PLA真的是可生物降解的还是可持续的?

2021-01-07 16:08:14 anet 3

  无论是作为3D打印材料还是用于其他应用和行业,使用PLA 3D打印机耗材的可持续性一直是其更持久的卖点之一。在生产方面,PLA的原料来自植物的发酵,这一事实进一步证明了这一主张。

  但是,“可持续”品牌在处置方面的表现如何?PLA真的像制造商所说的那样容易生物降解吗?在本文中,我们将研究一种物质可生物降解的含义以及这是否适用于PLA。

PLA由什么制成?

  PLA(聚乳酸)是由丙交酯单体组成的聚合物。使它成为石油衍生塑料的更可持续替代品的一个因素是,其乳酸原料可以从植物中获取。

  例如,玉米淀粉和糖可以与酶混合,这些酶将这些淀粉分解成分子量较小的糖。然后将这些糖暴露于发酵细菌中,这些细菌将其转变为乳酸。PLA可以由乳酸或丙交酯制得,由于其优越的经济性,前者继续发展。

  乳酸是天然存在的化合物,通常对人类,动物和环境都是安全的。当PLA分解时,它将恢复其原始的乳酸成分,从而进一步增强了其作为完全可持续的生物塑料的形象。

  但是,仍然存在一个问题– PLA分解为乳酸成分的难易程度如何?PLA真的像看起来一样可生物降解吗?

PLA是可生物降解的还是可堆肥的?

  在考虑PLA的可持续性时,需要区分“可生物降解”和“可降解”两个术语。如果一种材料可以在有氧或厌氧条件下被天然存在的生物有机体分解,则被认为是可生物降解的。另一方面,堆肥是人为的过程,需要仔细控制土壤成分,温度和湿度等因素。

  称任何材料为“可生物降解的”是一件难事,因为只要有足够的时间,几乎任何东西都可以自然分解。唯一剩下的问题是该分解过程是否将在可行或可接受的时间范围内完成。

  PLA在这种可生物降解范围内适合什么位置?根据研究,当放在野外时,解放军只有在80年后才会被彻底分解。对于几乎被一致描述为“环境友好”的材料来说,这似乎不是可接受的时间表。当像普通厨房废料一样处理时,PLA将极大地加剧日益严重的固体废物问题。

  现在我们知道,仅处置PLA碎片并让大自然来做是不够的,将其描述为“可堆肥的”而不是“可生物降解的”更为准确。这意味着将PLA废料与食物和其他有机废物一起扔掉是不适当的,也不会将其埋在您的后院。

分解PLA需要做什么?

  到目前为止,我们知道PLA需要严格控制的条件才能分解成其乳酸成分。这些条件是什么,这些条件自然无法满足吗?

  为了使PLA聚合物分解,它需要经历一个称为水解的过程。这并非是自发发生的,事实是您的PLA印刷品几个月后不会消失。PLA的水解仅在特定酶特别是蛋白酶K的存在下发生。问题是这种酶在自然界很少见。

  因此,PLA仅在工业堆肥条件下有效分解。这种处理方法可以从一个堆肥厂到另一个堆肥厂,但通常涉及控制湿度和温度(55至70°C),富氧环境以及引入微生物混合物。

  另一个问题是,并非所有堆肥厂都具备处理PLA的能力。根据德国环境援助署至少一年前对德国近1000家堆肥厂进行的一项调查,其中约95%不符合根据设定的环境标准进行生物塑料堆肥的资格。而且,大多数人都将生物塑料视为标准有机废物和生物废物的“污染物”。

  这些事实表明,正确处置PLA的任务并不像看起来那样简单。尽管存在用于PLA堆肥的技术,但并非所有城市,州或国家都有其基础设施。尽管PLA的说法“可持续”在技术上仍是正确的,但它可能并不适用于世界各地的所有情况和环境。

PLA生产的伦理

  让我们退后一步,看看可持续发展链的另一端。PLA的一大卖点是它是用植物物质制成的,这是可持续的来源。但是,PLA的主要原料是玉米-玉米是全世界数十亿人的主食。

  这引起了有趣的道德和伦理困境。用世界上很大一部分粮食作物进行塑料生产是否合乎道德?特别是在世界上大量人口面临饥饿和粮食短缺的情况下?还必须考虑全球变暖的影响,因为尽管农业技术取得了进步,但它们却使农作物的生产率面临挑战。

  根据现有的PLA生产技术,制造1千克PLA塑料将需要约2.7千克玉米。这意味着需要7.155亿吨玉米才能完全转化全球制造和使用的2.7亿吨塑料。考虑到最近几年塑料使用量如何稳定增长,这甚至可能是一个保守的估计。

最后的见解

  在本文中,我们更加认真地研究了“可持续”解放军的实际情况。PLA经常被吹捧为3D打印中使用的更环保的3D打印耗材材料,但这并不像该声明所表明的那么简单。

  从技术上讲,“可生物降解”一词适用于PLA。但是,考虑到PLA在自然条件下完全分解会花费整个人类的生命,因此它似乎不是一个合适的标签。称“ PLA”可堆肥更为准确,尽管对此说法仍有一些争议。

  硬道理是,我们目前的回收设施还不足以处理包括PLA在内的生物塑料。许多发展中国家甚至没有回收设施这一事实就证明了回收技术远非完美。在过去几年中,生物塑料的发展已取得了令人瞩目的进步,但是适当处置和回收它们的方法仍在追赶。

  就3D打印而言,PLA仍然代表着最环保的材料。但是,我们建议您谨慎行事,不要被PLA的“生物可降解”和“可持续性”推销至市场。尽管这些说法并非不正确,但并不完全适用于所有情况。在没有更好的选择的情况下,我们最好的建议是对您使用3D打印3D打印耗材负责。产生尽可能少的废物,并尝试回收所有可能的3D打印耗材材料。


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