Resumen:
El ácido poliláctico (PLA) es un biopolímero que ofrece una alternativa a los plásticos de origen petroquímico. Teniendo en cuenta el crecimiento de la participación de mercado del PLA y la necesidad de evaluar su sostenibilidad, resulta fundamental modelar las rutas de producción de este material. Este trabajo presenta una evaluación integral de la producción convencional de PLA a partir de ácido láctico vía lactida, incluyendo su reciclaje químico. Se describen las etapas clave del proceso —formación del prepolímero, síntesis y purificación de la lactida, y polimerización por apertura de anillo— destacando el papel crítico de la estereoquímica, el transporte de masa y calor, y la catálisis. Asimismo, se introduce el modelado de propiedades físicas relevantes para las unidades de separación y purificación. Se desarrolla un modelo cinético fundamentalmente consistente basado en relaciones de equilibrio conocidas y en la cinética anillo–cadena de polímeros por condensación. Además, se presenta un modelo cinético combinado aplicable a la polimerización por apertura de anillo, la hidrólisis del PLA, la despolimerización sin solventes, la racemización y la degradación térmica. Este trabajo impulsa un marco de modelado que puede emplearse en los procesos de fabricación y reciclaje de PLA, e identifica vacíos clave de conocimiento que orientan futuras investigaciones sobre este biopolímero.
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Conclusiones:
Este trabajo presenta una evaluación integral de la información técnica necesaria para el modelado de las rutas de producción de ácido poliláctico (PLA), abarcando propiedades físicas clave, comportamiento termodinámico y modelado cinético relevantes para la operación industrial de los distintos pasos del proceso. A partir de la consolidación de literatura y datos experimentales disponibles, se establece un marco fundamentalmente consistente que puede servir como punto de partida para el diseño y modelado de sistemas de procesamiento de PLA. Este enfoque abre oportunidades para innovaciones de diseño, optimización de procesos y evaluaciones tecnoeconómicas y de ciclo de vida, apoyando el desarrollo del PLA como polímero renovable dentro de un modelo de economía circular. Asimismo, se identifica que este trabajo inicial debe complementarse con estudios futuros de modelado de procesos e integración del reciclaje químico del PLA en su cadena de producción.
El estudio también identifica importantes vacíos de información y fuentes de incertidumbre en propiedades físicas, equilibrios y cinética, que afectan la precisión de los modelos de proceso. Se destacan necesidades de investigación en equilibrio vapor–líquido y sólido–líquido, cinética de reacciones de condensación y formación de lactida, hidrólisis, racemización y despolimerización del PLA. Se proponen y validan modelos cinéticos para describir reacciones de condensación, polimerización por apertura de anillo, formación y consumo de lactida, hidrólisis y racemización, demostrando coherencia entre procesos directos y de reciclaje químico. En conjunto, estos resultados proporcionan una base sólida para mejorar el entendimiento y la simulación de los procesos de producción y reciclaje del PLA, orientando futuras investigaciones hacia sistemas más eficientes, sostenibles y circulares.
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Información tomada y traducida del artículo científico publicado en Industrial & Engineering Chemistry Research.
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