Acido polilattico
| Poli(acido lattico) | |
|---|---|
 | |
| Caratteristiche generali | |
| Massa molecolare (u) | circa 60.000 g/mol |
| Numero CAS | |
| Indicazioni di sicurezza | |
| Frasi H | --- |
| Consigli P | ---[1] |
L'acido polilattico (PLA) , o più correttamente il poli(acido lattico) o polilattato, è il polimero dell'acido lattico.
Esiste in due forme enantiomeriche (L-D); solo da monomeri enantiopuri è possibile ottenere il polimero cristallino che fonde a 180 °C. Il processo di produzione ricorre alla fermentazione lattica, che produce soltanto l'isoforma L; la forma racema, ottenibile per sintesi chimica achirale, porta a un acido polilattico amorfo.[2] Il PLA è il materiale più usato nella realizzazione di prodotti mediante l'utilizzo di macchine di prototipazione rapida, le stampanti 3D a FDM (Fused Deposition Modeling).
Preparazione[modifica | modifica wikitesto]
Partendo dal mais, o da altre fonti amidacee le fasi di preparazione possono così riassumersi:
- Separazione dell'amido da fibre e glutine.
- Liquefazione e saccarificazione dell'amido.
- Fermentazione con riutilizzo nel brodo di coltura della parte proteica separata dall'amido.
- Purificazione e concentrazione delle soluzioni di sale dell'acido lattico.
- Polimerizzazione.
- Preparazione del manufatto.
Due stadi distinti: sintesi per via fermentativa e isolamento dell'acido L-lattico, polimerizzazione dell'acido ottenuto. La fermentazione industriale avviene grazie a un batterio del genere lactobacillus, che abbia una purezza elevata per non influenzare la purezza ottica dell'acido prodotto. Come materie prime si usano zucchero, melasse e siero di latte. In alternativa viene utilizzato Bacillus coagulans.
Sintesi[modifica | modifica wikitesto]
Il monomero è tipicamente prodotto a partire da amido vegetale fermentato come mais, manioca, canna da zucchero o polpa di barbabietola da zucchero.
Diversi percorsi industriali permettono di produrre PLA utilizzabile (cioè ad alto peso molecolare). Principalmente a partire da due monomeri: acido lattico e il diestere ciclico, il lattide. La via più comune per produrre PLA è la polimerizzazione ad apertura dell'anello del lattide con vari catalizzatori metallici (tipicamente ottanoato di stagno) in soluzione o in sospensione solido-liquido. La reazione catalizzata dal metallo produce la miscela racema L+D del PLA, riducendone la stereoregolarità rispetto al materiale di partenza (solitamente amido di mais).[3]
Il PLA prodotto a partire dalla miscela racemica risulta essere amorfo e non cristallino diversamente da quello prodotto da acido lattico stereopuro.
La condensazione diretta dei monomeri dell'acido lattico può anche essere utilizzata per produrre PLA. Questo processo deve essere effettuato a meno di 200 °C; al di sopra di tale temperatura, viene generato il monomero lattidico entropicamente favorito. Questa reazione genera un equivalente di acqua per ogni fase di condensazione (esterificazione). La reazione di condensazione è reversibile e soggetta all'equilibrio, quindi è necessaria la rimozione dell'acqua per generare specie ad alto peso molecolare. La rimozione dell'acqua mediante l'applicazione del vuoto o mediante distillazione azeotropica, è necessaria per guidare la reazione verso la policondensazione. In questo modo si possono ottenere pesi molecolari di 130 kDa. È possibile ottenere pesi molecolari ancora più elevati cristallizzando accuratamente il polimero grezzo dalla massa fusa. I gruppi terminali dell'acido carbossilico e dell'alcool sono quindi concentrati nella regione amorfa del polimero solido e quindi possono reagire. Sono così ottenibili pesi molecolari di 128–152 kDa.[3]
Proprietà[modifica | modifica wikitesto]
Le principali proprietà sono reologiche, meccaniche e di biodegradabilità.
- Reologiche: elasticità del fuso inferiore a quella delle olefine.
- Meccaniche: variano da quelle di un polimero amorfo a quelle di un polimero semicristallino; proprietà intermedie a quelle del PET e del polistirene. La temperatura di transizione vetrosa è maggiore della temperatura ambiente; si ottengono materiali trasparenti.
- Biodegradabilità: così come prodotto non risulta biodegradabile; lo diventa in seguito a idrolisi a temperatura maggiore di 60 °C e umidità maggiore del 20%. Le materie plastiche di utilizzo comune hanno una vita media che può variare dai 100 fino anche ai 1000 anni. Il PLA invece presenta tempi di biodegradazione molto più brevi: a seconda degli ambienti in cui viene abbandonato, ha una vita media variabile da 1 a 4 anni.
Pro e contro[modifica | modifica wikitesto]
Pro:
- Si può riciclare e/o farne il compost.
- Anche disperso in mare, una volta dissolto o ridotto a microplastiche, non è tossico né per il pesce né per l'uomo se ingerito.
- Elimina la dipendenza dal petrolio.
- Anche bruciato non rilascia metalli pesanti[4] o gas tossici[5].
Contro:
- Non si può utilizzare per farne il compost "dietro casa" in quanto ha bisogno di condizioni industriali per essere scomposto (alta temperatura).[6]
- In una normale discarica, cioè non esposto alla luce solare, i tempi per la decomposizione sono paragonabili a quelli della normale plastica[7].
- È sufficiente una relativamente piccola quantità di PLA per contaminare una raccolta differenziata di plastica poiché non riciclabile insieme alla normale plastica, impedendone il riciclo e fermando i profitti per le aziende che si occupano del riciclo di plastica.[5]
- Se non prodotto utilizzando componenti vegetali di scarto, la coltivazione della materia prima sottrae superfici agricole destinabili alla produzione di alimenti.
Note[modifica | modifica wikitesto]
- ^ Sigma Aldrich; rev. del 07.08.2012
- ^ (EN) Majid Jamshidian, Elmira Arab Tehrany, Muhammad Imran, Muriel Jacquot e Stéphane Desobry, Poly-Lactic Acid: Production, Applications, Nanocomposites, and Release Studies, in Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, vol. 9, n. 5, 26 agosto 2010, pp. 552–571, DOI:10.1111/j.1541-4337.2010.00126.x. URL consultato il 2 gennaio 2023.
- ^ a b Rafael Auras, Poly(lactic acid) : synthesis, structures, properties, processing, and applications, Wiley, 2010, ISBN 978-0-470-64983-1, OCLC 709664760. URL consultato il 19 gennaio 2023.
- ^ End of Life Options for Bioplastics – Recycling, Energy, Composting, Landfill - Bioplastics Guide | Bioplastics Guide[collegamento interrotto]
- ^ a b (EN) What is corn plastic?, su HowStuffWorks, 11 novembre 2008. URL consultato il 2 gennaio 2023.
- ^ https://www.digitec.ch/it/page/il-pla-e-davvero-biodegradabile-16645
- ^ (EN) How Long Does It Take for Plastics to Biodegrade?, su HowStuffWorks, 15 dicembre 2010. URL consultato il 2 gennaio 2023.
Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]
Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]
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Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]
- (EN) polylactic acid, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
