Ist PLA sicher und ungiftig?

Polymilchsäure ist ein anderer Name für PLA, das thermoplastische Monomer, das aus erneuerbaren und organischen Quellen wie Maisstärke oder Zuckerrohr hergestellt wird.

Im Gegensatz zu den meisten Kunststoffen nutzt die PLA-Produktion Biomasseressourcen statt fossiler Brennstoffe durch den Destillations- und Polymerisationsprozess für Erdöl.Selbst unter Berücksichtigung der Unterschiede bei den Rohstoffen ist der PLA-Herstellungsprozess recht kosteneffizient, da dieselben Maschinen zur Herstellung petrochemischer Kunststoffe verwendet werden können.

PLA ist nach thermopolymerer Stärke das zweitstärkste Biokunststoffprodukt und weist in seiner Zusammensetzung Ähnlichkeiten mit Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) oder Polystyrol (PS) auf und ist biologisch abbaubar.Die am häufigsten gestellte Frage ist, ob PLA für die menschliche Gesundheit sicher ist.

Wie wird PLA hergestellt?

Im Vergleich zu den meisten anderen Kunststoffen, die aus destillierten fossilen Brennstoffen und polymerisierten Erdölprodukten hergestellt werden, nutzt PLA natürliche Rohstoffe wie Mais.

Das Material wird einer Nassmahlung unterzogen, die den Kratzer trennt und isoliert.

Anschließend kombiniert und kocht der Kunststoffhersteller Stärke mit Enzymen und anderen Chemikalien in einem Prozess, aus dem Dextrose (D-Glucose), eine andere Zuckerart, entsteht.

Anschließend entstehen durch den Dextrose-Fermentationsprozess Milchsäuremonomere, die zum Hauptbestandteil der Polymilchsäure werden.

Der nächste Schritt ist die Milchsäureverarbeitung zum PLA-Material.

Bei der häufigeren Variante handelt es sich um einen Prozess, bei dem Milchsäure zu einem Lactid kondensiert und dadurch polymerisiert wird.

Diese Methode umfasst auch verschiedene Katalysatoren und Erhitzen, um die Moleküle zu verfestigen. Die Verwendung des Kondensationsprozesses direkt auf Milchsäure ist eine weniger beliebte Methode.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, industriell nutzbares PLA mit hoher Molekularrate zu erhalten.

Die beiden hierfür verwendeten Hauptmonomere sind Milchsäure und der zyklische Diester Lactid.

Der einfachste Weg, PLA zu synthetisieren, ist die ringöffnende Polymerisation von Lactid mit verschiedenen Metallkatalysatoren (meist Zinnoctoat) in einer Lösung oder als Suspension.

Die metallkatalysierte Reaktion führt tendenziell zur Racemisierung des PLA, was die Stereoregularität im Vergleich zu seinem ursprünglichen Ausgangsmaterial, das aus Biomasse stammt, deutlich verringert.

PLA kann auch durch direktes Kondensieren von Milchsäuremonomeren hergestellt werden. Dieser Prozess wird bei Temperaturen unter 200 °C durchgeführt, wobei ein entropisch bevorzugtes Lactidmonomer entsteht.

Außerdem entsteht wie bei jedem Veresterungsschritt Wasser.

Um die Polykondensation zu fördern und eine hohe Molekularrate zu erreichen, muss das Wasser entfernt werden – entweder im Vakuum oder mittels azeotroper Destillation.

Wird das Rohpolymer aus der Schmelze kristallisiert, erreicht es noch höhere Molekularraten.

Dadurch werden Carbonsäure- und Alkoholendgruppen im amorphen Bereich des festen Polymers konzentriert und reagieren, um Molekulargewichte im Bereich von 128–152 kDa zu erhalten.

Amorphes PDLLA kann in vitro durch Polymerisation einer razemischen Mischung aus L- und D-Lactiden synthetisiert werden.

Stereospezifische Katalysatoren können heterotaktisches PLA ergeben, von dem bekannt ist, dass es Kristallinität aufweist.

Der Grad dieser Kristallinität hängt von der Menge der verwendeten D- bis L-Enantiomere und der Art des verwendeten Katalysators ab.

Milchsäure-O-Carboxyanhydrid (lac-OCA) ist eine fünfgliedrige zyklische Verbindung, die im akademischen Bereich anstelle von Milchsäure und Lactid verwendet wurde.

Diese Verbindung bildet kein Wasser als Nebenprodukt und ist reaktiver als Lactid.

Erwähnenswert ist auch die Tatsache, dass PLA ebenfalls direkt biosynthetisiert wurde und Milchsäure anschließend mit Zeolith in Kontakt kam, sodass der einstufige Prozess bei einer etwa 100 °C niedrigeren Temperatur stattfand.

Eigenschaften von PLA 

PLA-Kunststoff weist bestimmte Eigenschaften auf, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind.

Hier sind die grundlegenden physikalischen Eigenschaften von PLA:

Während PLA gegenüber manchen Lösungsmitteln chemisch beständig ist , ist seine UV-Toleranz gering und kann nach längerer Einwirkung von direktem Sonnenlicht zu einer Verschlechterung führen.

Auch wenn PLA diesen Einschränkungen unterliegt, hat es eine Reihe von Vorteilen, wie zum Beispiel, dass es ein umweltfreundliches Material ist, das aus Zuckerstärke hergestellt wird.

Es hat vielfältige Verwendungsmöglichkeiten, wie z. B. Modellieren, Verfestigen und Spritzgießen , wodurch es sich für 3D-Druckmodule und Lebensmittelverpackungen eignet .

PLA-Material ist umweltfreundlich; Es erfüllt internationale Standards für den biologischen Abbau und gibt beim Ausbrennen keine giftigen Dämpfe ab, um die FDA-Zulassung für den Kontakt mit Lebensmitteln zu erfüllen.

Zu den Nachteilen gehören eine relativ geringe Biegefestigkeit, eine geringe Hitzebeständigkeit und möglicherweise höhere Kosten.

Arten von PLA

Aufgrund der Eigenschaften von Milchsäure gibt es mehrere einzigartige Formen von Polyactid.

Dazu gehört Poly-L-Lactid (PLLA), das durch Polymerisation von L,L-Lactid (auch als L-Lactid bezeichnet) hergestellt wird.

Darüber hinaus kann PLA aus verschiedenen Arten von Biomassematerial synthetisiert werden, beispielsweise Maisstärke oder Zuckerrohr.

Dennoch wird es auch durch den Einsatz anderer Materialien verbessert, um besondere Eigenschaften zu bieten.

Das gilt insbesondere für 3D-gedruckte PLA-Filamente, da diese zusätzlichen Materialien die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von 3D-gedrucktem Kunststoff ermöglichen.

Der 3D-Druck mit PLA-Mischungen ist ein neues Feld, aber es gibt bereits viele verschiedene Legierungen.

Der andere mögliche Sinn der Verwendung von Mischungen besteht darin, dass Sie beim Drucken den erforderlichen Schmelzpunkt ändern müssen.

1.Holzfilamente

PLA wird mit Hölzern wie Bambus, Zeder oder Kokosnussholz, Korkkiefer oder Walnuss gemischt.

Dies kann beispielsweise dazu genutzt werden, PLA-bedruckten Möbeln ein natürliches Aussehen zu verleihen.

2.Metallfilamente

Durch die Kombination von PLA mit Metallen wie Messing, Bronze, Kupfer, Eisen oder Stahl können 3D-gedruckte Teile stärker und glänzender werden.

3.Andere Filamente

PLA kann auch mit anderen Materialien und Substanzen wie Kohlefaser, leitfähigem Kohlenstoff oder sogar Bier oder Kaffee kombiniert werden, um beim Drucken ein Aroma zu verleihen.

PLA-Filamente können auch farbverändernd hergestellt werden.

Ist PLA sicher für die menschliche Gesundheit?

PLA ist eine sichere Lebensmittelkomponente , die bei der Entwicklung von Behältern für Lebensmittel verwendet werden kann.

Aufgrund seiner biologischen Abbaubarkeit und ungiftigen Eigenschaften wird dieses Material häufig in Lebensmittelverpackungen verwendet.

PLA ist aufgrund der chemischen Zusammensetzung der verwendeten Rohstoffe eine starke und ökologisch nachhaltige Alternative zu Kunststoffen.

PLA ist normalerweise nicht potenziell giftig und stellt keine Lebensmittelsicherheitsprobleme dar.

Andererseits kann der Verzehr großer Mengen zu Bauchschmerzen führen.

Es ist wichtig, PLA-Produkte nicht zu konsumieren, sondern sie wie vorgesehen zu verwenden.

Einige Arten von PLA-Kunststoff sind von der FDA für bestimmte Verwendungszwecke mit Lebensmittelkontakt zugelassen.

Man sollte die spezifischen Bedingungen der Lebensmittelsicherheit, Zertifizierungen und Einhaltung der FDA-Vorschriften für dieses bestimmte Produkt bestätigen.

PLA ist ein umweltfreundliches Produkt, das herkömmliche Kunststoffe ersetzt und sich durch eine deutlich geringere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen auszeichnet.

Die Herstellung von PLA basiert auf der Fermentation natürlicher Materialien zu Milchsäure, die dann einer chemischen Verarbeitung und Polymerisation unterzogen wird, um das Endprodukt – PLA – zu bilden.

Da hier auf erneuerbare Ressourcen zurückgegriffen wird, entstehen weniger Treibhausgasemissionen.

Dennoch sind die Gesamtauswirkungen auf die Umwelt nicht endgültig, da sie von den Anbaupraktiken, Abfallmanagementsystemen und der Entsorgung am Ende der Lebensdauer abhängen.

Um den Nutzen für die Umwelt zu maximieren und potenzielle Nachteile abzumildern, sind eine verantwortungsvolle Nutzung und ordnungsgemäße Entsorgungspraktiken erforderlich.

PLA ist biologisch abbaubar. Es wird aus Maisstärke oder Zuckerrübenschnitzel gewonnen, was umweltfreundlicher ist als Kunststoffe auf Erdölbasis.

Es ist so formuliert, dass es unter bestimmten Bedingungen in einfachere und natürliche Verbindungen zerfällt.

Der biologische Abbau von PLA findet in industriellen Hochtemperaturkompostierungsanlagen statt, die über ausreichende Luftfeuchtigkeit und mikrobielle Aktivität verfügen.

Stattdessen unterstützt es das Wachstum schädlicher Bakterien, die den biologischen Abbau einleiten und PLA in Kohlendioxid, Wasser und organische Stoffe abbauen.

Darüber hinaus gilt PLA als nicht allergen und weist keine der uns bekannten häufigen Allergene auf.

Maisstärke, der häufigste Inhaltsstoff dieses Produkts, ist in der Regel nicht allergisch und verursacht keine schädlichen Auswirkungen auf den menschlichen Körper.

PLA enthält außerdem keine giftigen Chemikalien.