PLA (полилактид): биоразлагаемый, компостируемый и экономичный устойчивый пластик

Полилактид (PLA) — термопластический мономер из возобновляемых органических источников: кукурузный крахмал или сахарный тростник.

Важно: производство отличается от большинства пластиков из ископаемого топлива (дистилляция и полимеризация).

Несмотря на разницу сырья, PLA можно производить на том же оборудовании, что и фоссильные пластики. Процесс остается экономичным.

PLA — второе по производству биопластик после термопластичного крахмала. Механические свойства похожи на полипропилен (PP), полиэтилен (PE) или полистирол (PS).

Так биодеградируем ли PLA?

PLA — биопластик из возобновляемого сырья, поэтому должен быть биоразлагаемым. Но биоразлагаемость — горячая тема среди профи и хоббистов 3D-печати.

Профи считают: PLA деградируем, но не биоразлагаем. Условия для эффективного биоразложения отсутствуют в природной среде.

Экологичен ли PLA?

Производство полилактида

Производство PLA использует на 65% меньше энергии, чем нефтеполимеры. Меньше парниковых газов, нулевые токсины — один из самых экологичных пластиков.

Пластики имеют репутацию неэкологичных: распадаются годами или веками.

Время разложения разных типов PLA

Пакеты и материалы из PLA разлагаются за 5 лет. Бутылки и емкости для еды дольше — толстый материал.

PLA останется экологичным, если соблюдать правильные сценарии утилизации:

• Переработка (Recycling)
• Компостирование (Composting)
• Сжигание (Incineration)
• Свалки (Landfills)

Сколько времени PLA биодеградируется на свалке?

Многие производители пищевой упаковки переключаются на кукурузный пластик из PLA. PLA — деградируемый термополиэстер из возобновляемых растительных ресурсов (ферментированный растительный крахмал).

Время биоразложения PLA

Исследования: PLA разлагается на воду и CO2 за 47–90 дней. В 4 раза быстрее PET-пакета в океане.

PLA требует правильные условия для эффективного распада. Эффективно разрушается в промышленных компостных установках при высокой температуре.

Промышленное компостирование нагревает PLA выше 50 °C и обеспечивает постоянный приток микробов-разрушителей.

Вреден ли PLA для среды?

Но на свалке сценарий меняется кардинально. Свалки — мало света и кислорода. Плохо для деградации PLA.

Пластиковый стакан или салатница из PLA могут разлагаться 100–1000 лет.

Не то, что ожидаете, видя «биоразлагаемое» на упаковке. Главная причина споров о биоразлагаемости PLA — особенно на свалках.

Покупая еду в PLA-упаковке, думая, что вы ответственны — имейте в виду: может быть не так. PLA-емкость должна попасть в промышленное компостирование, а не на свалку.

Большинство стран не имеют инфраструктуры для PLA. Большинство PLA идет на свалки, где разлагается 100–1000 лет.

Что делает PLA биоразлагаемым?

Биоразлагаемый материал

PLA нить — одна из самых используемых в 3D-печати.

Другие пластики из ископаемого топлива могут иметь высокую прочность на разрыв, но PLA выигрывает в легкости использования и минимуме варпинга.

PLA — биопластик из возобновляемых материалов, что теоретически делает его биоразлагаемым.

Уникален: состоит из единиц молочной кислоты. Молочная кислота — малые органические кислоты, как в доступных пищевых продуктах.

Всё, что содержит глюкозу, превращается в молекулы молочной кислоты.

Молочная кислота — основа PLA, отвечает за слабые термические свойства: температуру плавления и молекулярный вес.

Добавки

PLA приобретает химические компоненты при производстве — добавки.

Добавки разбавляют чистоту PLA, но делают материал практичнее для 3D-печати.

Наличие добавок затрудняет разложение — поэтому PLA не биоразлагается в обычных условиях.

Извлечение и создание PLA материала

Основное растение для молочной кислоты — кукуруза. Кукурузный крахмал содержит достаточно глюкозы для извлечения молочной кислоты.

Процесс влажного помола позволяет извлечь крахмал. Крахмал смешивают с химикатами, нагревают для изоляции сахара. Сахар ферментируют в мономеры молочной кислоты.

Финально: молочная кислота → PLA через конденсацию или полимеризацию.

Материал и процесс производства определяют биоразлагаемость PLA в большой степени.

Компостируемая ли PLA-упаковка?

Что такое компостируемый материал?

Компостируемый материал деградирует в результате естественных биологических процессов, давая CO2, воду, неорганические соединения и биомассу. Не оставляет видимых или токсичных остатков.

PLA (а не другие пластики) компостируем и биоразлагаем — но только в очень специфических средах. Нужен специфический уровень кислорода и температура выше 140 °F (60 °C).

Условия есть в контролируемых средах: промышленных компостных заводах.

Главная причина некомпостируемости в стандартных условиях — хрупкость PLA. Менее долговечен, кристалличен и термостоек, чем нефтепластики.

Для укрепления механики смешивают PLA с фоссильными полимерами. Значит, пока чистый PLA компостируем, химические добавки значительно снижают компостируемость.

Что лучше для PLA: компостирование или переработка?

PLA отходы

Одноразовый пластик внес огромный вклад в глобальное загрязнение. Правительства толкают на биоразлагаемые пластики.

Главная зона — пищевая упаковка. Большинство правительств продвигают PLA как альтернативу био-базированному пластику.

Цель: заменить нефтепластик на PLA из возобновляемых ресурсов. За счет сырья PLA обладает компостируемостью и биоразлагаемостью при специфических условиях.

Компостирование PLA

PLA считается закомпостированным при трех условиях:

• Материал разрушается на CO2, отходы и биомассу
• PLA полностью дезинтегрирует
• Нет токсичных остатков, компост поддерживает рост растений

PLA полностью компостируется в промышленной среде за 1–6 месяцев. Зависит от типа материала и температуры.

Скорость компостирования в промышленных заводах значительно выше домашнего. В промышленной среде коробки/стаканы/стаканчики — 1–3 месяца. Дома — до 6 месяцев.

Покупатели предлагают низкие цены или не заинтересованы в переработанном материале.

Компост должен соответствовать стандартам OMRI (США).

Переработка PLA

3D-печать дает доступное производство и эксперименты с дизайнами. Движет инновации и креативность. Много ошибок — горы бесполезных печатей.

Большинство профи 3D-печати считают: лучший end-of-life вариант для PLA — переработка.

Европейское исследование: экологический воздействие переработки PLA в 50 раз лучше компостирования.

То же исследование: переработка в 16 раз лучше сжигания.

Как мейкер, вы можете перерабатывать свой PLA. Домашние машины вроде «Filabot» — для малого бизнеса. Собирают отходы печати и экструдируют повторно используемую нить.

Осторожно: не смешивайте загрязненный пластик в домашней переработке — избежите низкого качества рециклата.

Заключение

PLA — популярная пластиковая нить в 3D-печати. Вопрос биоразлагаемости — высокоспорная тема.

Многие профи согласны: PLA не легко биоразлагается в стандартных экологических условиях. Биоразлагаем в специально контролируемых средах (промышленные компостные заводы).

Также компостируем в специфических средах.