Fra sin tidlige begyndelse under og efter Anden Verdenskrig er den kommercielle industri for polymerer - langkædede syntetiske molekyler, hvoraf "plastik" er en almindelig misbetegnelse - vokset hurtigt.I 2015 blev over 320 millioner tons polymerer, eksklusive fibre, fremstillet over hele kloden.
[Chart: The Conversation] Indtil de sidste fem år har designere af polymerprodukter typisk ikke overvejet, hvad der vil ske efter afslutningen af deres produkts indledende levetid.Dette begynder at ændre sig, og dette spørgsmål vil kræve øget fokus i de kommende år.
PLASTINDUSTRIEN
"Plastic" er blevet en noget misforstået måde at beskrive polymerer på.Typisk afledt af petroleum eller naturgas er disse langkædede molekyler med hundreder til tusindvis af led i hver kæde.Lange kæder formidler vigtige fysiske egenskaber, såsom styrke og sejhed, som korte molekyler simpelthen ikke kan matche.
"Plastik" er faktisk en forkortet form for "termoplast", et udtryk, der beskriver polymere materialer, der kan formes og omformes ved hjælp af varme.
Den moderne polymerindustri blev effektivt skabt af Wallace Carothers hos DuPont i 1930'erne.Hans omhyggelige arbejde med polyamider førte til kommercialiseringen af nylon, da en mangel på silke i krigstid tvang kvinder til at søge andre steder efter strømper.
Da andre materialer blev knappe under Anden Verdenskrig, kiggede forskere på syntetiske polymerer for at udfylde hullerne.For eksempel blev forsyningen af naturgummi til køretøjsdæk afbrudt af den japanske erobring af Sydøstasien, hvilket førte til en syntetisk polymerækvivalent.
Nysgerrighedsdrevne gennembrud inden for kemi førte til yderligere udvikling af syntetiske polymerer, herunder den nu meget udbredte polypropylen og højdensitetspolyethylen.Nogle polymerer, såsom teflon, blev stødt på ved et uheld.
Til sidst førte kombinationen af behov, videnskabelige fremskridt og serendipitet til den fulde pakke af polymerer, som du nu let kan genkende som "plastik."Disse polymerer blev hurtigt kommercialiseret, takket være et ønske om at reducere produkternes vægt og at tilbyde billige alternativer til naturlige materialer som cellulose eller bomuld.
PLASTTYPER
Produktionen af syntetiske polymerer globalt domineres af polyolefiner-polyethylen og polypropylen.
Polyethylen findes i to typer: "høj densitet" og "lav densitet."På molekylær skala ligner højdensitetspolyethylen en kam med korte tænder med jævne mellemrum.Low-density-versionen ligner på den anden side en kam med uregelmæssigt fordelte tænder af tilfældig længde - lidt som en flod og dens bifloder, hvis de ses højt oppefra.Selvom de begge er polyethylen, gør forskellene i form disse materialer til at opføre sig anderledes, når de støbes til film eller andre produkter.
[Diagram: Samtalen]
Polyolefiner er dominerende af et par årsager.For det første kan de fremstilles ved hjælp af relativt billig naturgas.For det andet er de de letteste syntetiske polymerer, der produceres i stor skala;deres tæthed er så lav, at de flyder.For det tredje modstår polyolefiner skader ved vand, luft, fedt, rengøring af opløsningsmidler - alle ting, som disse polymerer kunne støde på, når de er i brug.Endelig er de nemme at forme til produkter, mens de er robuste nok til, at emballage fremstillet af dem ikke deformeres i en varevogn, der sidder i solen hele dagen.
Disse materialer har dog alvorlige ulemper.De nedbrydes smerteligt langsomt, hvilket betyder, at polyolefiner vil overleve i miljøet i årtier til århundreder.I mellemtiden sliber bølge- og vindpåvirkning dem mekanisk, hvilket skaber mikropartikler, som kan indtages af fisk og dyr, og vandrer op i fødekæden mod os.
Genbrug af polyolefiner er ikke så ligetil, som man gerne vil have på grund af indsamlings- og rengøringsproblemer.Oxygen og varme forårsager kædeskader under oparbejdning, mens mad og andre materialer forurener polyolefin.Fortsatte fremskridt inden for kemi har skabt nye kvaliteter af polyolefiner med forbedret styrke og holdbarhed, men disse kan ikke altid blandes med andre kvaliteter under genanvendelse.Derudover kombineres polyolefiner ofte med andre materialer i flerlagsemballage.Mens disse flerlags konstruktioner fungerer godt, er de umulige at genbruge.
Polymerer bliver nogle gange kritiseret for at blive fremstillet af stadigt mere sparsomt olie og naturgas.Imidlertid er fraktionen af enten naturgas eller petroleum, der anvendes til at fremstille polymerer, meget lav;mindre end 5 % af enten olie eller naturgas, der produceres hvert år, bruges til at producere plast.Ydermere kan ethylen fremstilles af sukkerrørsethanol, som det gøres kommercielt af Braskem i Brasilien.
SÅDAN ANVENDES PLASTIK
Afhængigt af regionen forbruger emballage 35% til 45% af den syntetiske polymer, der produceres i alt, hvor polyolefinerne dominerer.Polyethylenterephthalat, en polyester, dominerer markedet for drikkevareflasker og tekstilfibre.
Byggeri og konstruktion forbruger yderligere 20% af de samlede producerede polymerer, hvor PVC-rør og dets kemiske fætre dominerer.PVC-rør er lette, kan limes i stedet for loddes eller svejses og modstår i høj grad de skadelige virkninger af klor i vand.Desværre gør kloratomerne, der giver PVC denne fordel, det meget vanskeligt at genbruge - de fleste kasseres ved slutningen af deres levetid.
Polyurethaner, en hel familie af beslægtede polymerer, er meget udbredt i skumisolering til boliger og apparater, såvel som i arkitektoniske belægninger.
Bilsektoren bruger stigende mængder termoplast, primært for at reducere vægten og dermed opnå højere standarder for brændstofeffektivitet.Den Europæiske Union anslår, at 16 % af vægten af en gennemsnitlig bil er plastkomponenter, især til indvendige dele og komponenter.
Over 70 millioner tons termoplast om året bruges i tekstiler, for det meste tøj og tæpper.Mere end 90 % af de syntetiske fibre, hovedsagelig polyethylenterephthalat, produceres i Asien.Væksten i brugen af syntetiske fibre i tøj er sket på bekostning af naturlige fibre som bomuld og uld, som kræver betydelige mængder landbrugsjord for at blive produceret.Syntetisk fiberindustrien har oplevet en dramatisk vækst for tøj og tæpper, takket være interesse for særlige egenskaber som stretch, fugttransporterende og åndbarhed.
Som det er tilfældet med emballage, genbruges tekstiler ikke almindeligvis.Den gennemsnitlige amerikanske borger genererer over 90 pund tekstilaffald hvert år.Ifølge Greenpeace købte den gennemsnitlige person i 2016 60 % flere tøj hvert år, end den gennemsnitlige person gjorde 15 år tidligere, og beholder tøjet i en kortere periode.
Indlægstid: Jul-03-2023