Optimization of Microwave-Assisted and Conventional Heating Comparative Synthesis of Poly(lactic acid) by Direct Melt Polycondensation from Agroindustrial Banana (Musa AAA Cavendish) and Pineapple (Ananas comosus) Fermented Wastes

Abstract

In Costa Rica, a lot of pineapple (Ananas comosus) and banana (Musa AAA) agroindustrial residues are generated each year. These residues can be used to obtain L-lactic acid by fermentation, ultrafiltration and electrodialysis. Poly(L-lactic acid) (PLLA) is a biodegradable and renewable polyester with many industrial and biomedical applications. There is a growing interest to improve the energetic efficiency of the synthesis of PLLA, because the main issue to produce this polymer is the high productive cost compared with petrochemical traditional commodities. In this research, the synthesis of PLLA through two different techniques was compared: microwave-assisted and conventional heating. On microwave synthesis the best results were obtained using lower temperatures and lower reaction times than the conventional heated synthesis. The reaction time was reduced from 15 h by conventional heating to 4.5 h using microwave-assisted synthesis.

En Costa Rica se generan cada año una gran cantidad de residuos agroindustriales de piña (Ananas comosus) y plátano (Musa AAA). Estos residuos pueden utilizarse para la obtención de ácido L-láctico mediante fermentación, ultrafiltración y electrodiálisis. El poli(ácido L-láctico) (PLLA) es un poliéster biodegradable y renovable con muchas aplicaciones industriales y biomédicas. Existe un creciente interés por mejorar la eficiencia energética de la síntesis de PLLA, debido a que el principal problema para producir este polímero es el alto costo productivo en comparación con los productos petroquímicos tradicionales. En esta investigación se comparó la síntesis de PLLA mediante dos técnicas diferentes: calentamiento asistido por microondas y calentamiento convencional. En la síntesis por microondas, los mejores resultados se obtuvieron utilizando temperaturas más bajas y tiempos de reacción más bajos que la síntesis calentada convencional. El tiempo de reacción se redujo de 15 h mediante calentamiento convencional a 4,5 h utilizando síntesis asistida por microondas.