Trong những năm gần đây, với nhu cầu toàn cầu ngày càng tăng về kiểm soát ô nhiễm nhựa và phát triển{0}cácbon thấp, nghiên cứu về axit polylactic phân hủy sinh học (PLA) đã tiếp tục đi sâu, bao gồm nhiều hướng bao gồm đa dạng hóa nguyên liệu thô, điều chỉnh cấu trúc phân tử, tối ưu hóa hiệu suất, đổi mới công nghệ xử lý và phân tích cơ chế phân hủy. Những đột phá trong thiết kế vật liệu, nâng cấp quy trình và mở rộng ứng dụng đang định hình lại con đường chuyển đổi của PLA từ kết quả thí nghiệm sang các ứng dụng công nghiệp chức năng, quy mô lớn-, cho thấy triển vọng phát triển rộng lớn.
Về nguyên liệu thô và quy trình tổng hợp, nghiên cứu đã mở rộng từ các loại cây ngũ cốc giàu tinh bột truyền thống như ngô và mía sang sinh khối phi ngũ cốc và các sản phẩm phụ-công nghiệp. Sử dụng nguyên liệu thô lignocellulose như rơm rạ, trấu và mùn cưa, quy trình kỹ thuật kết hợp tiền xử lý axit/kiềm, thủy phân bằng enzyme và lên men vi sinh vật có thể chuyển hóa chúng thành axit lactic một cách hiệu quả, giảm bớt xung đột giữa sản xuất ngũ cốc và sử dụng đất cũng như giảm chi phí nguyên liệu thô. Trong khi đó, nghiên cứu về tổng hợp axit lactic dựa trên carbon dioxide và hệ thống điện hóa vi sinh vật đã đạt được tiến bộ theo từng giai đoạn, mang lại những ý tưởng mới để xây dựng hệ thống nguyên liệu thô-trung tính carbon hoặc thậm chí âm tính carbon{5}}. Trong quá trình trùng hợp, việc ứng dụng các lò phản ứng dòng liên tục và các chất xúc tác mới, hiệu quả cao (như chất xúc tác dựa trên thiếc, kẽm và hữu cơ) đã cải thiện hiệu suất và tốc độ trùng hợp của lactide, đồng thời ngăn chặn đáng kể sự đổi màu và mở rộng phân bố trọng lượng phân tử do các phản ứng phụ gây ra.
Cấu trúc phân tử và sửa đổi hiệu suất là trọng tâm nghiên cứu hiện nay. Những thiếu sót của PLA nguyên chất về khả năng chịu nhiệt, độ bền và sự phân hủy có thể kiểm soát đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu cải thiện hiệu suất thông qua quá trình đồng trùng hợp, pha trộn và nanocomposite. Quá trình đồng trùng hợp khối hoặc ngẫu nhiên với các đơn vị phân hủy sinh học như caprolactone (PCL) và axit glycolic (GA) có thể điều chỉnh độ kết tinh, điểm nóng chảy và tốc độ phân hủy, cho phép vật liệu đáp ứng yêu cầu phân hủy nhanh chóng của bao bì dùng một lần cũng như các thành phần cấu trúc cần thời gian sử dụng lâu hơn. Sự ra đời của các chất độn chức năng như nanocellulose, montmorillonite và graphene không chỉ cải thiện độ bền cơ học và đặc tính rào cản mà còn mang lại cho PLA một số đặc tính kháng khuẩn, dẫn điện hoặc chống cháy nhất định. Hơn nữa, bằng cách kết hợp L-PLA và D{6}}PLA bằng công nghệ phức hợp lập thể, có thể thu được cấu trúc tinh thể có điểm nóng chảy cao tới 220 độ, cải thiện đáng kể khả năng chịu nhiệt và độ ổn định kích thước.
Trong lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng và xử lý, các nhà nghiên cứu tận tâm tối ưu hóa sự kết hợp giữa cửa sổ xử lý và hiệu suất sản phẩm. Bằng cách kiểm soát hành vi lưu biến nóng chảy và sử dụng chất hóa dẻo hoặc chất hỗ trợ xử lý, độ bền nóng chảy và độ ổn định nhiệt của PLA trong quá trình ép phun, ép đùn và thổi màng đã được cải thiện, giảm sự suy thoái nhiệt và ố vàng. Ở cấp độ ứng dụng, màng PLA có độ bền-trong suốt,{3}}cao đã được chứng minh trong bao bì thực phẩm và vật liệu che phủ nông nghiệp; Sợi dựa trên PLA{4}}, thông qua quy trình kéo sợi được tối ưu hóa, có thể được sử dụng để sản xuất quần áo và vải không dệt kết hợp giữa sự thoải mái và khả năng phân hủy sinh học; Trong lĩnh vực y tế, nghiên cứu về các thiết bị cố định bên trong vết gãy có thể hấp thụ và chất mang thuốc tiếp tục được tiến hành, sử dụng khả năng tương thích sinh học và chu trình phân hủy có thể kiểm soát của chúng để đáp ứng nhu cầu lâm sàng cá nhân hóa.
Nghiên cứu về cơ chế suy thoái và phương pháp đánh giá cũng không ngừng được đào sâu. Cộng đồng học thuật đã thiết lập các mô phỏng in vitro và mô hình thử nghiệm in vivo tinh tế hơn, cho thấy ảnh hưởng của nhiệt độ, độ pH, quần thể vi sinh vật và hình thái mẫu đến tốc độ phân hủy của PLA. Đồng thời, nghiên cứu về khả năng áp dụng các phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn hóa (như bộ tiêu chuẩn ISO 14855 và ASTM D6400) trong các điều kiện khí hậu và ủ phân khác nhau cung cấp dữ liệu hỗ trợ cho việc phát triển các hệ thống đánh giá hiệu suất suy thoái khu vực.
Nhìn chung, nghiên cứu trong lĩnh vực PLA đã chuyển từ tổng hợp vật liệu-đơn lẻ sang tích hợp đa ngành, bao gồm các lĩnh vực như kỹ thuật sinh hóa, vật lý polyme, kỹ thuật xử lý và khoa học môi trường. Những tiến bộ này không chỉ mở rộng đáng kể ranh giới hiệu suất và các kịch bản ứng dụng của PLA mà còn đặt nền tảng vững chắc để giải quyết ô nhiễm nhựa truyền thống và hiện thực hóa nền kinh tế sinh học tuần hoàn. Trong tương lai, với sự phát triển hơn nữa của các công nghệ như tận dụng nguyên liệu thô không phải là ngũ cốc, tùy chỉnh chức năng và phân hủy có thể kiểm soát, PLA dự kiến sẽ đạt được sự thay thế hiệu quả cho nhựa làm từ dầu mỏ-trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và tiêu dùng hơn.