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Warum wir mit PLA drucken und was daran „bio“ ist

Vorweg: PLA steht für Polylactide, ein biobasierter und kompostierbarer Kunststoff (genauer: Thermoplast).

Es ist kein Geheimnis mehr, dass sich Plastik mittlerweile überall auf der Erde befindet und in so gut wie jedem Körper nachweisbar ist. Man könnte meinen, wir verseuchen uns selbst und unseren Planeten immer stärker. Ein generelles Problem ist die sehr limitierte Abbaubarkeit von herkömmlichem Plastik und die daraus resultierende Ansammlung unterschiedlichster Teile in allen denkbaren Größen.

Insbesondere in den Meeren sind Plastikteile bedrohend, denn aufgrund ihrer Oberflächeneigenschaften wirken sie wie ein Magnet auf Umweltgifte. Zusammen mit den Giftstoffen reichern sich die Plastikteile an der Wasseroberfläche an, wodurch hundertmal höhere Konzentrationen von Giftstoffen als im Meerwasser selbst gemessen werden können. Die Folgen können von Gewebeveränderungen und Entzündungsreaktionen über toxikologische Auswirkungen bis hin zu inneren Verletzungen und Todesfällen von Millionen von Tieren führen.

Wir führen ja gerade alle in Echtzeit ein Experiment an uns selbst durch, indem wir die Auswirkungen von Mikroplastik in unseren eigenen Körpern untersuchen.

Wir fragen uns, ob wir mit der Verwendung von PLA diesem Trend entgegensteuern können. Was ist PLA? Wie unterscheidet sich PLA von herkömmlichem Plastik.

Was ist PLA?

Polylactid (PLA) ist ein nicht natürlich vorkommender Polyester, der über eine mehrstufige Synthese aus Zucker hergestellt wird. Grundstoff für PLA ist die Milchsäure, die größtenteils aus Mais gewonnen wird. Aber auch landwirtschaftliche Abfallstoffe wie Molke kommen als Substrat für die Herstellung in Frage.

PLA kann mit herkömmlichen thermoplastischen Verfahren verarbeitet werden und besitzt eine hohe Beständigkeit gegenüber Alkoholen, Ölen und Fetten. Der Biokunststoff kann in einem Temperaturbereich von –10° C bis +40° C verwendet werden und durch Hinzugabe von Zusatzstoffen (Copolymeren) auf spezielle Anwendungsgebiete optimiert werden. Je nachdem, wie die Bausteine in die PLA-Kette eingebunden werden, unterscheidet sich die Morphologie des Materials mit entsprechendem Einfluss auf die thermischen und mechanischen Eigenschaften.

Eigenschaften von PLA:

  • hoher E-Modul
  • hohe Kratzfestigkeit
  • hohe Transparenz
  • beständig gegenüber Fett, Wasser und Alkohol
  • zertifizierte Kompostierbarkeit
  • lebensmittelrechtlich zugelassen
  • relativ hohe Hydrophilie und Wasserdampfdurchlässigkeit
  • ohne Additive spröde

Was ist ein Biokunststoff?

Ein Kunststoff, der aus biogenen Rohstoffen besteht (d.h. biobasiert ist) und/oder biologisch abbaubar ist. Es gibt Beispiele für Kunststoffe, die zwar einen biologischen Ursprung haben, aber nicht biologisch abbaubar sind (z.B. Kautschuk) und andersherum.

Ist PLA biobasiert?

Ja, die Bestandteile von PLA sind natürlicher Herkunft. Grundsätzlich wird zur Herstellung von PLA Zucker zu Milchsäure fermentiert und anschließend zu PLA polymerisiert.

Ist PLA biologisch abbaubar?

Ja, PLA wird nach EN 13432 als biologisch abbaubar eingestuft und kann bei entsprechenden Bedingungen (hoher Druck und Temperatur) in wenigen Wochen vollständig abgebaut werden. Bei Raumtemperatur und normalen Umgebungsbedingungen ist PLA unbegrenzt stabil und zersetzt sich nicht etwa selbst.

Als biologisch abbaubar wird ein Material eingestuft, wenn es unter anaeroben oder aeroben Bedingungen biologisch abgebaut werden kann, sodass dabei abhängig von den Umweltbedingungen CO2, H2O, Methan, Biomasse oder Mineralsalze freigesetzt wird. Eine wichtige Rolle hierbei spielen natürlich vorkommende Mikroorganismen, die sich hauptsächlich von organischem Abfall ernähren.

Es gibt auch eine Reihe von petrochemischen Kunststoffen, die aufgrund ihrer Kompostierbarkeit als Biokunststoff gelten. Grundsätzlich sollte angemerkt sein, dass für den biologischen Abbau bestimmte Umweltbedingungen nötig sind, die in der Regel nur in industriellen Kompostieranlagen zu finden sind. Darüber hinaus ist die biologische Abbaubarkeit stark von der chemischen Zusammensetzung sowie dem Einsatz eventueller Copolymere abhängig.

FlowaPowa PLA Herstellungskreislauf
PLA Entstehungskreislauf: Von der Pflanze bis zur FlowaOne

Anwendungsgebiete

Aufgrund seiner physikalischen und mechanischen Eigenschaften eignet sich PLA gut als Ersatz für erdölbasierte Thermoplaste. Neben der Verwendung für kurzlebige Verpackungsfolien oder Tiefziehprodukte (z. B. Getränke- oder Joghurtbecher, Obst und Gemüseschalen) attestiert die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) dem Rohstoff ein großes Potenzial auch für langlebige Produkte. Beispiele dafür sind Handyschalen oder Schreibtischutensilien. Auch in der Automobilindustrie gibt es erste Serienanwendungen auf Basis von PLA. Für textile Anwendungen kommt zu Fasern gesponnenes PLA zum Einsatz. Im medizinischen Bereich werden biologisch abbaubare Implantate zur Osteosynthese eingesetzt. Aufgrund seiner thermoplastischen Eigenschaften ist PLA darüber hinaus ein beliebtes Material für das FDM 3D-Druckverfahren.

Fazit und praktische Probleme

PLA besteht aus nachwachsenden Rohstoffen und ist selbst biologisch abbaubar. Damit kann PLA als Biokunststoff in doppeltem Sinne bezeichnet werden. Aufgrund des hohen Preises und der mittellangsamen Kompostierbarkeit in der freien Natur wird PLA nicht die Lösung für alle Plastikprobleme sein, kann aber eine wichtige Komponente darstellen – wenn auch hier Wert auf einen möglichst geschlossenen Kreislauf gelegt wird.

Bei FlowaPowa haben wir uns für den Einsatz von PLA insbesondere aufgrund seiner biologischen und technischen Eigenschaften entschieden. Die Verarbeitbarkeit mit unserem Herstellungsverfahren hat dabei ebenso eine wichtige Rolle gespielt.

Um der geringen Rückführquote von (Elektro-) Abfall im Allgemeinen entgegenzutreten, nimmt FlowaPowa die von ihr hergestellten Produkte am Ende ihrer Lebenszeit nicht nur zurück, sondern wirbt auch aktiv für eine Rückgabe. FlowaPowa Produkte sind nicht nur reparabel und upgradebar, sondern wurden z.T. aus bereits recyceltem PLA hergestellt. Gebt ihr eure FlowaPowa Produkte am Ende ihrer Lebenszeit zu uns zurück, können wir sicherstellen, dass die einzelnen Bestandteile entsprechend wiederverwendet werden können bzw. korrekt recycelt werden.

Hier sind einige Tipps des NABUs, wie du Plastik in deinem Alltag reduzieren kannst: Tipps für weniger Verpackungsmüll.

Quellen

  • Saechtling Kunststoff Taschenbuch- Herausgeber: Erwin Baur, Tim A. Osswald, Natalie Rudolph, 10/2013, 883 Seiten, € 49,99, ISBN: 978–3–446–43442–4, S. 655–656
  • H. Endres/ A. Siebert-Raths: Technische Biopolymere – Rahmbedingungen, Marktsituation, Herstellung, Aufbau und Eigenschaften, 1. Aufl., Carl Hanser Verlag, München 2009
  • W. D. Callister/ David G. Rethwisch: Materialwissenschaften und Werkstofftechnik: Eine Einführung, 1. Aufl., Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2012
  • http://www.innovationtakesroot.com/~/media/ITR2016/2016/presentations/closing-plenary/03_ITR2016_Plenary-Closing_Marc-Verbruggen_pdf.pdf?la=en (24.01.2017)
  • http://biopolymernetzwerk.fnr.de/biobasierte-werkstoffe/biobasierte-polyester/pla/ (24.01.2017)
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