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Teil B: Biopolymere aus biogenen Monomeren
Teil B des Buches widmet sich Biopolymeren, die aus biogenen Monomeren aufgebaut sind,
jedoch erst in einem nachgelagerten künstlich durchgeführten Schritt aus den biogenen Mono-
meren hergestellt werden [1].
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Polyester aus biogenen Monomeren
7.1 Polymilchsäure (PLA), ein Homopolymer aus einer biogenen
Hydroxysäure
Polymilchsäure (Englisch: poly(lactic acid), PLA), ist ein prägnantes Beispiel für Biopolymere,
die gewissermaßen „von Menschenhand“ aus biogenen Monomeren aufgebaut werden, dem-
nach ein typischer Vertreter für die zweite Gruppe von Biopolymeren [1].
Zur Produktion von PLA wird zunächst die natürlich vorkommende Milchsäure [2] mittels
Fermentation hergestellt. Diese biogene Hydroxysäure wird dann in einem nachgelagerten
Schritt in einem industriellen Fertigungsprozess zur Polymilchsäure polymerisiert. PLA ist
demnach ein Polyester; der Begriff des Polyesters wurde in Kap. 5, Bild 190 und Bild 191
eingeführt.
Milchsäure:
Herstellung / Vorkommen
Milchsäure kommt natürlicherweise in Mikroorganismen, im tierischen und menschlichen
Körper vor (z. B. bei Übersäuerung der Muskulatur) und findet sich in vielen fermentierten
Lebensmitteln wie Sauermilchprodukten (Sauermilch, Buttermilch, Joghurt, Kefir), Sauerteig-
brot und Sauerkraut [3]. Säugetiere produzieren das L-Enantiomer, Bakterien sowohl das
L- als auch das D-Enantiomer [1], [4]. Die Herstellung kann petrochemisch, d. h. auf Basis
fossiler Rohstoffe durch Hydrolyse von Lactonitril erfolgen [5]. Im Jahr 1990 wurden 65 %
der Weltproduktion fermentativ hergestellt, seit ungefähr 1995 basieren alle neu errichteten
Produktionsanlagen auf der Fermentations-Route [2] und die Weltproduktion beruht heute zu
ca. 95 % auf diesem Weg [6]. Eine selektive Synthese der Enantiomere auf Basis fossiler
Rohstoffe wäre interessant und könnte Milchsäure auf fermentativer Basis teilweise ersetzen;
eine solche ist jedoch nicht verfügbar [2]. Neben dem Vorteil der enantioselektiven [1], [7]
Herstellung von Milchsäure hat die fermentative Route aber auch den Vorteil, dass der Um-
satz mit bis zu 85-95 % bezogen auf die Kohlenhydratquelle, und die Produktivität mit 3 g/l h
sowie die erreichbare Konzentration mit bis zu 100 g/l sehr hoch sind [2], [8]. Das Verfahren
auf Basis fossiler Rohstoffe, das nur noch ein Unternehmen weltweit anwendet, wird bei
weiteren Fortschritten auf dem Gebiet der fermentativen Herstellung voraussichtlich ökono-
misch unattraktiv werden [4].
Milchsäure wurde erstmals 1780 aus Sauermilch isoliert und die industrielle fermentative Her-
stellung von Milchsäure begann 1881 in den USA [4], [6]. Zur fermentativen Herstellung eig-
 
 
 
 
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