Από τις πρώτες αρχές της κατά τη διάρκεια και μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, η εμπορική βιομηχανία πολυμερών –συνθετικά μόρια μακράς αλυσίδας των οποίων τα «πλαστικά» είναι μια κοινή εσφαλμένη ονομασία– έχει αναπτυχθεί γρήγορα.Το 2015, πάνω από 320 εκατομμύρια τόνοι πολυμερών, εξαιρουμένων των ινών, κατασκευάστηκαν σε όλο τον κόσμο.
[Διάγραμμα: The Conversation]Μέχρι τα τελευταία πέντε χρόνια, οι σχεδιαστές προϊόντων πολυμερών συνήθως δεν είχαν σκεφτεί τι θα συμβεί μετά το τέλος της αρχικής διάρκειας ζωής του προϊόντος τους.Αυτό αρχίζει να αλλάζει και αυτό το ζήτημα θα απαιτήσει μεγαλύτερη εστίαση τα επόμενα χρόνια.
Η ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ
Το "πλαστικό" έχει γίνει ένας κάπως λανθασμένος τρόπος περιγραφής των πολυμερών.Τυπικά προέρχονται από πετρέλαιο ή φυσικό αέριο, αυτά είναι μόρια μακράς αλυσίδας με εκατοντάδες έως χιλιάδες κρίκους σε κάθε αλυσίδα.Οι μακριές αλυσίδες μεταφέρουν σημαντικές φυσικές ιδιότητες, όπως η δύναμη και η σκληρότητα, με τις οποίες τα μικρά μόρια απλά δεν μπορούν να ταιριάξουν.
Το "πλαστικό" είναι στην πραγματικότητα μια συντομευμένη μορφή του "θερμοπλαστικού", ένας όρος που περιγράφει πολυμερή υλικά που μπορούν να διαμορφωθούν και να αναμορφωθούν χρησιμοποιώντας θερμότητα.
Η σύγχρονη βιομηχανία πολυμερών δημιουργήθηκε ουσιαστικά από τον Wallace Carothers στη DuPont τη δεκαετία του 1930.Η επίπονη δουλειά του στα πολυαμίδια οδήγησε στην εμπορευματοποίηση του νάιλον, καθώς η έλλειψη μεταξιού εν καιρώ πολέμου ανάγκασε τις γυναίκες να αναζητήσουν αλλού κάλτσες.
Όταν άλλα υλικά έγιναν σπάνια κατά τη διάρκεια του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου, οι ερευνητές έψαξαν σε συνθετικά πολυμερή για να καλύψουν τα κενά.Για παράδειγμα, η παροχή φυσικού καουτσούκ για ελαστικά οχημάτων διακόπηκε από την Ιαπωνική κατάκτηση της Νοτιοανατολικής Ασίας, οδηγώντας σε ένα ισοδύναμο συνθετικού πολυμερούς.
Οι ανακαλύψεις στη χημεία με γνώμονα την περιέργεια οδήγησαν σε περαιτέρω ανάπτυξη συνθετικών πολυμερών, συμπεριλαμβανομένου του ευρέως χρησιμοποιούμενου πλέον πολυπροπυλενίου και πολυαιθυλενίου υψηλής πυκνότητας.Κάποια πολυμερή, όπως το τεφλόν, έπεσαν κατά λάθος.
Τελικά, ο συνδυασμός της ανάγκης, της επιστημονικής προόδου και της γαλήνης οδήγησε στην πλήρη σειρά πολυμερών που τώρα μπορείτε εύκολα να αναγνωρίσετε ως «πλαστικά».Αυτά τα πολυμερή κυκλοφόρησαν γρήγορα στο εμπόριο, χάρη στην επιθυμία να μειωθεί το βάρος των προϊόντων και να παρέχουν φθηνές εναλλακτικές λύσεις σε φυσικά υλικά όπως η κυτταρίνη ή το βαμβάκι.
ΤΥΠΟΙ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ
Η παραγωγή συνθετικών πολυμερών παγκοσμίως κυριαρχείται από τις πολυολεφίνες-πολυαιθυλένιο και το πολυπροπυλένιο.
Το πολυαιθυλένιο διατίθεται σε δύο τύπους: "υψηλής πυκνότητας" και "χαμηλής πυκνότητας".Σε μοριακή κλίμακα, το πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας μοιάζει με χτένα με κανονικά απέχοντα, κοντά δόντια.Η έκδοση χαμηλής πυκνότητας, από την άλλη πλευρά, μοιάζει με μια χτένα με ακανόνιστα χωριστά δόντια τυχαίου μήκους – κάπως σαν ποτάμι και τους παραπόταμους του, αν φαίνεται από ψηλά.Αν και είναι και τα δύο πολυαιθυλένιο, οι διαφορές στο σχήμα κάνουν αυτά τα υλικά να συμπεριφέρονται διαφορετικά όταν μορφοποιούνται σε μεμβράνες ή άλλα προϊόντα.
[Διάγραμμα: Η συνομιλία]
Οι πολυολεφίνες είναι κυρίαρχες για ορισμένους λόγους.Πρώτον, μπορούν να παραχθούν χρησιμοποιώντας σχετικά φθηνό φυσικό αέριο.Δεύτερον, είναι τα ελαφρύτερα συνθετικά πολυμερή που παράγονται σε μεγάλη κλίμακα.η πυκνότητά τους είναι τόσο χαμηλή που επιπλέουν.Τρίτον, οι πολυολεφίνες αντιστέκονται στη ζημιά από το νερό, τον αέρα, το λίπος, τους διαλύτες καθαρισμού – όλα τα πράγματα που αυτά τα πολυμερή θα μπορούσαν να συναντήσουν όταν χρησιμοποιούνται.Τέλος, είναι εύκολο να διαμορφωθούν σε προϊόντα, ενώ είναι αρκετά στιβαρά ώστε η συσκευασία που κατασκευάζεται από αυτά να μην παραμορφώνεται σε ένα φορτηγό που κάθεται στον ήλιο όλη την ημέρα.
Ωστόσο, αυτά τα υλικά έχουν σοβαρά μειονεκτήματα.Αποικοδομούνται οδυνηρά αργά, πράγμα που σημαίνει ότι οι πολυολεφίνες θα επιβιώσουν στο περιβάλλον για δεκαετίες έως αιώνες.Εν τω μεταξύ, η δράση των κυμάτων και του ανέμου τα τρίβει μηχανικά, δημιουργώντας μικροσωματίδια που μπορούν να καταποθούν από ψάρια και ζώα, ανεβάζοντας την τροφική αλυσίδα προς εμάς.
Η ανακύκλωση πολυολεφινών δεν είναι τόσο απλή όσο θα ήθελε κανείς λόγω ζητημάτων συλλογής και καθαρισμού.Το οξυγόνο και η θερμότητα προκαλούν ζημιά στην αλυσίδα κατά την επανεπεξεργασία, ενώ τα τρόφιμα και άλλα υλικά μολύνουν την πολυολεφίνη.Η συνεχιζόμενη πρόοδος στη χημεία έχει δημιουργήσει νέες ποιότητες πολυολεφινών με ενισχυμένη αντοχή και ανθεκτικότητα, αλλά αυτές δεν μπορούν πάντα να αναμειχθούν με άλλες ποιότητες κατά την ανακύκλωση.Επιπλέον, οι πολυολεφίνες συχνά συνδυάζονται με άλλα υλικά σε πολυστρωματικές συσκευασίες.Ενώ αυτές οι πολυστρωματικές κατασκευές λειτουργούν καλά, είναι αδύνατο να ανακυκλωθούν.
Τα πολυμερή μερικές φορές επικρίνονται ότι παράγονται από όλο και πιο σπάνιο πετρέλαιο και φυσικό αέριο.Ωστόσο, το κλάσμα είτε φυσικού αερίου είτε πετρελαίου που χρησιμοποιείται για την παραγωγή πολυμερών είναι πολύ χαμηλό.λιγότερο από το 5% του πετρελαίου ή του φυσικού αερίου που παράγεται κάθε χρόνο χρησιμοποιείται για την παραγωγή πλαστικών.Επιπλέον, το αιθυλένιο μπορεί να παραχθεί από αιθανόλη ζαχαροκάλαμου, όπως γίνεται εμπορικά από την Braskem στη Βραζιλία.
ΠΩΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΕΙΤΑΙ ΤΟ ΠΛΑΣΤΙΚΟ
Ανάλογα με την περιοχή, η συσκευασία καταναλώνει το 35% έως 45% του συνθετικού πολυμερούς που παράγεται συνολικά, όπου κυριαρχούν οι πολυολεφίνες.Το τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο, ένας πολυεστέρας, κυριαρχεί στην αγορά για μπουκάλια ποτών και υφαντικές ίνες.
Η δόμηση και η κατασκευή καταναλώνει άλλο 20% των συνολικών παραγόμενων πολυμερών, όπου κυριαρχούν οι σωλήνες PVC και οι χημικοί ξαδέρφοι του.Οι σωλήνες PVC είναι ελαφροί, μπορούν να κολληθούν αντί να συγκολληθούν ή να συγκολληθούν και αντιστέκονται πολύ στις βλαβερές συνέπειες του χλωρίου στο νερό.Δυστυχώς, τα άτομα χλωρίου που προσδίδουν στο PVC αυτό το πλεονέκτημα καθιστούν πολύ δύσκολη την ανακύκλωση – τα περισσότερα απορρίπτονται στο τέλος της ζωής τους.
Οι πολυουρεθάνες, μια ολόκληρη οικογένεια σχετικών πολυμερών, χρησιμοποιούνται ευρέως σε μόνωση αφρού για κατοικίες και συσκευές, καθώς και σε αρχιτεκτονικές επιστρώσεις.
Ο τομέας της αυτοκινητοβιομηχανίας χρησιμοποιεί αυξανόμενες ποσότητες θερμοπλαστικών, κυρίως για τη μείωση του βάρους και ως εκ τούτου για την επίτευξη υψηλότερων προτύπων απόδοσης καυσίμου.Η Ευρωπαϊκή Ένωση εκτιμά ότι το 16% του βάρους ενός μέσου αυτοκινήτου είναι πλαστικά εξαρτήματα, κυρίως για εσωτερικά εξαρτήματα και εξαρτήματα.
Πάνω από 70 εκατομμύρια τόνοι θερμοπλαστικών ετησίως χρησιμοποιούνται σε υφάσματα, κυρίως ρούχα και χαλιά.Πάνω από το 90% των συνθετικών ινών, κυρίως τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο, παράγονται στην Ασία.Η ανάπτυξη της χρήσης συνθετικών ινών στα ρούχα έχει γίνει εις βάρος των φυσικών ινών όπως το βαμβάκι και το μαλλί, που απαιτούν σημαντικές ποσότητες γεωργικής γης για να παραχθούν.Η βιομηχανία των συνθετικών ινών έχει δει δραματική ανάπτυξη για ρούχα και χαλιά, χάρη στο ενδιαφέρον για ειδικές ιδιότητες όπως τέντωμα, απομάκρυνση υγρασίας και αναπνοή.
Όπως και στην περίπτωση της συσκευασίας, τα υφάσματα δεν ανακυκλώνονται συνήθως.Ο μέσος πολίτης των ΗΠΑ παράγει πάνω από 90 κιλά κλωστοϋφαντουργικών απορριμμάτων κάθε χρόνο.Σύμφωνα με την Greenpeace, ο μέσος άνθρωπος το 2016 αγόραζε 60% περισσότερα ρούχα κάθε χρόνο από ό,τι ο μέσος άνθρωπος 15 χρόνια νωρίτερα, και διατηρεί τα ρούχα για μικρότερο χρονικό διάστημα.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουλ-03-2023