Nachhaltige Entwicklung
Nachhaltiges Material - Polymilchsäure (PLA)
Polymilchsäure (PLA) ist ein Biokunststoff, der aus nachwachsenden Rohstoffen wie Maisstärke oder Zuckerrohr hergestellt wird. Durch einen Fermentationsprozess werden diese Rohstoffe in Milchsäure umgewandelt, die dann zu Polymilchsäure polymerisiert wird. Dieses Material wird für seine biologische Abbaubarkeit und seine umweltfreundlichen Eigenschaften hoch geschätzt.
Wie Polymilchsäure (PLA) die Umweltfreundlichkeit fördert:
Der größte Vorteil von PLA ist seine biologische Abbaubarkeit.
Reduzierung der CO2-Emissionen:Die Rohstoffe für PLA stammen aus jährlich nachwachsenden Pflanzen wie Mais oder Zuckerrohr. Im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoffen reduziert PLA den Kohlenstoffausstoß über seinen Lebenszyklus hinweg erheblich. Vom Rohstoffanbau bis zum Endprodukt verursacht die Herstellung und Verwendung von PLA eine geringere Kohlenstoffbelastung für die Umwelt und trägt so zur Eindämmung des Klimawandels bei.
Förderung des Ressourcenrecyclings:PLA ist biologisch gut abbaubar. Unter geeigneten Kompostierungsbedingungen kann PLA innerhalb weniger Monate vollständig zu Wasser und Kohlendioxid abgebaut werden. Diese Eigenschaft ermöglicht es PLA, nach der Entsorgung effektiv von der natürlichen Umwelt aufgenommen zu werden, was das Materialrecycling beschleunigt und die Ansammlung von Kunststoffabfällen verringert.
Verringerung der Erdölabhängigkeit:Herkömmliche Kunststoffe basieren hauptsächlich auf fossilen Brennstoffen wie Erdöl, während PLA aus pflanzlichen Ressourcen hergestellt wird und somit ein nicht auf Erdöl basierendes Material ist. Die weit verbreitete Verwendung von PLA trägt dazu bei, die Abhängigkeit von begrenzten fossilen Brennstoffressourcen zu verringern, die Energiediversifizierung zu fördern und eine nachhaltige Entwicklung zu unterstützen.
Biokompatibilität:Im medizinischen Bereich wird PLA aufgrund seiner Biosicherheit und Biokompatibilität häufig zur Herstellung von chirurgischem Nahtmaterial, Knochenstiften und Arzneimittelträgern verwendet. Diese medizinischen Produkte können im Körper allmählich abgebaut werden, sodass keine zweite Operation zu ihrer Entfernung erforderlich ist. Dies verringert das Risiko für die Patienten und verringert den medizinischen Abfall.
ANWENDUNGSBEREICHE
Biomedizinische Materialien:
Polymilchsäure (PLA) weist eine gute Biokompatibilität auf und wird im Körper abgebaut. Die Abbauprodukte werden ohne Schäden oder Nebenwirkungen verstoffwechselt und ausgeschieden. Sie wird im medizinischen Bereich häufig verwendet. Typische hochwertige Anwendungen biomedizinischer Materialien im medizinischen Bereich sind:
1. Arzneimittelverabreichungssysteme: PLA wird häufig als Arzneimittelträger in Arzneimittelverabreichungssystemen verwendet. Aufgrund seiner Abbaubarkeit kann PLA Arzneimittel allmählich im Körper freisetzen und so anhaltende therapeutische Wirkungen erzielen. Darüber hinaus können durch Veränderung des Molekulargewichts und der Polymerisationsmethode des Polymers die Freisetzungsrate und -dauer des Arzneimittels gesteuert werden, wodurch die Wirksamkeit verbessert und Nebenwirkungen verringert werden.
2. Chirurgische Nähte: Bei chirurgischen Eingriffen weisen PLA-Nähte im Vergleich zu herkömmlichen nicht abbaubaren Nähten eine gute Biokompatibilität und Abbaubarkeit auf, sodass sie sich allmählich auflösen und im Körper verschwinden, sodass keine zweite Operation zu ihrer Entfernung erforderlich ist.
3. Orthopädie und Gewebereparatur: Die gute Biokompatibilität und Abbaubarkeit von PLA ermöglichen die Integration in menschliche Knochen und repariert Knochendefekte, ohne dass das Risiko einer zweiten Operation besteht.
4. Ästhetische Füllstoffe: Die Anwendung biomedizinischer Materialien wird im Bereich ästhetischer Füllstoffe immer weiter verbreitet, wie z. B. injizierbare Gesichtsfüllstoffe und Gesichtseinbettungsfäden aus biologisch abbaubaren Materialien. Regenerative injizierbare Materialien aus PLLA-Mikrokugeln und PCL-Mikrokugeln sorgen für natürliche und realistische Effekte und gewinnen an Marktanerkennung.
3D-Druck:
PLA ist aufgrund seiner einfachen Druckbarkeit, Ungiftigkeit und Umweltfreundlichkeit eines der am häufigsten im 3D-Druck verwendeten Materialien.
Vor-Ort- und On-Demand-Fertigung: Der 3D-Druck zeichnet sich durch hohe Qualität, hohe Effizienz und Fertigung in kleinen Chargen aus, wodurch die allgemeine Energieverschwendung reduziert wird.
Leichtbauteile: Nicht jedes Teil in Fahrzeugen oder Geräten muss aus Metall sein. In vielen Fällen können 3D-gedruckte Polymer- oder Verbundteile die gleiche Leistung erbringen und so das Ziel des Leichtbaus erreichen. Durch 3D-Druck können Teile mit komplexen inneren Gitterstrukturen hergestellt werden, die ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und eine hohe spezifische Steifigkeit bieten und so die Form, Funktion, Leistung und Haltbarkeit von Produkten verbessern.
Materialeinsparung: Der Vorteil des 3D-Drucks liegt darin, dass für jedes Teil, jede Komponente und jedes Produkt weniger Material verwendet wird. Dies kann den CO2-Fußabdruck erheblich verringern. Durch Designing for Additive Manufacturing (DfAM) kann der Materialverbrauch um 5-25 % gesenkt werden. Dies ist ein weithin akzeptierter Branchenkonsens.
Ökologische Fasern:
Polymilchsäure (PLA)-Faser, auch als Maisfaser bekannt, wird hauptsächlich aus Stärke hergestellt, die aus Pflanzen wie Mais und seinen Stängeln gewonnen wird. Die natürlich schwach saure Umgebung der PLA-Faser hemmt das Bakterienwachstum, weist Hausstaubmilben ab und verfügt über Eigenschaften wie Feuchtigkeitsaufnahme und Schweißableitung, UV-Beständigkeit und geringe Entflammbarkeit. Diese Eigenschaften machen sie für die Herstellung von Kleidung und Heimtextilien geeignet und erfüllen die Nachfrage der Verbraucher nach hochwertigen Textilprodukten. PLA-Faser fühlt sich weich an, ist atmungsaktiv und hat natürliche antibakterielle Eigenschaften.
PLA-Fasern zersetzen sich im Boden innerhalb von ein bis drei Jahren vollständig zu Wasser und Kohlendioxid und verursachen beim Verbrennen keine Umweltverschmutzung, was den Erwartungen an einen umweltfreundlichen Konsum entspricht.
Die traditionelle Textilindustrie ist durch hohen Energieverbrauch und hohe Emissionen gekennzeichnet. Daten zeigen, dass die Textil- und Bekleidungsindustrie für 10 % der weltweiten Kohlenstoffemissionen verantwortlich ist und damit nach der Ölindustrie die zweitgrößte Umweltverschmutzungsindustrie darstellt. Von Natur zu Natur passt die PLA-Faser zum neuen Textilkonsumkonzept „je umweltfreundlicher, desto modischer“.
Abbaubare Einwegprodukte:
Da die üblicherweise verwendeten Kunststoffe auf Erdölbasis in der natürlichen Umwelt nur schwer abbaubar sind, ist ihre Schadstoffbekämpfung zu einer globalen Herausforderung geworden.
Basierend auf dem neuen Konzept „Von der Natur zurück zur Natur“ haben Wissenschaftler einen synthetischen Weg entwickelt, um Biomasse wie Mais in biologisch abbaubare Polymilchsäure-Kunststoffe (PLA) umzuwandeln. Dieser aus Pflanzenstärke gewonnene Kunststoff vermeidet bei seinem Herstellungsprozess den Einsatz umweltschädlicher petrochemischer Rohstoffe und weist eine hervorragende biologische Abbaubarkeit auf. Es handelt sich um einen umweltfreundlichen Kunststoff, der eine praktikable Lösung zur Kontrolle der Kunststoffverschmutzung bietet.
Die Produktion abbaubarer Kunststoffe direkt an der Quelle als Ersatz für herkömmliche Kunststoffe gilt als ultimative Lösung für das Problem der Kunststoffverschmutzung. PLA wird häufig für Lebensmittelverpackungen, Getränkeflaschen, Einweggeschirr und andere Bereiche verwendet. Seine Transparenz, hervorragende Leistung und biologische Abbaubarkeit machen es zu einem idealen Ersatz für herkömmliche Kunststoffe.
Chemisches Recycling
Beim chemischen Recycling von Polymilchsäure (PLA) handelt es sich um einen Prozess, bei dem PLA-Abfälle durch chemische Methoden in ihre ursprünglichen Monomere oder andere wertvolle Chemikalien zerlegt werden.
Dieses Recyclingverfahren reduziert nicht nur effektiv die Ansammlung von Kunststoffabfällen, sondern ermöglicht auch die Wiederverwendung der zurückgewonnenen Monomere bei der Herstellung von neuem PLA oder anderen Produkten, wodurch ein effizientes Ressourcenrecycling erreicht wird. Das chemische Recycling von PLA trägt dazu bei, die Kohlenstoffemissionen zu reduzieren, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und die Entwicklung einer grünen, kohlenstoffarmen Wirtschaft zu fördern.

Umweltbedeutung
Kohlenstoffreduzierung:Das chemische Recycling von Polymilchsäure (PLA) kann den Kohlenstoffausstoß effektiv reduzieren. Durch die chemische Zerlegung von PLA-Abfällen in ihr Monomer, Milchsäure, die dann zur Herstellung von neuem PLA verwendet werden kann, verbessert dieses geschlossene Recyclingmodell die Ressourcennutzungseffizienz erheblich. Es reduziert den Bedarf an neuen Rohstoffen und verringert so den Kohlenstoff-Fußabdruck während des gesamten Lebenszyklus. Darüber hinaus kann das chemische Recycling von PLA die Ansammlung von Kunststoffabfällen effektiv reduzieren und dazu beitragen, die negativen Auswirkungen von Kunststoffabfällen auf Ökosysteme zu mildern.
Grüner Prozess:Der chemische Recyclingprozess selbst ist umweltfreundlich. Im Vergleich zum herkömmlichen mechanischen Recycling kann beim chemischen Recycling eine effiziente Materialregeneration mit geringerem Energieverbrauch erreicht werden und die schädlichen Substanzen vermieden werden, die beim Hochtemperaturschmelzen entstehen können. Darüber hinaus sind Nebenprodukte des chemischen Recyclings, wie z. B. Laktatester, gut biologisch abbaubar und wenig toxisch.
Kreislaufwirtschaft:Das chemische Recycling von PLA entspricht den Prinzipien einer Kreislaufwirtschaft und ermöglicht das Recycling von PLA-Materialien in einem geschlossenen Kreislaufsystem. Durch den chemischen Abbau von PLA-Abfällen in Milchsäure oder andere nützliche Chemikalien, die dann zur Herstellung von neuem PLA oder anderen Produkten verwendet werden können, verbessert dieser Prozess nicht nur die Ressourcennutzungseffizienz, sondern reduziert auch die Umweltverschmutzung durch Abfälle. Dieses Recyclingmodell entspricht den Prinzipien einer Kreislaufwirtschaft und trägt zu einem nachhaltigen Ressourcenmanagement bei.
Durch chemisches Recycling können PLA-Materialien eine effiziente Ressourcenregeneration erreichen und die Umweltbelastung deutlich reduzieren, was die Entwicklung einer grünen, kohlenstoffarmen Wirtschaft fördert. Durch die Förderung und Anwendung chemischer Recyclingtechnologie können umweltfreundlichere und nachhaltigere Produktions- und Konsummuster realisiert werden.