Zastosowanie odpadów z przemysłu mleczarskiego do produkcji polimerów biodegradowalnych

• Autorzy: Maślanka S. , Siołek M. , Hamryszak Ł. , Łopot D.

Warianty tytułu

Using milk industry waste in production of biodegradable polymers

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Głównym kierunkiem przetwarzania serwatki jest otrzymywanie kwasu mlekowego w procesie fermentacji mlekowej. Z kwasu mlekowego otrzymuje się polimer w pełni biodegradowalny [poli- (kwas mlekowy)], który otrzymuje się na drodze polimeryzacji bezpośredniej, prosto z kwasu mlekowego oraz w wyniku pośredniej polimeryzacji. W ramach badań własnych sprawdzono katalizatory na bazie cynku (Zn), cyny (Sn) oraz cyrkonu (Zr) w procesie polimeryzacji z otwarciem pierścienia oraz bezpośredniej polikondensacji z kwasu mlekowego.

EN

The main direction of whey processing is production of lactic acid in the process of lactic fermentation. Lactic acid can be used to produce fully biodegradable polymer [poly(lactic acid)] (PLA), in the process of direct polymerization, directly from lactic acid, and in indirect polymerization. This study reviews the literature comparing various methods of PLA synthesis and potential uses of this polymer. The impact of physical parameters on the average molecular weight (Mw), glassy temperature (Tg), flow temperature (Tp) for amorphous PLA during polymerization, and melting point (Tm) for crystalline PLA is presented. Under our own research zinc (Zn), tin (Sn) and zirconium (Zr) based catalysts were tested in the polymerization process, with opening of lactide ring obtained from condensation of two lactic acid molecules and direct polycondensation of lactic acid.

Słowa kluczowe

PL

polimery biodegradowalne; serwatka; poli(kwas mlekowy); polimeryzacja

EN

biodegradable polymers; whey; poly(lactic acid); polymerization

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Przemysłu Chemicznego, ZW CHEMPRESS-SITPChem
• Czasopismo: Chemik
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 68, nr 8
• Strony: 703--709
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz.

Twórcy

autor

Maślanka S.

• Glokor Sp. z o.o., Gliwice

autor

Siołek M.

• Glokor Sp. z o.o., Gliwice

autor

Hamryszak Ł.

• Glokor Sp. z o.o., Gliwice

autor

Łopot D.

• Glokor Sp. z o.o., Gliwice

Bibliografia

• 1. Pluta A., Kratochwil A., Domańska E.: Porównanie otrzymywania i zagospodarowania serwatki podpuszczkowej i kwasowej w aspekcie ochrony środowiska., Przegląd Mleczarski 2002, 10, 448–452.
• 2. Steinbuechel A., Doi Y. Biopolymers, Vol. Polyesters III. Applications and commercial products, Wiley-VCH, Weinheim (Niemcy) 2002.
• 3. Gołębiewski J., Gibas E., Malinowski R.: Wybrane polimery biodegradowalny – otrzymywanie, właściwości, zastosowanie., Polimery 2008, 53, 11/12, 799–807.
• 4. PN 143 569: 1988; Sposób wytwarzania powłokotwórczych polimerów o zwiększonej elastyczności, na bazie kazeiny.
• 5. Pielichowski J., Puszyński A.: Chemia polimerów., Wyd. 3. Rzeszów 2012. ISBN 978–83–7586–068–9.
• 6. Chemia i biznes „http://www.chemiaibiznes.com.pl/newsy/news/1983-Rynek_PLA_rozwija_sie_coraz_szybciej.html” www.chemiaibiznes.com 15.05.2014r.
• 7. Cheng Y., Deng S., Chen P., Ruan R.: Polylactic acid (PLA) synthesis and modifications: a review., Front. Chem. China 2009, 4, 259–264.
• 8. Lassalle V. L., Ferreira M. L.: Lipase-catalyzed synthesis of polylactic acid: an overview of the experimental aspects., J. Chem. Technol. Biotechnol. 2008, 83, 1493–1502.
• 9. Duda A., Penczek S.: Polilaktyd poli(kwas mlekowy): synteza właściwości i zastosowania. 2003, 48, 1, 16–27.
• 10. Gowda R. R., Chakraborty D.: Copper acetate catalyzed bulk ring opening polymerization of lactides., J. Molecular Catalysis A: Chem. 2011, 349, 86– 93.
• 11. Henton D.E.: Polylactic acid technology. Natural Fibers, Biopolymers, and Biocomposites., Boca Raton: Crc Press-Taylor & Francis Group. 2005, 527–577.
• 12. Świerz-Motysia B., Jeziórska R., Szadkowska A., Piotrowska M.: Otrzymywanie i właściwości biodegradowalnych mieszanin polilaktydu i termoplastycznej skrobi., Polimery. 2011, 56, 4, 271–280.
• 13. Garlotta D.: A literature review of poly(lactic acid)., J. Polym. Envir. 2001, 9, 2, 63–84.
• 14. Auras R., Lim L.-T., Selke S. E.M., Tsuji H.: Poly(lactic acid): Synthesis, Structures, Properties, Processing, and Applications., John Wiley & Sons, Inc. 2010, Hoboken, New Jersey, 68–80.
• 15. Kaitain X., Kozluca A., Denkbas E.B., Poskin E.: Poly(D,L-Lactic Acid) Homopolymers: Synthesis and Characterization., Tr. J. of Chemistry 1996, 20, 43–53.
• 16. Hartmann M. H., Kaplan D.: „Biopolymers from renewable resources”, Springer, Berlin 1998, str. 367.
• 17. Pelouze J.: Ueber die Milchsäure., J. Chem. Pharm. 1845, 53, 112–124.
• 18. Nieuwenhuis A. J.: Synthesis of polylactides, polyglicolies and their copolymers., J. Clin. Mater. 1992, 10, 59–67.
• 19. Yoo D. K., Kim D., Lee D. S.: Reaction Kinetics for the Synthesis of Oligomeric Poly(lactic acid)., Macromol. Res. 2005, 13, 68–72.
• 20. Achmad F., Yamane K., Quan S., Kokugan T.: Synthesis of polylactic acid by direct polycondensation under vacuum without catalysts, solvents and initiators., Chem. Eng. J. 2009, 151, 342–350.
• 21. Lei Z., Bai Y., Wang S.: Synthesis of high molecular weight polylactic acid from aqueous lactic acid co-catalyzed by tin(II)chloride dihydrate and succinic anhydride., Chinese Sci. Bulletin. 2005, 50, 20, 2390–2392.
• 22. Moon S.I., Kimura Y.: Melt polycondensation of L-lactic acid to poly(Llactic acid) with Sn(II) catalysts combined with various metal alkoxides., Polym. Int. 2003, 52, 299–303.
• 23. Moon S.-I., Lee C.-W., Taniguchi I., Miyamoto M. Kimura Y.: Melt/solid polycondensation of l-lactic acid: an alternative route to poly(l-lactic acid) with high molecular weight., Polymer. 2001, 42, 5059–5062.
• 24. Ajioka, M., Enomoto, K., Suzuki, K., Yamaguchi A.: Basic properties of polylactic acid produced by the direct condensation polymerization of lactic acid., Bull. Chem. Soc. Jpn, 1995, 68, 2125–2131.
• 25. Chen G. X., Kim H. S., Kim E. S.,Yoon J. S.: Synthesis of high-molecularweight poly(L-lactic acid) through the direct condensation polymerization of L-lactic acid in bulk state., Europ. Polym. J. 2006, 42, 468–472.
• 26. Distel K., Zhu K., Wang G.: Biocatalysis using an organic soluble enzyme for the preparation of poly(lactic acid) In organic solvents., Bioresource Technol. 2005, 96, 617–623.
• 27. Wahlberg J., Persson P., Olsson T., Hedestrom E., Iversen T.: Structural characterization of a lipase catalysed copolymerization of ε-caprolactone and D,L- lactide., Biomacromolecules. 2003, 4, 1068–1071.
• 28. O’Keefe B. J., Hillmyer M. A. Tolman W. B.: Polymerization of lactide and related cyclic esters by discrete metal complexes., J. Chem. Soc., Dalton Trans. 2001, 2215–2224.
• 29. Hu M., Wang M., Zhang P., Jin K., Chen Y., Sun L.: Polymerization of raclactide catalyzed by group 4 metal complexes containing chiral N atoms., Polym. Bull. 2012, 68, 1789–1799.
• 30. Simic V., Girardon V., Spassky N., Hubert-Pfalzgraf L. G., Duda A.: Ringopening polymerization of lactides initiated with yttrium Tris-isopropoxyethoxide., Polym. Degradation Stability. 1998, 59, 227–229.
• 31. Zhong Z., Chneiderbauer S., Dijkstra P. J., Westerhausen M. Feijen J.: Single-Site Calcium Initiators for the Controlled Ring-Opening Polymerization of Lactides and Lactones., Polym. Bull. 2003, 51, 175–182.
• 32. Ajioka, M., Enomoto, K., Suzuki, K., Yamaguchi A.: The basic properties of polylactic acid produced by the direct condensation polymerization of lactic acid., J. Enviromential Poly. Deg. 1995, 3, 4, 225–234.
• 33. Cai, Q.; Yang, J.; Wang, S. G., Bei, J. Z.: A novel porous cells scaffold made of polylactide-dextran blend by combining phase-separation and particle leaching techniques. Biomaterials 2002, 23, 4483.