Was sind PLA-Biokunststoffe?

Die Wahl eines Materials ist eine der wichtigsten Entscheidungen, die ein Ingenieur oder Produktdesigner treffen kann. Das Material eines Teils hat einen direkten Einfluss auf seine mechanischen und chemischen Eigenschaften. Beispielsweise verleiht die Verwendung einer Mischung aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und Polycarbonat (PC) einem Spritzgussteil eine einzigartige Mischung aus der Festigkeit und Hitzebeständigkeit von PC und der Flexibilität von ABS.

Als Teil der anhaltenden Verlagerung hin zu nachhaltigeren, umweltfreundlicheren Materialien, die branchenübergreifend stattfindet, haben sowohl traditionelle als auch additive Fertigungsdienstleister in den letzten Jahren stärker in umweltbewusste Materialien investiert. Biokunststoffe sind zu einer beliebten Alternative zu erdölbasierten Kunststoffen geworden. Laut European Bioplastics wird der globale Markt für Biokunststoffe bis 2023 voraussichtlich um 25 % wachsen und die weltweite Produktion von Biokunststoffen wird voraussichtlich 26,2 Millionen Tonnen pro Jahr erreichen.

Zu Ehren des Tages der Erde beschäftigen wir uns mit PLA-Biokunststoffen. Hier finden Sie alles, was Sie über dieses umweltfreundliche Material wissen müssen.

Was sind PLA-Biokunststoffe?

PLA-Biokunststoffe werden aus Polymilchsäure hergestellt, einem transparenten thermoplastischen aliphatischen Polyester aus nachwachsenden Rohstoffen. Biobasierte Kunststoffe wie PLA werden aus Biomassen wie Mais, Zuckerrohr, Seetang oder sogar Garnelenschalen gewonnen. PLA ist außerdem biologisch abbaubar, d. h. es wird in natürlichen Umgebungen abgebaut und hinterlässt nur Biomasse, Kohlendioxid und Wasser.

Es ist wichtig zu beachten, dass nicht alle biobasierten Kunststoffe zwangsläufig biologisch abbaubar sind und umgekehrt. PLA-Biokunststoffe sind die einzigen kommerziell erhältlichen Biokunststoffe, die sowohl biobasiert als auch biologisch abbaubar sind, und sie sind einer der wenigen Biokunststoffe, die für 3D-Drucker geeignet sind.

Wie werden PLA-Biokunststoffe hergestellt?

Im ersten Schritt des Produktionsprozesses für PLA-Biokunststoffe wird Maisstärke von nass gemahlenem Mais getrennt, mit Säure oder Enzymen versetzt und anschließend erhitzt. Die Hitze zersetzt die Maisstärke und produziert Dextrose oder Maiszucker.

Der Maiszucker wird dann fermentiert, um L-Milchsäure zu produzieren, die der Hauptbestandteil von PLA ist. Die Milchsäure kann entweder in ihrem unmittelbaren Zustand verwendet werden, was das Molekulargewicht und die thermischen Eigenschaften von PLA erhöht, oder sie kann direkt polymerisiert werden.

Gängige Arten von PLA umfassen Poly-L-Lactid (PLLA), Poly-D-Lactid (PLDA) und Poly-DL-Lactid (PDLLA).

Vor- und Nachteile von PLA-Biokunststoffen

PLA-Biokunststoffe erhalten viel Aufsehen, weil sie umweltfreundlich sind. Da sie aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden, erschöpfen sie nicht die endlichen Erdölvorräte der Welt und sind fast vollständig CO2-neutral. Sie sind mechanisch recycelbar und setzen keine giftigen Dämpfe frei, wenn sie mit Sauerstoff angereichert werden. PLA-Biokunststoffe haben im Vergleich zu anderen Polyestern auch hervorragende mechanische Eigenschaften.

Leider sind PLA-Biokunststoffe nicht ganz unbedenklich für die Umwelt. Die Herstellung mit jedem Kunststoff verursacht eine gewisse Menge an Abfall und Umweltverschmutzung – PLA-Biokunststoffe sind keine Ausnahme. Es müssen noch Ernte-, Raffinations- und Versandemissionen berücksichtigt werden.

Darüber hinaus stellen sich einige die Frage, wo PLA-Biokunststoffe im Gesamtbild von Umweltschutz und Humanität stehen. Zum Beispiel:Ist es ethisch vertretbar, Mais zur Herstellung von PLA-Biokunststoffen zu verwenden, wenn ein Großteil der Welt von Ernährungsunsicherheit geplagt wird? Wenn mehr Kunststoffhersteller auf Biokunststoffe umsteigen, könnten von Abholzung betroffene Gebiete wie Regenwälder noch anfälliger sein.

Darüber hinaus kann die inhärente Recyclingfähigkeit von Biokunststoffen leicht beeinträchtigt werden. PLA-Biokunststoffe werden häufig mit weniger umweltfreundlichen, nicht recycelbaren Polymeren gemischt, um ihre Festigkeit zu erhöhen und sie vor Versprödung zu schützen. Diese hybriden PLA-Biokunststoffe zersetzen sich unter bestimmten Kompostierungsbedingungen innerhalb von drei Monaten zu ungiftigen Materialien, aber dieselbe Zersetzung kann auf einer Standarddeponie zwischen 100 und 1.000 Jahre dauern.

Häufige Anwendungen und Anwendungsfälle

Dennoch sind PLA-Biokunststoffe äußerst vielseitige Materialien mit unterschiedlichsten Anwendungsfällen in vielen Branchen. Umweltfreundliche Becher, Plastikbehälter, Flaschen und Teebeutel werden alle aus PLA-Biokunststoffen hergestellt. Sie werden von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) als sicher für Lebensmittelverpackungen anerkannt.

Viele Ingenieure in der Medizinbranche bevorzugen PLA-Biokunststoffe gegenüber erdölbasierten Kunststoffen, da sie bis zur Zersetzung ungiftig sind. Mit PLA-Biokunststoffen hergestellte Produkte können sich im Körper auflösen und sind bei minimalem Entzündungs- und Infektionsrisiko sicher in der Anwendung. Zu den gängigen Anwendungen gehören chirurgische Schrauben und Netze, Arzneimittelverabreichungssysteme, Knochenfixationsvorrichtungen und Gewebezüchtung. Während sich PLA für diese Verbrauchsmaterialien als nützlich erwiesen hat, wurden umweltfreundliche Materialien nicht entwickelt, um die strengeren Leistungsanforderungen hochwertiger Anwendungen zu erfüllen.

Lasst uns gemeinsam für eine bessere Zukunft arbeiten

Während der Platz von PLA-Biokunststoffen in der größeren Vision für Nachhaltigkeit in der Fertigungsindustrie noch bestimmt wird, ist dieses biologisch abbaubare und biobasierte Material vergleichsweise umweltfreundlich. Es besteht aus erneuerbaren Materialien und hinterlässt keinen Abfall. Derzeit ist jedoch kein Kunststoff perfekt, und es könnte unmöglich sein, alle Abfälle und CO2-Emissionen vollständig zu eliminieren.

Da sich die Fertigungsindustrie weiter in Richtung einer grüneren Zukunft entwickelt, hoffen wir, dass mehr Teile aus PLA-Biokunststoffen und umweltbewussten Alternativen zu erdölbasierten Materialien mit schädlichen CO2-Fußabdrücken hergestellt werden. Alle Schritte, die wir in Richtung größerer Nachhaltigkeit unternehmen können, sind Schritte wert.

Bei Fast Radius wollen wir Produkte zum Leben erwecken, die eine bessere Zukunft schaffen. Von der Ausweitung der Produktion von Gesichtsschutzschilden zur Bekämpfung von COVID-19 bis hin zur nachhaltigeren Gestaltung der Lieferkette sind wir stets bestrebt, durch On-Demand-Fertigung neue Dinge möglich zu machen. Kontaktieren Sie uns noch heute, wenn Sie eine Idee haben, die die Welt ein wenig grüner machen könnte – oder wenn Sie bereit sind, mit Ihrem nächsten Fertigungsprojekt zu beginnen.

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