От ранното си начало по време и след Втората световна война комерсиалната индустрия за полимери – дълговерижни синтетични молекули, за които „пластмасите“ са често срещано погрешно наименование – се разраства бързо.През 2015 г. над 320 милиона тона полимери, с изключение на влакна, са произведени по целия свят.
[Диаграма: Разговорът] До последните пет години дизайнерите на полимерни продукти обикновено не са обмисляли какво ще се случи след края на първоначалния живот на техния продукт.Това започва да се променя и този проблем ще изисква по-голямо внимание през следващите години.
ПЛАСТМАСОВАТА ИНДУСТРИЯ
„Пластмасата“ се превърна в малко погрешен начин за описване на полимери.Обикновено получени от нефт или природен газ, това са молекули с дълга верига със стотици до хиляди връзки във всяка верига.Дългите вериги предават важни физични свойства, като сила и издръжливост, които късите молекули просто не могат да съвпадат.
„Пластмаса“ всъщност е съкратена форма на „термопластмаса“, термин, който описва полимерни материали, които могат да бъдат оформени и преформатирани чрез топлина.
Съвременната полимерна индустрия всъщност е създадена от Уолъс Кародърс в DuPont през 30-те години на миналия век.Неговата усърдна работа върху полиамидите доведе до комерсиализацията на найлона, тъй като военновременният недостиг на коприна принуди жените да търсят другаде чорапи.
Когато други материали станаха оскъдни по време на Втората световна война, изследователите потърсиха синтетични полимери, за да запълнят празнините.Например доставката на естествен каучук за автомобилни гуми беше прекъсната от японското завладяване на Югоизточна Азия, което доведе до еквивалент на синтетичен полимер.
Пробивите в химията, предизвикани от любопитство, доведоха до по-нататъшно развитие на синтетичните полимери, включително сега широко използваните полипропилен и полиетилен с висока плътност.Някои полимери, като тефлон, са попаднали случайно.
В крайна сметка комбинацията от нужда, научни постижения и интуиция доведе до пълния набор от полимери, които сега можете лесно да разпознаете като „пластмаси“.Тези полимери бяха бързо комерсиализирани, благодарение на желанието да се намали теглото на продуктите и да се осигурят евтини алтернативи на естествени материали като целулоза или памук.
ВИДОВЕ ПЛАСТМАСА
Производството на синтетични полимери в световен мащаб е доминирано от полиолефините – полиетилен и полипропилен.
Полиетиленът се предлага в два вида: „висока плътност“ и „ниска плътност“.В молекулярен мащаб полиетиленът с висока плътност изглежда като гребен с равномерно разположени къси зъби.Версията с ниска плътност, от друга страна, изглежда като гребен с неравномерно разположени зъби с произволна дължина - донякъде като река и нейните притоци, ако се гледа от високо.Въпреки че и двата са полиетиленови, разликите във формата карат тези материали да се държат различно, когато са формовани във филми или други продукти.
[Диаграма: Разговорът]
Полиолефините са доминиращи поради няколко причини.Първо, те могат да бъдат произведени с помощта на относително евтин природен газ.Второ, те са най-леките синтетични полимери, произведени в голям мащаб;тяхната плътност е толкова ниска, че плават.Трето, полиолефините са устойчиви на повреди от вода, въздух, мазнини, почистващи разтворители – всички неща, които тези полимери могат да срещнат, когато се използват.И накрая, те са лесни за оформяне в продукти, като същевременно са достатъчно здрави, така че направените от тях опаковки да не се деформират в камион за доставка, който стои на слънце цял ден.
Тези материали обаче имат сериозни недостатъци.Те се разграждат болезнено бавно, което означава, че полиолефините ще оцелеят в околната среда от десетилетия до векове.Междувременно действието на вълните и вятъра механично ги изтрива, създавайки микрочастици, които могат да бъдат погълнати от риби и животни, проправяйки си път нагоре по хранителната верига към нас.
Рециклирането на полиолефини не е толкова лесно, колкото би искало, поради проблеми със събирането и почистването.Кислородът и топлината причиняват повреда на веригата по време на повторната обработка, докато храната и другите материали замърсяват полиолефина.Продължаващият напредък в химията създаде нови видове полиолефини с повишена здравина и издръжливост, но те не винаги могат да се смесват с други видове по време на рециклирането.Нещо повече, полиолефините често се комбинират с други материали в многослойни опаковки.Въпреки че тези многослойни конструкции работят добре, те са невъзможни за рециклиране.
Полимерите понякога са критикувани, че се произвеждат от все по-оскъден петрол и природен газ.Въпреки това частта на природния газ или петрола, използвани за производството на полимери, е много ниска;по-малко от 5% от нефта или природния газ, произвеждани всяка година, се използват за производство на пластмаса.Освен това, етиленът може да бъде произведен от етанол от захарна тръстика, както се прави в търговската мрежа от Braskem в Бразилия.
КАК СЕ ИЗПОЛЗВА ПЛАСТМАСАТА
В зависимост от региона опаковките изразходват 35% до 45% от общо произведения синтетичен полимер, като преобладават полиолефините.Полиетилен терефталатът, полиестер, доминира на пазара за бутилки за напитки и текстилни влакна.
Строителството консумира още 20% от общо произведените полимери, където доминират PVC тръбите и техните химически братовчеди.PVC тръбите са леки, могат да бъдат залепени, вместо да се запояват или заваряват, и са силно устойчиви на вредното въздействие на хлора във водата.За съжаление хлорните атоми, които придават на PVC това предимство, го правят много труден за рециклиране – повечето се изхвърлят в края на живота.
Полиуретаните, цяло семейство от сродни полимери, се използват широко в изолация от пяна за домове и уреди, както и в архитектурни покрития.
Автомобилният сектор използва все по-големи количества термопласти, предимно за намаляване на теглото и следователно за постигане на по-високи стандарти за горивна ефективност.Европейският съюз изчислява, че 16% от теглото на един среден автомобил са пластмасови компоненти, най-вече вътрешни части и компоненти.
Над 70 милиона тона термопласти годишно се използват в текстила, най-вече в облеклото и килимите.Повече от 90% от синтетичните влакна, предимно полиетилен терефталат, се произвеждат в Азия.Ръстът в използването на синтетични влакна в облеклото идва за сметка на естествените влакна като памук и вълна, които изискват значителни количества земеделска земя, за да бъдат произведени.Индустрията на синтетичните влакна отбеляза драматичен растеж за облекло и килими, благодарение на интереса към специални свойства като разтегливост, влагоотвеждане и дишане.
Както в случая с опаковките, текстилът обикновено не се рециклира.Средностатистическият гражданин на САЩ генерира над 90 паунда текстилни отпадъци всяка година.Според Грийнпийс средностатистическият човек през 2016 г. е купувал 60% повече дрехи всяка година, отколкото средният човек преди 15 години, и съхранява дрехите за по-кратък период от време.
Време на публикуване: 3 юли 2023 г