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Was ist PLA

Herstellung

Eigenschaften

Entsorgung / Recyling

biologisch abbaubar

PLA ist die Kurzform für Polylactide (vom englischen Wort polylactic acid), die umgangssprachlich Polymilchsäuren genannt werden. Um diese Milchsäuren zu erhalten, benötigt es Stärke, die sich in Pflanzen wie Mais, Kartoffeln oder Rüben durch die Photosynthese entwickelt. Gärt die aus dem Gewächs gewonnene Stärke – bei PLA grösstenteils aus der Maispflanze –, entstehen Milchsäuren. Diese können in weiteren Schritten zu Granulaten geformt werden, die für Kunststoff-Produkte nötig sind.


 

Ein Kunststoff aus natürlichen «Zutaten» – das ist PLA. Denn seinen Ursprung hat das Material in Pflanzenstärke. Von der Herstellung über die Eigenschaften bis zur Entsorgung – wir haben Wissenswertes zu diesem Kunststoff zusammengestellt.

PLA ist nicht umsonst eines der beliebtesten und meistgenutzten 3D-Druckmaterialien: Es ist gegenüber anderen Materialien sehr einfach zu drucken, was es zum idealen Filament macht. Hinzu kommt, dass PLA im Vergleich zu anderen Materialien oft als nachhaltigeres und sichereres Material als andere angesehen wird.

PLA (polylactic acid), auch Polymilchsäure genannt, wird aus nachwachsenden und natürlichen Rohstoffen, wie beispielsweise Mais, gewonnen und gehört als synthetisches Polymer zu den Polyestern. Die Stärke (Glucose) wird aus den Pflanzen extrahiert und durch die Zugabe von Enzymen in Dextrose umgewandelt. Diese wird durch Mikroorganismen in Milchsäure fermentiert, welche wiederum zu Polylactid umgewandelt wird. Durch Polymerisation werden langgliedrigen Molekülketten hergestellt.

 

An sich wird reines PLA also aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt und basiert nicht, wie beispielsweise ABS, auf fossilen Rohstoffen. Das ist durchaus positiv, wenn man bedenkt, dass unser Erdöl eine endliche Ressource ist. Um 1 kg PLA herzustellen, werden 2,65 kg Mais benötigt. Da jedes Jahr 270 Millionen Tonnen Kunststoff hergestellt werden, würde der Ersatz von konventionellem Kunststoff durch PLA aus Mais, 715,5 Millionen Tonnen aus der weltweiten Nahrungsmittelversorgung entfernen.

Herstellung von PLA
PLA zählt zu den Biokunststoffen. Diese Bezeichnung steht sowohl für Kunststoffe, die aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden – also biobasiert sind –, als auch für diejenigen, die biologisch abbaubar bzw. kompostierbar sind. Letztere können zum Teil auch auf Basis fossiler Rohstoffe hergestellt sein. Im Falle von PLA treffen beide Eigenschaften zu. Das Material besteht aus einem nachwachsenden Rohstoff und ist zugleich kompostierbar nach der DIN EN 13432.

PLA entsteht meist aus Maisstärke

Um diese Milchsäuren zu erhalten, benötigt es Stärke, die sich in Pflanzen wie Mais, Kartoffeln oder Rüben durch die Photosynthese entwickelt. Gärt die aus dem Gewächs gewonnene Stärke – bei PLA grösstenteils aus der Maispflanze –, entstehen Milchsäuren. Diese können in weiteren Schritten zu Granulaten geformt werden, die für Kunststoff-Produkte nötig sind.

 

Eigenschaften

Im Verpackungsmarkt ist PLA der wichtigste Biokunststoff, da es in grossen Mengen verfügbar ist und sich gut verarbeiten lässt. Es punktet mit einer hohen Transparenz und Festigkeit. Zudem ist es wasserdampfdurchlässig, was das Aroma von Lebensmitteln länger erhält. Dementsprechend vielfältig ist das Sortiment an PLA-Verpackungen. Es reicht von der Beschichtung eines Kaffeebechers über Sichtfenster bei Take-away-Verpackungen oder Tortenkartons bis zu Tragetaschen.

 

Nachhaltigkeit

Aus verschiedenen Gründen gilt der Biokunststoff als nachhaltiges Verpackungsmaterial. Zum einen wird er aus nachwachsenden Rohstoffen gefertigt und bietet damit eine Möglichkeit, fossile – nicht erneuerbare – Rohstoffe zu schonen und sich davon unabhängig zu machen. Zwar ist dabei die Grundlage für den Biokunststoff Mais. Zum Einsatz kommt aber Industriemais, keine Nahrungsmittel. Dieser wird meist auf Böden angebaut, die für Lebensmittel-Mais nicht geeignet sind. Darüber hinaus werden derzeit auch nur etwa 0,02 Prozent des weltweiten Maisanbaus für PLA genutzt. Zum anderen punktet PLA mit einer guten CO2-Bilanz – schon in der Herstellung, denn im Vergleich zu anderen Kunststoffen wie PET oder PP ist der Ausstoss an Kohlenstoffdioxid geringer. Wird das Material in der Entsorgung verbrannt, gelangt auch nur die Menge an CO2 zurück in die Atmosphäre, die die Pflanze beim Wachstum aufgenommen hat. Zu guter Letzt ist PLA kompostierbar und zersetzt sich unter bestimmten Bedingungen allein zu CO2 und Wasser – ohne toxische Reststoffe.

 

Entsorgungsmöglichkeiten

PLA kann auf verschiedene Weisen entsorgt werden. Wie schon erwähnt ist es nach der DIN EN 13432 kompostierbar. Diese Norm besagt, dass sich das Material in einer Industriekompostier-ungsanlage unter bestimmten Temperatur-, Sauerstoff- und Feuchtigkeitsbedingungen in drei Monaten so zersetzt hat, dass bei einer Absiebung durch ein 2 mm Sieb nicht mehr als 10 Prozent Rückstände verbleiben. Wie beschrieben entstehen bei PLA dabei keine toxischen Reststoffe. Eine solche Zertifizierung bedeutet jedoch nicht, dass sich der Biokunststoff im hauseigenen Gartenkompost oder in der Natur abbaut oder daraus Humus bzw. Nährstoffe gewonnen werden können.

 

Hinzu kommt, dass herkömmlicher Bioabfall in kürzerer Zeit verrottet ist als Biokunststoffe. Da PLA derzeit in sehr geringen Mengen in industrielle Kompostieranlagen gegeben wird, ist es deshalb für die Betreiber auch nicht wirtschaftlich, den Biokunststoff von anderen Kunststoffen und Abfällen zu trennen und länger kompostieren zu lassen.

 

Die gegenwärtig lohnendste Entsorgung ist daher die Verbrennung. Bei der thermischen Verwertung kann ein Teil der Energie, die für die Herstellung aufgewandt wurde, weiter genutzt werden. Wie erwähnt tritt dabei nur die Menge an CO2 aus, die die Pflanze beim Wachstum aufgenommen hat, weshalb auch Treibhausgase reduziert werden.

 

Recycling

Eine noch bessere Ökobilanz erhält PLA beim Recycling. Da die Mengen aktuell noch zu gering sind, lohnt sich diese Aufbereitung nicht. Dementsprechend existieren keine Sortierungs- und Recyclingprozesse in den Anlagen, obwohl das Material für die Wiederverwertung vielversprechend ist. Bei höheren Produktions- und damit Abfallmengen kann dies in Zukunft die optimale Entsorgung sein, zumal Aussortierung – und Trennung von anderen Kunststoffen – technisch möglich ist. In Versuchen am Fraunhofer IAP sowie durch den Forschungsverbund von Fraunhofer UMSICHT hat sich gezeigt, dass der rezyklierte Kunststoff Neuware ersetzen kann bzw. bei einer bestimmten Aufbereitung sogar die Qualität von Neuware aufweist. Wird bereits produziertes PLA wiederverwendet, entfällt der Anbau, die Düngung und Ernte der Nutzpflanzen, was die Ökobilanz des Stoffes weiter verbessert. Somit erweist sich PLA als Material mit einer nachhaltigen Zukunftsaussicht!

 

Biologisch Abbaubar oder kompostierbar

Viele Menschen verwechseln ‚biologisch abbaubar’ mit ‚kompostierbar’:

‚Biologisch abbaubar’ bedeutet im Allgemeinen, dass ein Objekt biologisch zersetzt werden kann, während ‚kompostierbar’ typischerweise angibt, dass ein solcher Prozess zu Kompost führt.“

 

Ein ‚biologisch abbaubares’ Material kann unter bestimmten anaeroben oder aeroben Bedingungen zersetzt werden. Kompostierung ist ein menschengemachter Prozess. Laut der Europäischen Norm EN13432 gilt ein Polymer oder eine Verpackung dann als „kompostierbar“, wenn es in einer industriellen Kompostieranlage, unter anderem, innerhalb von 6 Monaten zu mindestens 90 % durch Mikroorganismen in CO2 umgewandelt wird und Zusatzstoffe zu maximal 1% der Ausgangsmasse enthalten sind und unbedenklich sind (ungiftig & keine negativen Effekte auf das Pflanzenwachstum).

Der in der Bewerbung von PLA Material häufig verwendete Begriff ‚biologisch abbaubar’, suggeriert, dass PLA, genau wie Küchenabfälle, im heimischen Kompost oder in der Natur verrotten kann. Jedoch ist dies nicht der Fall. Man kann PLA als „biologisch abbaubar bezeichnen, aber unter den besonderen Bedingungen der industriellen Kompostierung sollte man in diesem Fall eher sagen, dass es sich um ein abbaubares Polymer handelt.

 

PLA ist zwar kompostierbar, aber nur in einer industriellen Kompostieranlage, d.h. kontrollierte Temperatur und Feuchtigkeit, in Gegenwart von Mikroorganismen. Unter diesen industriellen Kompostierbedingungen kann PLA also innerhalb von ein paar Tagen, bis zu wenigen Monaten biologisch abgebaut werden. Die Temperaturen müssen hierbei bei über 55-70ºC liegen.

Es gibt derzeit keine offizielle Sammlung von PLA-Abfällen aus dem 3D-Druck. Tatsächlich erschweren die derzeitigen Kunststoffabfallkanäle die Unterscheidung von PLA von anderen Polymeren wie beispielsweise PET (Wasserflaschen), und die Verunreinigung dieser Materialien durch PLA beeinträchtigt das Recycling. Technisch ist PLA also recycelbar vorausgesetzt, dass die Sammlung ausschliesslich aus PLA besteht, ohne Kontamination durch andere Kunststoffe.