Die Stützfaser

Produktion

Grundlage für Polymilchsäure (abgekürzt PLA für poly lactic acid) ist die natürlich vorkommende Milchsäure (2-Hydroxypropionsäure), die eine wichtige Rolle im Stoffwechsel der meisten Organismen spielt.

Als Rohstoff für Milchsäure wird hauptsächlich Stärke, die größtenteils aus Mais gewonnen wird verwendet. Aber auch landwirtschaftliche Abfallstoffe wie Molke kommen als Substrat für die Herstellung von PLA in Frage. 

Verarbeitung und Eigenschaften

Die Verarbeitung von PLA kann sowohl durch Extrusion, Schmelzspinnen, Spritzguss oder auch durch Pressen erfolgen, jedoch müssen die Prozessbedingungen bezüglich der Zeit und der Temperatur angepasst werden, da eine für Polykondensat typische Rückreaktion eintreten kann.


Der Erweichungspunkt von herkömmlichen PLA liegt bei ca. 60 °C, wodurch ein Einsatz in vielen Bereichen nur eingeschränkt möglich ist. Es sind jedoch bereits Produktbeispiele auf dem Markt zu finden, die wärmeformbeständige PLA-Werkstoffe anwenden. Die dabei höhere Temperaturbeständigkeit wird durch Copolymerisation oder durch den Zusatz von Füllstoffen oder Naturfasern erreicht.
Durch die Wahl geeigneter Co-Monomere können mit PLA bzw. seinen Blends Kunststoffe mit Eigenschaften hergestellt werden, die denen erdölbasierter Kunststoffe, wie z. B. Polyethylenterephthalat (PET), Polystyrol (PS) oder auch Polyvinylchlorid (PVC) vergleichbar sind.
Der Abbau von PLA wird unter feuchten Bedingungen oberhalb der 55 °C (Glastemperatur) vollzogen. Dabei wird PLA autokatalytisch hydrolysiert. Es entsteht das Monomer Milchsäure, die den Mikroorganismen als Nahrungsquelle dient. Die Abbaubarkeit von PLA ist von den Faktoren wie dem Kristallisierungsgrad, Molekulargewicht und Konstruktion des Produkts abhängig. Während die hochkristallinen Kunststoffe Monate bis Jahre brauchen, benötigen die amorphen PLA-Kunststoffe nur wenige Wochen zum vollständigen Abbau. Im Allgemeinen kann der Abbau mit dem des Holzes verglichen werden. 


Ökonomische Aspekte

Biopolymere auf PLA-Basis wird ein großes ökonomisches Potenzial zugemessen. Seit Jahren liegen umfangreiche Erfahrungen mit dem Einsatz von PLA-Produkten im medizinischen Bereich und entsprechende kommerzielle Anwendungen vor, so z. B. ihre Verwendung als biokompatible und biologisch abbaubare Implantate zur Osteosynthese, als Drug Delivery Systeme und als Trägersystem für das Tissue Engineering. Auf Grund des hohen Preises für PLA blieb sein Einsatz aber bisher weitgehend auf diese hochpreisigen Spezialanwendungen beschränkt.

Bei PLA handelt es sich derzeit um den wohl aussichtsreichsten Kandidaten unter den biologisch abbaubaren Werkstoffen, dem ein weiteres Eindringen in den Verpackungskunststoffmarkt gelingen könnte. Als marktnahe Anwendungspotentiale werden im Verpackungsbereich Kunststoffverpackungen insbesondere für Lebensmittel und Getränke sowie Artikel für Haushalt und Büro genannt. Der europäische Markt für PLA-basierte Polymere wurde 1997 auf 40.000 t und 107.000 t im Jahr 2005 geschätzt. Derzeit liegt die Weltproduktion etwas bei 140.000 t im Jahr. Für das Jahr 2020 wird bei gleich bleibender Entwicklung mit einem Produktionsvolumen von 530.000 – 1.150.000 t im Jahr gerechnet.

Der heutige Preis von PLA ist hauptsächlich durch den Preis der Einsatzstoffe bestimmt. Er liegt, wie für alle Kunststoffe auf der Basis von nachwachsenden Rohstoffen, über dem Preis der petrochemisch hergestellten Kunststoffe. Eine Senkung der Kosten von ca. 2,00 €/kg kann durch eine Massenproduktion realisiert werden. 

 Quelle: Ostfalia