Polymilchsäure (PLA), die Magie der Umwandlung von Pflanzen in Kunststoff

Polymilchsäure ist ein aus Biomasse gewonnenes aliphatisches Polyestermaterial mit guter Biokompatibilität und biologischer Abbaubarkeit. Es bietet die Vorteile hoher mechanischer Festigkeit, guter Transparenz sowie einfacher Verarbeitung und Formgebung und ist der am häufigsten verwendete synthetische abbaubare Kunststoff in der industriellen Nutzung.
Polymilchsäure kann durch direkte Dehydratationspolykondensation von Milchsäure und Ringöffnungspolymerisation von Lactid (zyklisches Dimer der Milchsäure) hergestellt werden.
PLA ist ein aliphatischer Polyester, der durch Oligomerisierung, Zyklisierung, Polymerisation und andere Prozesse aus Milchsäure gebildet wird. Der Umwandlungsprozess von PLA läuft wie folgt ab: Chemiker können LA effizient aus Stärke herstellen, die aus Nutzpflanzen wie Mais durch Hydrolyse und mikrobielle Fermentation gewonnen wird, und es dann durch Kondensationspolymerisation oder Ringöffnungspolymerisation in PLA umwandeln, wodurch die „Magie“ der Umwandlung von Nutzpflanzen in Kunststoffe entsteht.

Da das LA-Monomer sowohl Hydroxyl- (-OH) als auch Carboxylgruppen enthält, kann es mit den Carboxyl- bzw. Hydroxylgruppen eines anderen LA-Monomers kondensieren. Auf diese Weise reagieren die LA-Monomere abwechselnd und es entsteht ein PLA-Material mit hohem Molekulargewicht.

Die derzeit kommerziell am häufigsten verwendete Polymilchsäure ist Poly-L-Milchsäure (PLLA). Milchsäure ist ein chirales Molekül, das aus zwei Isomeren besteht: L-Milchsäure (L-Lactat) und D-Milchsäure (D-Lactat). Im Herstellungsprozess von Polymilchsäure wird die L-Milchsäureeinheit durch den Einfluss hoher Temperaturen, Katalysatoren und anderer Faktoren in eine D-Milchsäureeinheit umgewandelt, was letztendlich zur Zunahme der D-Milchsäureeinheit und zur Abnahme ihres theoretischen optischen Rotationswerts in PLLA führt.