Är PLA verkligen biologiskt nedbrytbart?

Källa: 3dnatives.com

PLA är det material för 3D-utskrifter som är mest populärt och brett använt för FDM-skrivare. En av huvudorsakerna är att det, jämfört med andra material, är en plast som är mycket enkel att skriva ut med. Detta gör det till det ideala filamentet även för nybörjare. Det sägs dessutom att PLA-filament är mer hållbara eftersom PLA är biologiskt nedbrytbart. Men är det verkligen så? Hur hållbart är PLA egentligen? För att hitta svar på våra frågor pratade vi med några experter och bad om deras åsikt i ämnet.

Här är våra experter: Florent Port, vd för Francofil, ett franskt företag som utvecklar och producerar 3D-utskriftsfilament i stora kvantiteter i Normandie; Nicolas Roux, vd för företaget Zimple 3D som erbjuder lösningar för att förenkla användningen av 3D-skrivare (t.ex. luftfiltreringssystem); Jan-Peter Willie, medgrundare av 3D4Makers, ett nederländskt företag som tillverkar filament med mångårig erfarenhet av plastproduktion.

Syftet med våra expertintervjuer var att reda ut myter och sanningar om PLA. Är PLA verkligen hållbart? För att lära oss mer om detta material fokuserade vi på dess biologiska nedbrytbarhet, utsläpp, produktion och andra frågor som återvinningsbarhet.

Hur produceras PLA?

PLA, även känt som polylaktid eller polymjölksyra, utvinns från förnybara och naturliga råvaror såsom majs. Stärkelse (glukos) extraheras från växterna och omvandlas till dextros genom tillsats av enzymer. Detta jäses av mikroorganismer till mjölksyra, som i sin tur omvandlas till polylaktid. Polymeriseringen producerar långa molekylkedjor vars egenskaper liknar de hos petroleumbaserade polymerer.

Ren PLA tillverkas av förnybara råvaror och är inte baserad på fossila råvaror, som ABS. Detta är mycket positivt om man betänker att råolja är en ändlig resurs. Trots detta uppstår en etisk fråga: är det försvarbart att producera plast av mat, när världens befolkning ständigt växer och behovet av mat ökar? Jan-Peter Willie kommenterar: ”Det diskuteras mycket om den totala förbrukningen av kol, fossila bränslen och vatten vid produktion av bioplaster från naturliga material, och huruvida de har en negativ inverkan på den mänskliga livsmedelskedjan eller ej. För att producera 1 kg PLA, den vanligaste kommersiellt tillgängliga plasten, krävs 2,65 kg majs. Eftersom det produceras 270 miljoner ton plast varje år, skulle ersättning av traditionell plast med majsbaserad PLA innebära att 715,5 miljoner ton togs bort från livsmedelskedjan, i en tid då den globala uppvärmningen minskar produktiviteten i tropiska jordbruk”. Med andra ord, om vi går över till bioplast kommer åkermark avsedd för mat att behöva konkurrera med åkermark för plast.

PLA: vad betyder termerna biologiskt nedbrytbar och komposterbar?

Termerna ”biologiskt nedbrytbar” och ”komposterbar” samt deras skillnader är av grundläggande betydelse och missförstås ofta. Jan-Peter Willie förklarar: ”Många blandar ihop ”biologiskt nedbrytbar” med ”komposterbar”. I bred mening betyder ”biologiskt nedbrytbar” att ett föremål kan brytas ned biologiskt, medan ”komposterbar” specifikt innebär att denna process kommer att resultera i kompost”. Ett ”biologiskt nedbrytbart” material kan brytas ned under vissa anaeroba eller aeroba förhållanden. Men nästan vilket material som helst kommer med tiden att brytas ned i naturen. Därför måste de exakta miljöförhållandena för biologisk nedbrytbarhet definieras tydligt.

Kompostering är däremot en process skapad av människan. Enligt den europeiska standarden EN13432 anses en polymer eller förpackning vara ”komposterbar” om minst 90 % av den inom 6 månader i en industriell komposteringsanläggning omvandlas till koldioxid av mikroorganismer, och tillsatser utgör maximalt 1 % av den initiala massan och är ofarliga. Eller, för att sammanfatta: ”all kompostering är alltid biologisk nedbrytning, men inte all biologisk nedbrytning är kompostering”.

Kan PLA-filament kallas biologiskt nedbrytbart?

I annonser eller beskrivningar av PLA läser vi ofta ”biologiskt nedbrytbar PLA”, vilket antyder att PLA, precis som köksavfall, kan brytas ned i hemkomposten eller i naturen. Det är dock inte riktigt så det ligger till. PLA kan definieras som biologiskt nedbrytbart, men ”under de specifika förhållandena för industriell kompostering; det är mer korrekt att i detta fall säga att det är en biologiskt nedbrytbar polymer. För att PLA verkligen ska vara nedbrytbart krävs industriella komposteringsförhållanden, det vill säga kontrollerad temperatur och fuktighet i närvaro av mikroorganismer”, förklarar Florent Port. Jan-Peter Willie tillägger: ”PLA är komposterbart men endast i en industriell komposteringsanläggning”.

Under dessa industriella komposteringsförhållanden kan PLA brytas ned biologiskt på några dagar, högst några månader. Temperaturerna måste vara över 55–70 °C. Nicolas bekräftar också: ”PLA kan brytas ned biologiskt under industriella komposteringsförhållanden”.

Tyvärr kan termen ”biologiskt nedbrytbar PLA” som används av tillverkare och distributörer vara vilseledande för slutkonsumenten om den inte förklaras ordentligt. Den federala miljömyndigheten (Federal Environment Agency) betonar i sin rapport att det kan finnas en ökad miljöpåverkan på grund av mikroplaster om PLA slängs i naturen på grund av denna påstådda biologiska nedbrytbarhet.

I miljön tar det minst 80 år för PLA att brytas ned, vilket innebär att det bidrar till miljöförstöring i havet och på land genom plast och, framför allt, mikroplaster. Av denna anledning ska PLA inte slängas i naturen, i hemkomposten eller bland organiskt avfall, precis som alla andra typer av plast.

Kan PLA och andra bioplaster brytas ned i alla komposteringsanläggningar?

Svaret är nej. En undersökning utförd av den tyska miljöorganisationen German Environmental Aid (DUH), som omfattar nästan 1 000 tyska komposteringsanläggningar för organiskt och biologiskt avfall, har visat att 95 % av dessa anläggningar inte kan kompostera bioplaster enligt standarderna. Dessutom anser 80 % av de tyska anläggningarna som bearbetar organiskt och biologiskt avfall att bioplaster är en störande substans. Detta visar att även om PLA i teorin kan brytas ned biologiskt, saknas i praktiken motsvarande infrastruktur för nedbrytning av PLA och andra bioplaster.

Kan PLA återvinnas?

Enligt våra tre experter kan PLA återvinnas. Florent Port betonar dock: ”För närvarande finns ingen officiell insamling av PLA-avfall från 3D-utskrifter. I själva verket gör de nuvarande kanalerna för plastavfall det svårt att skilja PLA från andra polymerer som PET (vattenflaskor), och förorening av dessa material med PLA påverkar återvinningen negativt. Tekniskt sett är PLA återvinningsbart förutsatt att insamlingen endast involverar PLA, utan någon kontaminering från annan plast”.

Vad bör vi veta om utsläpp från 3D-utskrifter med PLA?

Många tror felaktigt att utsläppen vid utskrift med PLA är helt ofarliga eftersom PLA avger en ganska söt doft när det skrivs ut. Oljebaserad ABS avger däremot en störande plastdoft. Nicolas Roux, vd för Zimple 3D, är expert på filamentutsläpp och vi frågade honom om detta ämne. Han sa: ”Vetenskapliga studier har visat att PLA avger en betydande mängd nanopartiklar som kan passera den kapillära alveolära barriären och förorena hela kroppen via blodet”. Denna barriär eller membran är den del av lungan genom vilken gaser utbyts, det vill säga upptag av syre och utsläpp av koldioxid.

”Dessa partiklar består främst av laktid, men andra giftiga partiklar kan också frigöras eftersom de använda filamenten sällan består av 100 % PLA och innehåller upp till 40 % tillsatser. Det är därför man ser tester som visar att PLA avger styren, klormetyl och ett flertal andra kända cancerframkallande ämnen inom den kemiska industrin”. En rapport från den federala miljömyndigheten bekräftar också exponering för partiklar, nanopartiklar och VOC (flyktiga organiska föreningar) vid 3D-utskrift med extrudering av PLA och andra plaster som ABS, där utsläppen från ABS är högre än de från PLA.

Hur farliga är dessa utsläpp?

”I avsaknad av ett kompatibelt säkerhetsdatablad varierar riskerna kraftigt från filament till filament, även om de finns i alla. De tillsatser som används och filamentets produktionsprocess har en betydande inverkan på utsläppens farlighet”, förklarar Nicolas Roux. Det är alltså säkert att nanopartiklar vid utskrift med PLA kan spridas okontrollerat i luften och förorena användarens kropp. ”Av denna anledning är det nödvändigt att skydda sig genom att begränsa risken”. Nicolas Roux rekommenderar att aldrig arbeta nära en 3D-skrivare som är i drift, att ventilera rummet där utskriften utförs och vid behov använda ett filtreringssystem.

Är vissa filament mer miljövänliga än andra? Vilka är alternativen till PLA?

Florent Port förklarar: ”Organiska filament är mer miljövänliga än de som härrör från fossila resurser”. I detta fall är tillsatserna mycket viktiga. Vissa tillverkare som Francofil producerar även PLA-filament vars tillsatser inte innehåller kemikalier. Många av deras PLA-filament har berikats med biprodukter (avfall) såsom musslor, vete och kaffesump, vilket gör dem 100 % biobaserade.

Nicolas Roux anser att det inte finns några riktigt hållbara alternativ till PLA-filament: ”Tyvärr känner jag inte till några verkligt miljövänliga och säkra filament som inte avger partiklar eller som kan brytas ned av sig själva i marken eller havet. Enligt min mening är det ett ansvarsfullt förhållningssätt att föredra filament med kompatibla säkerhetsdatablad från europeiska tillverkare när man väljer material”. Jan-Peter rekommenderar också europeiska filament: ”När det gäller PLA från Asien finns det många leverantörer som inte specificerar vad deras filament innehåller”.

Han fortsätter: ”Det finns många plaster skapade av naturliga råvaror, men det är sällan man ser dem som filament. Det är antagligen svårt att tillverka filament av dem, eller så är de inte lämpliga för utskrift”. Det finns dock företag som den kanadensiska start-up-företaget Genecies som arbetar på utvecklingen av polymerer som kan brytas ned i naturliga miljöer efter cirka 12 månader. Dessutom erbjuder vissa tillverkare som Nefilatek nu återvunna filament. Det är fortfarande plast, men definitivt mer hållbart än ett nytt material.

Biologiskt nedbrytbar PLA är alltså bara sådant om det behandlas i industriella komposteringsanläggningar. Trots detta är det på grund av bristen på infrastruktur svårt att kompostera PLA industriellt eller återvinna det. I motsats till den gängse uppfattningen avger PLA även hälsovådliga ämnen, men i mindre mängder än till exempel ABS. Det verkliga problemet med PLA-filament är alltså att deras egenskaper ibland kommuniceras felaktigt och inte är tydligt definierade; i vissa fall kan det till och med röra sig om ”greenwashing”.

Sammantaget kan man säga att PLA är något mer hållbart än plast som härrör från fossila bränslen på grund av sin produktion från förnybara råvaror och möjligheten till biologisk nedbrytning. Men det är och förblir plast som förorenar naturen och haven, och därför är det viktigt, precis som med all plast man använder, att återvinna den.