聚乳酸PLA具有优良的降解性能，被认为是一种对环境友好的材料，目前市面上流行的可降解吸管、餐具、购物袋，都有着聚乳酸PLA的参与。但聚乳酸PLA的产能一直阻碍着它的大规模应用，其中间合成原料丙交酯的制备难间接提高了聚乳酸的生产成本。

 

目前生产聚乳酸PLA的原料主要有玉米和木薯，为了解决原料来源问题，国内的聚乳酸生产企业如金丹科技，甚至直接大规模种植玉米，保证聚乳酸的供应。

 

但也有不少人提出，用粮食玉米做生产聚乳酸PLA的原料太过“奢侈”，如果能利用玉米秸秆等农业废弃物生产聚乳酸。不仅节约了粮食，而且实现了废物的利用，一举两得。

 

 

目前已经有具体的相关项目在实施

 

而近日，国内的聚乳酸生产企业安徽丰原，在一次新闻采访中表示已经掌握了生产技术，“4吨秸秆可以提取1.3吨聚乳酸，纺成纱成本比棉花还低。以往这种材料都是进口，价格要2万多元一吨，我们的项目量产以后，价格可以下降到1.3万元一吨。”

 

那么在玉米秸秆制造聚乳酸的过程中到底有何难处，工艺流程为何？小编在查阅了相关资料后收获如下：

 

1.玉米秸秆为什么能够制造聚乳酸？

 

传统工艺是利用玉米、木薯等作物中的淀粉做生产原料，淀粉经过糖化得到葡萄糖，再经过菌种发酵制成高纯度的乳酸。得到的乳酸通过直接缩聚法或间接缩聚法（即丙交酯开环聚合法），合成聚乳酸，目前工业上运用最多的是间接缩聚法。

 

而玉米秸秆的主要成分为纤维素( 32% ～ 36%) 、半纤维素( 35% ～ 40%) 及木质素( 17% ～ 20%) 。纤维素（cellulose）是由葡萄糖组成的大分子，多糖纤维素和半纤维素可以通过处理得到发酵原料———还原糖类，这既可替代匮乏的传统粮食资源，又可解决秸秆焚烧的污染问题，使可再生资源得到充分利用。

 

2.秸秆生产乳酸的三个步骤

 

秸秆等农业废弃物发酵制备乳酸的主要步骤为：植物纤维原料预处理→植物纤维原料水解→ 菌体消耗糖产乳酸→乳酸结晶纯化。

 

预处理：

 

自然界存在的天然植物纤维素原料的组成主要为纤维素、半纤维素和木质素，而且其结构非常复杂。因而，受其自身结构和木质素、半纤维素对纤维素的保护作用，一般情况下纤维素的水解和发酵比较困难。预处理的目的就是脱除木质素、半纤维素，降低纤维素的结晶度、增加原料疏松性。

 

预处理的方法主要有：物理法（如机械破碎、高温分解）、化学法（酸处理、碱处理、臭氧法）、生物法（利用微生物分解木质素）和综合法（如二氧化碳爆破法）。对秸秆进行预处理能够有效地促进糖的生成，提高酶水解生成糖的效率；有效降低糖的降解和损失，是玉米秸秆制造乳酸的关键步骤之一。

 

木质纤维素原料水解:

 

木质纤维素原料一般常用的催化剂为无机酸、 酶。常温常压下进行浓硫酸水解，糖产率较高。而酶水解具有产物比较单一、糖浓度较高等优点，是目前常用的主要水解方法。因木质纤维原料的结构复杂，为了使酶与纤维素能够有效地接触，一般酶水解前都要对木质纤维原料进行预处理。

 

酶反应利用特定的处理酶，将纤维素转化为糖。纤维素酶在温度40℃~60℃ｐＨ 值4~5时效果最佳。有研究者采用离子束诱变选育木聚糖酶高产菌黑曲霉，将生物质的秸秆转化成了可用于工业生产的L-乳酸。纤维物质的糖化率达到了79.5%。

 

浓酸水解则在较低的温度下进行，一般72%硫 酸、42%盐酸、77%~83%磷酸溶液都可溶解结晶纤维素，在此溶解过程中纤维素也进行均相水解。浓硫酸水解能把90%左右半纤维素、纤维素转化成可发酵糖，糖的回收率也很高。

 

发酵制备乳酸：

 

发酵制备乳酸的方法有直接发酵法和同步糖化发酵法。

 

直接发酵法是对木质纤维原料直接进行发酵，不存在酸解、酶解的预处理。直接发酵时的乳酸产量较低，容易生成一些副产物。有研究者的实验表明，直接发酵产量低，如果采用0.3mol/L稀磷酸预处理纤维素废弃物，之后用纤维素酶酶解60h，再把 糖化液进行米根霉的发酵，乳酸的转化率能达到20%左右

 

纤维素原料酶解和乳酸发酵同时进行的发酵法为同步糖化发酵法，酶解生成物给发酵提供了碳源，发酵时可消耗掉纤维素分解的五碳糖、六碳糖，能提高整个生产效率。此法虽然对菌种的要求较高，但缩短了生产周期、节约了能源，还提高了菌种的利用率。

 

3.秸秆生产聚乳酸的难点

 

目前秸秆未得到有效的利用，理想的利用方式是使秸秆中的纤维素及半纤维素转化为可利用的还原糖，进而发酵产酸。不同的酶添加量对秸秆的处理结果不同，酶添加量较低时，对秸秆的水解能力较弱，发酵液中的还原糖含量直接关系到发酵产酸的量，而目前对于秸秆发酵作为碳源的研究尚处于起步阶段，并不能达到令人满意的效果。

 

对此，有研究者指出，秸秆中不溶性糖含量较多，经过纤维素酶的处理，水解才能得到大量的还原糖。而秸秆芯较全秸秆更适合作为发酵碳源的补充剂，但秸秆除壁留芯的过程又增加了生产成本，这是另一个需要面对的难点。