Umwandlung von PLA-Abfällen in 3D-Druckharz

An der Washington State University befasst sich ein Forscherteam mit dem Upcycling oder Overcycling, d. h. mit der Umwandlung von Produkten oder Materialien, die nicht mehr verwendet werden, in andere Materialien oder Gegenstände. Sie versuchen, dem Produkt, in diesem Fall PLA-Abfällen, ein zweites Leben zu geben. Das Team soll eine einfache Methode entwickelt haben, um PLA-Polymer in 3D-Druckharz umzuwandeln und so ein Objekt mit größerem Mehrwert zu schaffen.

Forscher haben ein Druckharz aus PLA-Abfällen hergestellt (Bildnachweis: WSU).

Dieser Upcycling-Trend setzt sich immer mehr durch, vor allem in Kombination mit der additiven Fertigung. 3D-Technologien sind der ideale Weg, um Abfällen oder Gegenständen, die ihren Nutzen verloren haben, neues Leben einzuhauchen. Yu-Chung Chang und sein Team interessierten sich für PLA, einen natürlichen, biologisch abbaubaren Kunststoff. Ja, aber nur unter den richtigen Bedingungen. Er erklärt: „PLA ist biologisch abbaubar und kompostierbar, aber wenn man es untersucht, stellt man fest, dass es bis zu 100 Jahre dauern kann, bis es sich auf einer Mülldeponie zersetzt. Die Realität ist, dass sie immer noch eine große Umweltverschmutzung verursacht. Wir wollen sicherstellen, dass wir, wenn wir anfangen, PLA in einer Größenordnung von einer Million Tonnen zu produzieren, wissen, wie wir damit umgehen müssen.“

Die Forscher haben daher ein schnelles, katalysatorfreies Verfahren zum Recycling von PLA entwickelt. Das Prinzip ist relativ einfach: Sie zerlegten die Molekülkette, aus der das Polymer besteht, in Monomere. Sie verwendeten Aminoethanol, eine relativ kostengünstige organische Verbindung. Die Zersetzung würde etwa zwei Tage dauern. Das Team verwendete eine Metapher, die jeden anspricht:

Wenn man eine Lego-Burg in ein Auto umbauen will, muss man sie Stein für Stein zerlegen. Genau das haben wir getan. Das Aminoethanol hat das PLA präzise in einen monomeren Zustand zerlegt, und sobald es wieder monomer ist, gibt es keine Grenzen, da es zu etwas Stärkerem repolymerisiert werden kann.

Im monomeren Zustand konnten die Forscher den Kunststoff in flüssiger, lichthärtbarer Form rekonstruieren und so ein Harz schaffen, das mit dem stereolithografischen Druck kompatibel ist. Nach Abschluss des Herstellungsprozesses erreichte das Team nach eigenen Angaben thermische und mechanische Eigenschaften, die denen handelsüblicher Harze entsprechen oder sogar besser sind. Sie hoffen, diese Ergebnisse mit PET, einem anderen Kunststoff, der große Probleme beim Recycling bereitet, wiederholen zu können.

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