Polymilchsäure (PLA): Der umweltfreundliche Kunststoff
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Bitte lesen Sie unseren Leitfaden zu PLA-Biokunststoff, um alles über PLA-Material zu erfahren, einschließlich seiner Herstellung, den ökologischen und wirtschaftlichen Vorteilen von PLA und wie es in die Kreislaufwirtschaft passt.
Was ist PLA-Biokunststoff?
Polymilchsäure oder Polylactid (PLA) ist ein Polyester, der aus erneuerbarer Biomasse gewonnen wird, typischerweise aus fermentierter Pflanzenstärke wie Mais, Maniok, Zuckerrohr oder Zuckerrübenschnitzel. Während der Rohstoff derzeit nicht mit der Lebensmittelproduktion konkurriert, prüfen die Hersteller bereits die Verwendung nichtlandwirtschaftlicher Rohstoffe. Die Umweltvorteile von PLA-Biokunststoffen gegenüber aus Erdöl gewonnenen Kunststoffen sind messbar und erheblich.
Wie PLA hergestellt wird
Biokunststoff-PLA-Produktionsprozess
PLA ist ein Polyester (Polymer, das die Estergruppe enthält), das aus zwei möglichen Monomeren oder Bausteinen hergestellt wird: Milchsäure und Lactid. Durch die bakterielle Fermentation einer Kohlenhydratquelle unter kontrollierten Bedingungen kann Milchsäure entstehen. Bei der Produktion von Milchsäure im industriellen Maßstab kann die Kohlenhydratquelle der Wahl Maisstärke, Maniokwurzeln oder Zuckerrohr sein, was den Prozess nachhaltig und erneuerbar macht.
Es wird weiterhin an der Entwicklung noch umweltfreundlicherer und kostengünstigerer Methoden zur Herstellung von PLA geforscht. Darüber hinaus können landwirtschaftliche Produkte, Ernterückstände wie Stängel, Stroh, Spelzen und Blätter, verarbeitet und als alternative Kohlenhydratquellen genutzt werden. Der Rückstand, der nicht fermentiert werden kann, kann als Wärmequelle genutzt werden, um den Einsatz von aus fossilen Brennstoffen gewonnenen Kohlenwasserstoffen zu verringern.
Umweltvorteile von PLA
PLA ist unter kommerziellen Kompostierungsbedingungen biologisch abbaubar und wird innerhalb von zwölf Wochen abgebaut, was es zu einer umweltfreundlichen Wahl für Kunststoffe macht, im Gegensatz zu herkömmlichen Kunststoffen, deren Zersetzung und Bildung von Mikroplastik Jahrhunderte dauern kann.
Der Herstellungsprozess für PLA ist auch umweltfreundlicher umweltfreundlicher als herkömmliche Kunststoffe, die aus endlichen fossilen Ressourcen hergestellt werden. Untersuchungen zufolge sind die mit der PLA-Produktion verbundenen Kohlenstoffemissionen 80 % niedriger als die von herkömmlichem Kunststoff (Quelle).
PLA kann recycelt werden, da es durch thermische Depolymerisation oder Hydrolyse in sein ursprüngliches Monomer zerlegt werden kann. Das Ergebnis ist eine Monomerlösung, die gereinigt und ohne Qualitätsverlust für die anschließende PLA-Produktion verwendet werden kann.
Allerdings wurde die Recycling-Infrastruktur für PLA noch nicht ausgebaut, vor allem weil keine Endmärkte für das recycelte Material entwickelt wurden.
Während das Recycling von PLA in der Zukunft eine praktikable Lösung sein könnte, empfehlen wir derzeit die Kompostierung als bevorzugte Option für das Ende der Lebensdauer, vor allem, da Lebensmittelverpackungen häufig mit Lebensmittelabfällen kontaminiert sind, was ein Recycling unpraktisch macht.
Nachteile von PLA
Es gibt viele Vorteile von PLA, es gibt aber auch einige Nachteile. Dazu gehören die Umweltauswirkungen auf Land und Wasser sowie der Anbau von Pflanzen und der Einsatz von Düngemitteln (obwohl Biokunststoffe im Jahr 2019 0,016 % der gesamten Landnutzung ausmachten und die Prognose für 2024 bei 0,021 % liegt; siehe nächster Abschnitt (Quelle).
Darüber hinaus können PLA-Kunststoffverpackungen aufgrund der Anzahl der im Produktionsprozess erforderlichen Schritte teurer sein als herkömmliche Kunststoffverpackungen. Mit der zunehmenden Verfügbarkeit von PLA kommen jedoch Skaleneffekte ins Spiel, was bedeutet, dass die Kosten sinken können.
PLA: von der Pflanze in den Boden, eine wirklich zirkuläre Option
Die Produktion von Biokunststoff hat kaum oder gar keine Auswirkungen auf die Lebensmittelpreise oder das Angebot. Im Jahr 2018 beliefen sich die weltweiten Produktionskapazitäten für Biokunststoffe auf rund 2,1 Millionen Tonnen. Dies entspricht etwa 790.000 Hektar Land. Die Fläche, die erforderlich ist, um ausreichend Rohstoffe für die heutige Biokunststoffproduktion anzubauen, beträgt etwa 0,01 % der weltweiten Agrarfläche von 5 Milliarden Hektar. Dieses Verhältnis korreliert mit der Größe einer durchschnittlichen Kirschtomate neben dem Eiffelturm (basierend auf Marktdaten von EUBP/IfBB/nova-Institut, 2014).
Im Jahr 2023 könnte unter der Annahme eines weiterhin hohen Wachstums des Biokunststoffmarktes auf dem aktuellen Stand der technologischen Entwicklung ein Bedarf von rund 2,6 Millionen Tonnen auf einer Fläche von etwa 975.000 Hektar erreicht werden. Dieser Markt entspricht etwa 0,016 % der weltweiten Agrarfläche.
Was ist PLA-Biokunststoff?
Polymilchsäure oder Polylactid (PLA) ist ein Polyester, der aus erneuerbarer Biomasse gewonnen wird, typischerweise aus fermentierter Pflanzenstärke wie Mais, Maniok, Zuckerrohr oder Zuckerrübenschnitzel. Während der Rohstoff derzeit nicht mit der Lebensmittelproduktion konkurriert, prüfen die Hersteller bereits die Verwendung nichtlandwirtschaftlicher Rohstoffe. Die Umweltvorteile von PLA-Biokunststoffen gegenüber aus Erdöl gewonnenen Kunststoffen sind messbar und erheblich.
Wie PLA hergestellt wird
Biokunststoff-PLA-Produktionsprozess
PLA ist ein Polyester (Polymer, das die Estergruppe enthält), das aus zwei möglichen Monomeren oder Bausteinen hergestellt wird: Milchsäure und Lactid. Durch die bakterielle Fermentation einer Kohlenhydratquelle unter kontrollierten Bedingungen kann Milchsäure entstehen. Bei der Produktion von Milchsäure im industriellen Maßstab kann die Kohlenhydratquelle der Wahl Maisstärke, Maniokwurzeln oder Zuckerrohr sein, was den Prozess nachhaltig und erneuerbar macht.
Es wird weiterhin an der Entwicklung noch umweltfreundlicherer und kostengünstigerer Methoden zur Herstellung von PLA geforscht. Darüber hinaus können landwirtschaftliche Produkte, Ernterückstände wie Stängel, Stroh, Spelzen und Blätter, verarbeitet und als alternative Kohlenhydratquellen genutzt werden. Der Rückstand, der nicht fermentiert werden kann, kann als Wärmequelle genutzt werden, um den Einsatz von aus fossilen Brennstoffen gewonnenen Kohlenwasserstoffen zu verringern.
Umweltvorteile von PLA
PLA ist unter kommerziellen Kompostierungsbedingungen biologisch abbaubar und wird innerhalb von zwölf Wochen abgebaut, was es zu einer umweltfreundlichen Wahl für Kunststoffe macht, im Gegensatz zu herkömmlichen Kunststoffen, deren Zersetzung und Bildung von Mikroplastik Jahrhunderte dauern kann.
Der Herstellungsprozess für PLA ist auch umweltfreundlicher umweltfreundlicher als herkömmliche Kunststoffe, die aus endlichen fossilen Ressourcen hergestellt werden. Untersuchungen zufolge sind die mit der PLA-Produktion verbundenen Kohlenstoffemissionen 80 % niedriger als die von herkömmlichem Kunststoff (Quelle).
PLA kann recycelt werden, da es durch thermische Depolymerisation oder Hydrolyse in sein ursprüngliches Monomer zerlegt werden kann. Das Ergebnis ist eine Monomerlösung, die gereinigt und ohne Qualitätsverlust für die anschließende PLA-Produktion verwendet werden kann.
Allerdings wurde die Recycling-Infrastruktur für PLA noch nicht ausgebaut, vor allem weil keine Endmärkte für das recycelte Material entwickelt wurden.
Während das Recycling von PLA in der Zukunft eine praktikable Lösung sein könnte, empfehlen wir derzeit die Kompostierung als bevorzugte Option für das Ende der Lebensdauer, vor allem, da Lebensmittelverpackungen häufig mit Lebensmittelabfällen kontaminiert sind, was ein Recycling unpraktisch macht.
Nachteile von PLA
Es gibt viele Vorteile von PLA, es gibt aber auch einige Nachteile. Dazu gehören die Umweltauswirkungen auf Land und Wasser sowie der Anbau von Pflanzen und der Einsatz von Düngemitteln (obwohl Biokunststoffe im Jahr 2019 0,016 % der gesamten Landnutzung ausmachten und die Prognose für 2024 bei 0,021 % liegt; siehe nächster Abschnitt (Quelle).
Darüber hinaus können PLA-Kunststoffverpackungen aufgrund der Anzahl der im Produktionsprozess erforderlichen Schritte teurer sein als herkömmliche Kunststoffverpackungen. Mit der zunehmenden Verfügbarkeit von PLA kommen jedoch Skaleneffekte ins Spiel, was bedeutet, dass die Kosten sinken können.
PLA: von der Pflanze in den Boden, eine wirklich zirkuläre Option
Die Produktion von Biokunststoff hat kaum oder gar keine Auswirkungen auf die Lebensmittelpreise oder das Angebot. Im Jahr 2018 beliefen sich die weltweiten Produktionskapazitäten für Biokunststoffe auf rund 2,1 Millionen Tonnen. Dies entspricht etwa 790.000 Hektar Land. Die Fläche, die erforderlich ist, um ausreichend Rohstoffe für die heutige Biokunststoffproduktion anzubauen, beträgt etwa 0,01 % der weltweiten Agrarfläche von 5 Milliarden Hektar. Dieses Verhältnis korreliert mit der Größe einer durchschnittlichen Kirschtomate neben dem Eiffelturm (basierend auf Marktdaten von EUBP/IfBB/nova-Institut, 2014).
Im Jahr 2023 könnte unter der Annahme eines weiterhin hohen Wachstums des Biokunststoffmarktes auf dem aktuellen Stand der technologischen Entwicklung ein Bedarf von rund 2,6 Millionen Tonnen auf einer Fläche von etwa 975.000 Hektar erreicht werden. Dieser Markt entspricht etwa 0,016 % der weltweiten Agrarfläche.