El ácido poliláctico (PLA) es la primera fibra sintética basada en biopolímeros a nivel mundial, sintetizada por primera vez hace más de 100 años. Sin embargo, no fue hasta finales de la década de 1980 y principios de la de 1990 cuando las empresas DuPont y Cargill comenzaron a explorar las aplicaciones del ácido láctico, el lactido y el PLA, impulsando su comercialización. Actualmente, NatureWorks se ha convertido en uno de los mayores proveedores de PLA a nivel global.
Según la Asociación Europea de Bioplásticos, se prevé que, debido a la construcción de una serie de plantas de producción a gran escala en Asia, América del Norte y Europa, la capacidad global de PLA crecerá a una tasa compuesta anual superior al 35% entre 2022 y 2027, alcanzando aproximadamente 2.4 millones de toneladas para 2027. En 2022, cerca del 10% de la capacidad de producción de PLA (aproximadamente 50,000 toneladas) se utilizó para procesar fibras. Históricamente, el crecimiento del sector de fibras de PLA ha sido ligeramente inferior al del mercado total de polímeros de PLA. Si esta tendencia continúa, se espera que la tasa de crecimiento anual compuesta para las fibras de PLA entre 2022 y 2027 sea del 30% al 35%.
Limitaciones y métodos de modificación del PLA
Actualmente, el PLA sin modificar presenta algunas limitaciones en su rendimiento, como la fragilidad (especialmente por debajo de los 7 °C) y una baja temperatura de deformación térmica (HDT). El prometedor panorama del mercado ha impulsado la innovación en los procesos de modificación del PLA, que se agrupan principalmente en tres enfoques: modificación química, física y mediante compatibilizantes.
- Modificación química: incluye técnicas como copolimerización por bloques, copolimerización por injerto, reticulación y extensión de cadena, para mejorar propiedades como la resistencia a la tracción, el módulo de elasticidad, la estabilidad térmica y la biocompatibilidad de las fibras de PLA.
- Modificación física: emplea materiales como plásticos termoplásticos (PEEK), resinas biodegradables (PCL), elastómeros, cauchos, nanopartículas o polímeros injertados para mejorar propiedades como la biodegradabilidad, biocompatibilidad, resistencia a la tracción y estabilidad térmica.
- Compatibilizantes: aditivos como PBS o glicol metacrilato se utilizan principalmente para mejorar la tenacidad de las fibras de ácido poliláctico.
Además, las innovaciones tecnológicas en las fibras de PLA se centran en áreas como la fermentación, separación y purificación del ácido láctico, técnicas de teñido ecológico, diseño de equipos de hilado por fusión a escala industrial y funcionalidades adicionales como resistencia al fuego y propiedades antibacterianas.
Desarrollos recientes en PLA avanzado
El sector de polímeros tiene altas expectativas en el ácido poliláctico estereocomplejo, un compuesto basado en una proporción 1:1 de PLLA/PDLA. Teijin, bajo su programa Biofront, ha desarrollado PLA estereocomplejo como material apto para moldeo por inyección, por ejemplo, en monturas de gafas. Este ácido poliláctico tiene un punto de fusión elevado (200-250 °C), comparable al de polímeros como PBT, lo que mejora significativamente su resistencia al calor. Sin embargo, su capacidad de compostaje se ve comprometida.
DSM, en los Países Bajos, ha desarrollado un ácido poliláctico de ultra alto peso molecular (UHMWPLA) utilizando un proceso de hilado en solución (gel) con una mezcla de solventes de acetofenona/éter bencílico. Según sus patentes, este método permite producir fibras de PLA con una resistencia a la tracción inferior a 1 GPa y un alargamiento de ruptura cercano al 20%.
Por su parte, el Instituto Federal Suizo de Ciencia y Tecnología de Materiales ha propuesto una técnica innovadora de hilado microfluídico asistido por hidrogel, utilizando solventes ecológicos y permitiendo la producción de fibras de ácido poliláctico a temperatura ambiente. Este enfoque no solo proporciona un nuevo camino para la fabricación de fibras de ácido poliláctico, sino que también permite la integración de moléculas bioactivas durante el proceso de hilado y elimina la necesidad de solventes tóxicos.
Conclusión
El PLA sigue evolucionando como un material con gran potencial en aplicaciones sostenibles. Su desarrollo continuo en términos de propiedades y métodos de procesamiento promete un impacto significativo en la industria de polímeros y textiles.
Conclusión
El PLA sigue evolucionando como un material con gran potencial en aplicaciones sostenibles. Su desarrollo continuo en términos de propiedades y métodos de procesamiento promete un impacto significativo en la industria de polímeros y textiles.
