Od svojih zgodnjih začetkov med drugo svetovno vojno in po njej je komercialna industrija za polimere – dolgoverižne sintetične molekule, za katere je »plastika« običajno napačno ime – hitro rasla.Leta 2015 je bilo po vsem svetu proizvedenih več kot 320 milijonov ton polimerov, razen vlaken.
[Grafikon: Pogovor] Do zadnjih pet let oblikovalci polimernih izdelkov običajno niso razmišljali o tem, kaj se bo zgodilo po koncu začetne življenjske dobe njihovih izdelkov.To se začenja spreminjati in to vprašanje bo v prihodnjih letih zahtevalo več pozornosti.
INDUSTRIJA PLASTIKE
"Plastika" je postala nekoliko zgrešen način za opisovanje polimerov.To so dolgoverižne molekule, ki so običajno pridobljene iz nafte ali zemeljskega plina in imajo na stotine do tisoč členov v vsaki verigi.Dolge verige prenašajo pomembne fizikalne lastnosti, kot sta moč in žilavost, ki jih kratke molekule preprosto ne morejo doseči.
»Plastika« je pravzaprav skrajšana oblika »termoplastike«, izraza, ki opisuje polimerne materiale, ki jih je mogoče oblikovati in preoblikovati s pomočjo toplote.
Sodobno industrijo polimerov je dejansko ustvaril Wallace Carothers pri DuPontu v tridesetih letih prejšnjega stoletja.Njegovo skrbno delo na poliamidih je vodilo do komercializacije najlona, saj je vojno pomanjkanje svile prisililo ženske, da so nogavice iskale drugje.
Ko je med drugo svetovno vojno drugih materialov postalo malo, so raziskovalci iskali sintetične polimere, da bi zapolnili vrzeli.Na primer, dobava naravnega kavčuka za avtomobilske pnevmatike je bila prekinjena z japonskim osvajanjem jugovzhodne Azije, kar je vodilo do ekvivalenta sintetičnega polimera.
Preboji v kemiji, ki jih je spodbudila radovednost, so privedli do nadaljnjega razvoja sintetičnih polimerov, vključno z zdaj široko uporabljanim polipropilenom in polietilenom visoke gostote.Na nekatere polimere, kot je teflon, so naleteli po naključju.
Sčasoma je kombinacija potreb, znanstvenega napredka in naključja pripeljala do celotnega nabora polimerov, ki jih zdaj zlahka prepoznate kot »plastiko«.Ti polimeri so bili hitro komercializirani, zahvaljujoč želji po zmanjšanju teže izdelkov in zagotavljanju poceni alternativ naravnim materialom, kot sta celuloza ali bombaž.
VRSTE PLASTIKE
V svetovni proizvodnji sintetičnih polimerov prevladujejo poliolefini – polietilen in polipropilen.
Polietilen je na voljo v dveh vrstah: "visoke gostote" in "nizke gostote".V molekularnem merilu je polietilen visoke gostote videti kot glavnik z enakomerno razporejenimi kratkimi zobmi.Po drugi strani je različica z nizko gostoto videti kot glavnik z nepravilno razporejenimi zobmi naključne dolžine – nekako kot reka in njeni pritoki, če jih gledamo z visoke višine.Čeprav sta oba polietilena, se ti materiali zaradi razlik v obliki obnašajo drugače, ko jih oblikujejo v filme ali druge izdelke.
[Grafikon: Pogovor]
Poliolefini prevladujejo iz več razlogov.Prvič, proizvajajo jih lahko z relativno poceni zemeljskim plinom.Drugič, so najlažji sintetični polimeri, proizvedeni v velikem obsegu;njihova gostota je tako majhna, da lebdijo.Tretjič, poliolefini so odporni proti poškodbam zaradi vode, zraka, maščob, čistilnih topil – vseh stvari, s katerimi bi se lahko ti polimeri srečali med uporabo.Končno jih je enostavno oblikovati v izdelke, hkrati pa so dovolj robustni, da se embalaža iz njih ne deformira v dostavnem tovornjaku, ki ves dan stoji na soncu.
Vendar imajo ti materiali resne slabosti.Razgrajujejo se boleče počasi, kar pomeni, da bodo poliolefini v okolju preživeli desetletja do stoletja.Medtem jih valovi in veter mehansko odrgnejo in ustvarijo mikrodelce, ki jih lahko zaužijejo ribe in živali ter se po prehranjevalni verigi prebijajo proti nam.
Recikliranje poliolefinov zaradi težav z zbiranjem in čiščenjem ni tako preprosto, kot bi si želeli.Kisik in toplota povzročata poškodbe verige med ponovno obdelavo, medtem ko hrana in drugi materiali onesnažijo poliolefin.Nenehni napredek v kemiji je ustvaril nove vrste poliolefinov z izboljšano močjo in vzdržljivostjo, vendar se ti med recikliranjem ne morejo vedno mešati z drugimi vrstami.Še več, poliolefine pogosto kombiniramo z drugimi materiali v večplastni embalaži.Čeprav ti večplastni konstrukti delujejo dobro, jih je nemogoče reciklirati.
Polimere včasih kritizirajo, ker se proizvajajo iz vse redkejše nafte in zemeljskega plina.Vendar pa je delež zemeljskega plina ali nafte, ki se uporablja za proizvodnjo polimerov, zelo majhen;manj kot 5 % nafte ali zemeljskega plina, proizvedenega vsako leto, se porabi za proizvodnjo plastike.Poleg tega se lahko etilen proizvede iz etanola sladkornega trsa, kot komercialno počne Braskem v Braziliji.
KAKO SE UPORABLJA PLASTIKA
Odvisno od regije se za embalažo porabi od 35 % do 45 % celotnega proizvedenega sintetičnega polimera, kjer prevladujejo poliolefini.Polietilen tereftalat, poliester, prevladuje na trgu steklenic za pijačo in tekstilnih vlaken.
Gradbeništvo porabi še 20 % vseh proizvedenih polimerov, kjer prevladujejo PVC cevi in njihovi kemični sorodniki.PVC cevi so lahke, jih je mogoče lepiti, namesto spajkati ali variti, in so zelo odporne na škodljive učinke klora v vodi.Na žalost atomi klora, ki PVC-ju dajejo to prednost, otežujejo recikliranje – večina se ob koncu življenjske dobe zavrže.
Poliuretani, cela družina sorodnih polimerov, se pogosto uporabljajo v penasti izolaciji za domove in naprave ter v arhitekturnih premazih.
Avtomobilski sektor uporablja vse večje količine termoplastov, predvsem za zmanjšanje teže in s tem doseganje višjih standardov učinkovitosti goriva.Evropska unija ocenjuje, da 16 % teže povprečnega avtomobila predstavljajo plastični deli, predvsem notranji deli in komponente.
Več kot 70 milijonov ton termoplastov na leto se porabi v tekstilu, predvsem v oblačilih in preprogah.Več kot 90 % sintetičnih vlaken, predvsem polietilen tereftalata, se proizvede v Aziji.Rast uporabe sintetičnih vlaken v oblačilih je prišla na račun naravnih vlaken, kot sta bombaž in volna, za proizvodnjo katerih so potrebne velike količine kmetijskih zemljišč.Industrija sintetičnih vlaken je doživela dramatično rast oblačil in preprog, zahvaljujoč zanimanju za posebne lastnosti, kot so raztegljivost, odvajanje vlage in zračnost.
Tako kot v primeru embalaže se tekstil običajno ne reciklira.Povprečni državljan ZDA vsako leto ustvari več kot 90 funtov tekstilnih odpadkov.Po podatkih Greenpeacea je povprečna oseba leta 2016 vsako leto kupila 60 % več kosov oblačil kot povprečna oseba 15 let prej in oblačila hrani krajši čas.
Čas objave: 3. julij 2023