Plastens verden, i tal

Fra den tidlige begyndelse under og efter Anden Verdenskrig, den kommercielle industri for polymerer – langkædede syntetiske molekyler, hvoraf "plastik" er en almindelig misvisende betegnelse – er vokset hurtigt. I 2015 over 320 millioner tons polymerer, undtagen fibre, blev fremstillet over hele kloden.

Indtil de sidste fem år, polymer produktdesignere har 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, disse er langkædede molekyler med hundreder til tusinder af led i hver kæde. Lange kæder formidler vigtige fysiske egenskaber, såsom styrke og sejhed, at 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 krigstidsmangel på silke tvang kvinder til at lede andre steder efter strømper.

Da andre materialer blev knappe under Anden Verdenskrig, forskere kiggede på syntetiske polymerer for at udfylde hullerne. For eksempel, forsyningen af ​​naturgummi til køretøjsdæk blev afbrudt af den japanske erobring af Sydøstasien, fører til en syntetisk polymerækvivalent.

Nysgerrighedsdrevne gennembrud inden for kemi førte til yderligere udvikling af syntetiske polymerer, herunder den nu meget anvendte polypropylen og højdensitetspolyethylen. Nogle polymerer, såsom teflon, blev stødt på ved et uheld.

Til sidst, kombinationen af ​​behov, videnskabelige fremskridt og serendipitet førte 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.

Typer af plastik

Produktionen af ​​syntetiske polymerer globalt domineres af polyolefinerne - polyethylen og polypropylen.

Polyethylen findes i to typer:"høj densitet" og "lav densitet." På molekylær skala, polyethylen med høj densitet ligner en kam med jævne mellemrum, korte tænder. Low-density versionen, på den anden side, ligner 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, Forskellene i form gør, at disse materialer opfører sig anderledes, når de støbes til film eller andre produkter.

Polyolefiner er dominerende af et par årsager. Først, de kan fremstilles ved hjælp af relativt billig naturgas. Sekund, de er de letteste syntetiske polymerer, der produceres i stor skala; deres tæthed er så lav, at de flyder. Tredje, polyolefiner modstår beskadigelse af vand, luft, fedt, rengøringsopløsningsmidler – alle ting, som disse polymerer kan støde på, når de er i brug. Endelig, de er nemme at forme til produkter, mens den er robust nok til, at emballage fremstillet af dem ikke deformeres i en varevogn, der sidder i solen hele dagen.

Imidlertid, disse materialer har alvorlige ulemper. De nedbrydes smerteligt langsomt, hvilket betyder, at polyolefiner vil overleve i miljøet i årtier til århundreder. I mellemtiden bølge- og vindpåvirkning sliber dem mekanisk, skabe mikropartikler, der kan indtages af fisk og dyr, på vej op i fødekæden mod os.

Genanvendelse af polyolefiner er ikke så ligetil, som man kunne ønske sig på grund af problemer med indsamling og rengøring. Ilt og varme forårsager kædeskader under oparbejdning, mens fødevarer og andre materialer forurener polyolefinen. 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. Hvad mere er, polyolefiner kombineres ofte med andre materialer i flerlagsemballage; mens disse flerlagskonstruktioner fungerer godt, de er umulige at genbruge.

Polymerer bliver nogle gange kritiseret for at blive fremstillet af stadigt mere sparsomt olie og naturgas. Imidlertid, fraktionen af ​​enten naturgas eller petroleum, der anvendes til at fremstille polymerer, er meget lav; mindre end 5 procent af enten olie eller naturgas, der produceres hvert år, bruges til at producere plast. Yderligere, ethylen kan fremstilles af sukkerrørsethanol, som det gøres kommercielt af Braskem i Brasilien.

Hvordan plastik bruges

Afhængigt af regionen, emballage bruger 35 til 45 procent af den syntetiske polymer, der produceres i alt, hvor polyolefinerne dominerer. polyethylenterephthalat, en polyester, dominerer markedet for drikkevareflasker og tekstilfibre.

Byggeri og konstruktion bruger yderligere 20 procent 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 i høj grad modstå de skadelige virkninger af klor i vand. Desværre, kloratomerne, der giver PVC denne fordel, gør det meget vanskeligt at genbruge - det meste kasseres ved slutningen af ​​deres levetid.

polyurethaner, en hel familie af beslægtede polymerer, anvendes i vid udstrækning i skumisolering til boliger og apparater, samt i arkitektoniske belægninger.

Bilindustrien bruger stigende mængder termoplast, primært for at reducere vægten og dermed opnå højere standarder for brændstofeffektivitet. Den Europæiske Union anslår, at 16 procent af vægten af ​​en gennemsnitlig bil er plastikkomponenter, især for indvendige dele og komponenter.

Der bruges mere end 70 millioner tons termoplast om året i tekstiler, mest tøj og tæpper. Mere end 90 procent af syntetiske fibre, hovedsageligt 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 i tilfældet med emballage, tekstiler genanvendes normalt ikke. Den gennemsnitlige amerikanske borger genererer over 90 pund tekstilaffald hvert år. Ifølge Greenpeace, den gennemsnitlige person i 2016 købte 60 procent mere tøj hvert år, end den gennemsnitlige person gjorde 15 år tidligere, og holder tøjet i kortere tid.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.