聚乳酸(PLA)是利用有機酸乳酸為原料生產的新型聚酯材料，具有勝于現有塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料的優點，被產業界定為新世紀最有發展前途的新型包裝材料，是環保包裝材料的一顆明星，在未來將有望代替聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料用于塑料制品，應用前景廣闊。


聚乳酸的性能


　　聚乳酸有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，用它制成的各種制品埋在土壤中6至12個月即可完成自動降解。它使用后的廢物埋在土中或水中，可在微生物分解下生成碳酸氣和水，它們在陽光下，通過光合作用又會生成起始原料淀粉。這樣經過一個循環過程既能重新得到聚乳酸初始原料淀粉，又借助光合作用減少了空氣中二氧化碳的含量。


　　聚乳酸有良好的機械性能及物理性能，適用于吹塑、熱塑等各種加工方法，加工方便，應用十分廣泛�？捎糜诩庸�從工業到民用的各種塑料制品、包裝食品、快餐飯盒、無紡布、工業及民用布。進耐口工成農用織物、保健織物、抹布、衛生用品、室外防紫外線織物、帳篷布、地墊面等等，市場前景十分看好。
       
　　聚乳酸有良好的相容性與可降解性，在醫藥領域應用也非常廣泛，如可生產一次性輸液用具、免拆型手術縫合線等，低子聚乳酸作藥物緩釋包裝劑等。


　　聚乳酸還是一種低能耗產品，比以石油產品為原料生產的聚合物低30％～50％。預計在不可再生的石油資源枯竭期到來之前，石油及其衍生物市場價格暴漲，而可再生的產品必將成為全球范圍的緊俏消費品。
       
聚乳酸的工業化生產


　　聚乳酸生產是以乳酸為原料，傳統的乳酸發酵大多用淀粉質原料，目前美、法、日等國家已開發利用農副產品為原料發酵生產乳酸，進而生產聚乳酸。
       
　　美國LLC公司生產聚乳酸工藝為：玉米淀粉經水解為葡萄糖，再用乳酸桿菌厭氧發酵，發酵過程用液堿中和生成乳酸，發酵液經凈化后，用電滲析工藝，制成純度達99．5％的L-乳酸。由乳酸制PLA生產工藝有：(1)直接縮聚法，在真空下使用溶劑使脫水縮聚。(2)非溶劑法，使乳酸生成環狀二聚體丙交酯，在開環縮聚成PLA。


　　美國一家研究所研制成功把制乳酪后的廢棄土豆轉化為葡萄糖糖漿，再用細菌發酵成含乳酸酵液，經電滲析分離、加熱使水分蒸發，得到可制薄膜與涂層的聚乳酸，可作保鮮袋及代替有聚乙烯和防水蠟的包裝材料。
       
　　法國埃爾斯坦糖廠與一所大學研制出用甜菜為原料，先分解成單糖，發酵生產乳酸，再用化學方法將乳酸聚合為聚乳酸，也可利用工業制糖工序的下腳料貧糖液來生產聚乳酸，生產成本大幅度下降。
       
　　日本鐘紡公司以玉米為原料發酵生產聚乳酸，利用聚乳酸制成生物降解性發泡材料。其過程是在聚乳酸中混入一種特殊添加劑，對其分子結構進行控制，使之變為易發泡的微粒，再加入用碳水化合物制成有機化合物發泡劑，在成型機中成型、經高壓水蒸氣加熱成發泡材料。該材料的強度壓縮應力、緩沖性、耐藥性等與聚苯乙烯塑料相同，經焚燒后不污染環境，還可肥田。


　　據有關媒體報道，歐洲生物降解塑料生產商---Hycail材料工業公司在提升聚乳酸（PLA）耐溫性的開發和生產方面最近取得突破。 


　　PLA材料耐高溫性能差一直是一個難于解決的問題，而新問世的Hycail XM 1020材料可耐溫200℃而不變形，即使盛有脂肪和液體食品的材料經微波加熱也不變形或應力破壞，可經受205℃下微波加熱30分鐘。目前，Hycail PLA材料在荷蘭的生產裝置每年已生產數百噸，Hycail公司準備建設產能至少為2．5萬噸／年的大型裝置。


　　我國目前已建的聚乳酸生產線，規模普遍較小，通常為幾十噸或幾百噸；可喜的是，擬建項目或擴張項目規模大多達萬噸級。相信在不久的將來，聚乳酸在我國的眾多領域將代替傳統產品，發揮其生物可降解功能。


    同濟大學材料與科學工程學院研制的生物高分子材料---聚乳酸最近在工博會拿到了創新獎。這種俗稱為“玉米塑料”的聚乳酸被認為是由傳統化工塑料帶來“白色污染”的終結者。 


　　聚乳酸的原料不僅僅是玉米，其他多種作物都可以用于提取乳酸。因此，把聚乳酸稱為“生物質塑料”更為恰當。 
在石油、煤等各種石化資源日益枯竭的今天，生物資源的開發和應用被全球科學家們關注，也帶動了生物質產業的蓬勃發展。這個新興產業就是利用農作物、畜禽糞便等可再生或循環的有機物質為原料，通過生物化工方法生產燃料、能源以及生物質材料（包括塑料、纖維等）。
 
　　據專業人士介紹，目前全球只有美國一家公司能大規模生產聚乳酸。該公司的生產工藝采用“二步法”，生產成本居高難下，每噸售價在3000美元左右。雖然價格高昂，卻擋不住市場的需求，特別是發達國家更是花重金推廣。


　　而在中國，這樣的高額價格顯然是市場難以接受的。如何通過技術改進，降低生產成本，從而生產出價廉物美的聚乳酸成為研究的重點。同時，同濟大學材料與科學工程學院這個課題也被列為上海首批29個“科教興市”產業化攻關項目之一。 


      在經歷了8年研究、1年產業化放大后，同濟大學材料與科學工程學院終于研究出“一步法”提制聚乳酸的先進工藝。通過生物工程技術和高分子合成技術有機結合，“一步法”能將從玉米中提取的乳酸合成為聚乳酸粒子，生產成本大大降低，出廠價約在1萬元人民幣一噸，接近目前化工塑料粒子的價格。由此，聚乳酸具備了在中國推廣應用和產業化的條件。


聚乳酸的發展意義


　　聚乳酸在中國應用的意義不僅僅體現在環保方面，對于循環經濟、節約型社會的建設也將有積極的作用�；�工塑料的原料提取自不可再生的化石型資源---石油，而石油正在成為一種稀缺的消耗性資源。提取自植物的聚乳酸顯然有著取之不盡的原料供應量，而分解后的聚乳酸又將被植物吸收，形成一個物質的循環利用。 所以聚乳酸有 “在地球環境下容易被生物降解的”塑料之稱。
     
　　而且相對于化工塑料，聚乳酸不會產生更多的二氧化碳。因為聚乳酸的原料---玉米在生長過程中通過植物的光合作用，又會消耗二氧化碳。此外，聚乳酸的產業化將大大提高農作物的附加值。以玉米為例，中國每年庫存達3000多萬噸，且大部分被當作了飼料，如果用于生產聚乳酸，形成“玉米－乳酸－聚乳酸－共聚共混物－各種應用制品”的產業鏈，可大大提高玉米的價格，提高農民收益。


　　之前，農用薄膜和方便食品的包裝或餐具已經使用了聚乳酸。但是，同利用石油和天然氣制造的塑料比較起來，利用植物制造的這種聚乳酸塑料，成本較高，而且在60℃左右就會變形。由于存在著這些缺點，這種材料至今難以普及。


     盡管如此，人們還是非常看好聚乳酸。一個重要的原因，就在于它是以植物作為原料。聚乳酸有可能為解決世界面臨的化石燃料枯竭和地球變暖兩大難題做出巨大貢獻。


     為了擺脫對日趨枯竭的石油資源的依賴，大力開發環境友好的可生物降解的聚合物，替代石油基塑料產品，已成為當前研究開發的熱點。經過多年的研究，一些著名的科研機構和企業相繼推出了多種可生物降解聚合物。而在眾多可生物降解聚合物中，剛剛進入工業化大生產的聚乳酸異軍突起，以其優異的機械性能，廣泛的應用領域，顯著的環境效益和社會效益，贏得了全球塑料行業的矚目和青睞。預計在2005～2010年期間，隨著聚乳酸生產成本逼近傳統塑料成本，市場應用的大力拓展，普及使用將進入高峰期，聚乳酸建設熱潮將在全球展開。
 
　　據預測，按照已探明的石油儲量并以目前的消費量計，全球石油資源僅能夠消費30多年。預計在不可再生的石油資源枯竭期到來之前，石油及其衍生物市場價格暴漲，而可再生的產品必將成為全球范圍的緊俏消費品。這樣，就給聚乳酸帶來了千載難逢的市場機遇和巨大的消費潛力。據統計，2000年世界塑料消費量約1.15億噸，如果10年～20年后替代石油基聚合物的消費量按10％～20％計，世界聚乳酸需求量每年達1150萬～2300萬噸。


　　降低成本，提高與現有塑料的競爭力仍然是今后聚乳酸工業發展需要解決的問題。1998年初，聚乳酸市場價格由5000美元／噸降至2500美元／噸，目前價格比PET（聚對苯二甲酸乙二酯）價格便宜10％～15％，預計7年后，聚乳酸價格可望達到能與所有熱塑性樹脂競爭的水平�？�吉爾陶氏公司計劃在今后10年內投資10億美元，分別在2006年、2009年再建2套裝置，總能力達到45萬噸／年。


　　日本是世界聚乳酸重要的應用開發地區和應用市場，主要用于包裝容器、農業、建筑業，纖維用運動服和被褥等。日本稱生物降解塑料為綠色塑料。為了擴大市場份額，卡吉爾陶氏乳酸公司宣布與三井化學品公司合作進行聚乳酸的應用開發。今后還將與日本鐘紡合纖、三菱樹脂、尤里卡、可樂麗等用戶進行合作應用研究，開拓新的應用領域。
 
　　據預測，今后幾年北美生物降解聚合物市場需求強勁，2005年年均增長率為7％，達到160萬噸，其中聚乳酸需求量近100萬噸。


　　不久前，美國能源部向卡吉爾陶氏公司頒發200萬美元獎金，用于使用可再生資源的發酵研究。另有200萬美元資金用于從谷物纖維、植物桿等發酵制聚乳酸和其他產品的研究。

    根據我國可持續發展戰略，以再生資源為原料，采用生物技術生產生物降解的聚乳酸的市場潛力巨大。將糧食產品深加工，生產高附加值的產品是實現跨越式經濟發展的重大舉措。我國是世界產糧大國，玉米產量排在美國之后居世界第二位。以玉米為原料，引進國外先進技術，建設大型聚乳酸裝置有很大的發展空間。