A lactic acid review: From an organic molecule into a vital building block for our lives

Abstract

Lactic acid, the most widely occurring hydrocarboxylic acid, finds extensive applications in the food, cosmetic, textile, pharmaceutical, and chemical synthesis industries. Over the last decade, it has become a key monomer for producing biodegradable polylactic acid (PLA), particularly through biotechnological fermentation and using a wide range of raw materials. This methodology has attracted significant interest due to environmental concerns and the finite nature of petrochemical feedstocks. Many cheap materials, such as starchy, cellulosic, agricultural, and food wastes can be used as raw materials to produce lactic acid. Concerns over the sustainability of the current production model and the environmental implications of traditional plastics have boosted the demand for greener formulations and alternatives. PLA has gained enormous attention as one possible substitution for petroleum-derived polymers due to its industrial and medical applications as a safe, biocompatible, and biodegradable polymer. Microorganisms, especially Lactic Acid Bacteria (LAB), play a crucial role in lactic acid production through fermentation or synthetic means. The expanding field of industrial biotechnology focuses on utilizing microorganisms for chemical production from renewable sources. Nevertheless, challenges in end-of-life disposal necessitate a critical examination of recycling processes, particularly chemical recycling, to maintain material value. Despite the long-studied conventional fermentation methods for lactic acid production, recent advancements leverage genetic and metabolic engineering to enhance yield and reduce overall costs. The economic bottleneck, particularly the costly separation procedure, is being addressed through the utilization of yeasts such as Saccharomyces cerevisiae, offering a pathway to sustainable and economically viable lactic acid production for PLA.

L'àcid làctic, l'àcid hidrocarboxílic més estès, troba aplicacions àmplies a les indústries de síntesi alimentària, cosmètica, tèxtil, farmacèutica i química. Durant l'última dècada, s'ha convertit en un monòmer clau per a la producció d'àcid polilàctic (PLA) biodegradable, especialment mitjançant la fermentació biotecnològica i utilitzant una àmplia gamma de matèries primeres. Aquesta metodologia ha despertat un interès important a causa de les preocupacions ambientals i la naturalesa finita de les matèries primeres petroquímiques. Molts materials econòmics, com ara els residus de midó, cel·lulòsics, agrícoles i alimentaris, es poden utilitzar com a matèries primeres per produir àcid làctic. Les preocupacions per la sostenibilitat del model de producció actual i les implicacions ambientals dels plàstics tradicionals han augmentat la demanda de formulacions i alternatives més ecològiques. El PLA ha guanyat gran atenció com una possible substitució dels polímers derivats del petroli a causa de les seves aplicacions industrials i mèdiques com a polímer segur, biocompatible i biodegradable. Els microorganismes, especialment els bacteris d’àcid làctic (LAB), tenen un paper crucial en la producció d'àcid làctic mitjançant fermentació o mitjans sintètics. El camp en expansió de la biotecnologia industrial se centra en la utilització de microorganismes per a la producció química a partir de fonts renovables. No obstant això, els reptes en l'eliminació al final de la vida útil requereixen un examen crític dels processos de reciclatge, especialment el reciclatge químic, per mantenir el valor del material. Malgrat els mètodes de fermentació convencionals estudiats durant molt de temps per a la producció d'àcid làctic, els avenços recents aprofiten l'enginyeria genètica i metabòlica per millorar el rendiment i reduir els costos globals. El coll d'ampolla econòmic, especialment el costós procediment de separació, s'està abordant mitjançant la utilització de llevats com Saccharomyces cerevisiae, oferint un camí cap a la producció d'àcid làctic sostenible i econòmicament viable per al PLA.