Estratégias para a obtenção de ácido lático via processo fermentativo, sua modificação química e aplicação na síntese de polímeros

Abstract

Grande parte dos polímeros são produzidos a partir do petróleo e fibras sintéticas. Tais materiais são dependentes de matéria prima não renovável e necessitam de longos períodos de tempo para a sua degradação. Com isso, há um interesse no desenvolvimento de polímeros biodegradáveis. O poli(ácido lático) – PLA é um material de interesse na área científica, por ser um polímero biodegradável e ser utilizado na área biomédica. Este trabalho teve três objetivos principais: a produção de ácido lático por via fermentativa utilizando a bactéria Klebsiella sp., a síntese e caracterização de um monômero derivado do ácido lático e sua aplicação na síntese de novos materiais poliméricos. O processo fermentativo foi realizado utilizando glicerol, subproduto da indústria de biodiesel, para produção de produtos químicos de alto valor agregado (ácido lático). Inicialmente foram realizados experimentos com a Klebsiella sp. para verificar seu comportamento em um sistema avaliando os efeitos que a quantidade de inóculo, pH e temperatura têm sobre o consumo de glicerol, produção de biomassa e ácido lático. Em temperaturas mais elevadas e pH mais básicos, observou-se maiores produções de ácido lático. A concentração de inóculo mostrou-se pouco significante para a produção de ácido lático. O melhor rendimento obtido para produção de ácido lático foi para fermentação em minirreatores, que 92,5% do glicerol foi convertido em ácido lático. Em reator, obteve-se aproximadamente 3,0 g/L de ácido lático. Na segunda parte do projeto, o ácido lático passou por um processo de esterificação com o ácido acrílico para a obtenção de um monômero polimerizável via mecanismo de poliadição. Esse monômero foi caracterizado por técnicas de ressonância magnética nuclear de hidrogênio e infravermelho in situ. Os resultados preliminares mostraram que a esterificação do ácido lático com ácido acrílico pode ser realizada com sucesso, originando monômero apto à polimerizações com o objetivo de sintetizar polímeros para aplicações biomédicas. Foram sintetizados copolímeros de metacrilato de metila com 0, 5, 10 e 20% de ácido lático modificado. O efeito da incorporação do ácido lático modificado no copolímero foi estudado, indicando que houve variações nos valores de Tg, Mw, Mn e na dispersão da massa molar dos polímeros, em copolimerizações em miniemulsão com conversões elevadas, variando entre 80 e 97%.