2, pp. 222–229, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jrras.2014.03.002

C. Lim; S. Yusoff; C. G. Ng; P. E. Lim and Y. C. Ching. “Bioplastic made from seaweed polysaccharides with green production methods”, Journal of Environmental Chemical Engineering, vol. 9, n.º 5, 105895. 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105895

A. J. R. Lasprilla; G. A. R. Martinez; B. H. Lunelli; A. L. Jardini and R. M. Filho. “Poly-lactic acid synthesis for application in biomedical devices—A review”, Biotechnology Advances, vol. 30, n.º 1, pp. 321–328, 2012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2011.06.019

A. F. Rojas-Gonzales; J. A.Carrero-Mantilla, “Thermal degradation Kinetic of polylactic acid in multiple extrusions”, Ingeniería y Universidad, vol.19, n.º 1, pp. 189-206, 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.11144/Javeriana.iyu19-1.tdkp.

Herryman, M. and Blanco, G. “Ácido láctico y poliláctico: Situación actual y tendencias”, ICIDCA. Sobre los Derivados de la Caña de Azúcar, vol. 36, n.º 1, pp. 49-59, 2005. https://www.redalyc.org/pdf/2231/223120659007.pdf

European Bioplastic. Bioplastics market data, 2021. https://www.european-bioplastics.org/market/

K. J. Jem and B. Tan. “The development and challenges of poly (lactic acid) and poly (glycolic acid)”, Advanced Industrial and Engineering Polymer Research, vol. 3, n.º 2, pp. 60–70, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2020.01.00

A. Djukić-Vuković; D. Mladenović; J. Ivanović; J. Pejin and L. Mojović. “Towards sustainability of lactic acid and poly-lactic acid polymers production”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 108, pp. 238–252, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2019.03.050