Od svých raných počátků během druhé světové války a po ní se komerční průmysl polymerů – syntetických molekul s dlouhým řetězcem, jejichž „plasty“ jsou běžným nesprávným pojmem – rychle rozrostl.V roce 2015 bylo po celém světě vyrobeno více než 320 milionů tun polymerů, s výjimkou vláken.
[Graf: The Conversation] Až do posledních pěti let návrháři polymerových produktů obvykle neuvažovali o tom, co se stane po skončení původní životnosti jejich produktu.To se začíná měnit a v nadcházejících letech bude vyžadovat zvýšenou pozornost.
PRŮMYSL PLASTŮ
„Plast“ se stal poněkud zavádějícím způsobem popisu polymerů.Obvykle se získávají z ropy nebo zemního plynu a jsou to molekuly s dlouhým řetězcem se stovkami až tisíci článků v každém řetězci.Dlouhé řetězce přenášejí důležité fyzikální vlastnosti, jako je pevnost a houževnatost, kterým se krátké molekuly prostě nemohou rovnat.
„Plast“ je ve skutečnosti zkrácená forma „termoplastu“, což je termín, který popisuje polymerní materiály, které lze tvarovat a přetvářet pomocí tepla.
Moderní průmysl polymerů účinně vytvořil Wallace Carothers ve společnosti DuPont ve 30. letech 20. století.Jeho pečlivá práce na polyamidech vedla ke komerčnímu využití nylonu, protože válečný nedostatek hedvábí donutil ženy hledat punčochy jinde.
Když se během druhé světové války staly vzácné jiné materiály, výzkumníci se poohlédli po syntetických polymerech, aby zaplnily mezery.Například dodávky přírodního kaučuku pro pneumatiky vozidel byly přerušeny japonským dobytím jihovýchodní Asie, což vedlo k ekvivalentu syntetického polymeru.
Průlomové objevy v chemii řízené zvědavostí vedly k dalšímu vývoji syntetických polymerů, včetně nyní široce používaného polypropylenu a vysokohustotního polyethylenu.Na některé polymery, jako je teflon, jsme narazili náhodou.
Nakonec kombinace potřeby, vědeckého pokroku a náhody vedla k celé řadě polymerů, které nyní můžete snadno rozpoznat jako „plasty“.Tyto polymery byly rychle komercializovány díky snaze snížit hmotnost produktů a poskytnout levné alternativy k přírodním materiálům, jako je celulóza nebo bavlna.
TYPY PLASTŮ
Ve výrobě syntetických polymerů celosvětově dominují polyolefiny – polyethylen a polypropylen.
Polyethylen se vyrábí ve dvou typech: „vysoká hustota“ a „nízká hustota“.V molekulárním měřítku vypadá vysokohustotní polyethylen jako hřeben s pravidelně rozmístěnými krátkými zuby.Verze s nízkou hustotou na druhé straně vypadá jako hřeben s nepravidelně rozmístěnými zuby náhodné délky – při pohledu z výšky trochu jako řeka a její přítoky.Ačkoli jsou oba polyethylenové, kvůli rozdílům ve tvaru se tyto materiály chovají odlišně, když jsou formovány do fólií nebo jiných produktů.
[Graf: Rozhovor]
Polyolefiny jsou dominantní z několika důvodů.Za prvé, mohou být vyrobeny za použití relativně levného zemního plynu.Za druhé, jsou to nejlehčí syntetické polymery vyráběné ve velkém měřítku;jejich hustota je tak nízká, že plavou.Za třetí, polyolefiny odolávají poškození vodou, vzduchem, mastnotou, čisticími rozpouštědly – tedy vším, s čím se mohou tyto polymery při používání setkat.A konečně, dají se snadno tvarovat do produktů a zároveň jsou dostatečně robustní, aby se obaly z nich vyrobené nedeformovaly v dodávce stojící celý den na slunci.
Tyto materiály však mají vážné nevýhody.Rozkládají se bolestně pomalu, což znamená, že polyolefiny přežijí v životním prostředí desítky až staletí.Mezitím je působení vln a větru mechanicky obrušuje a vytváří mikročástice, které mohou být pozřeny rybami a zvířaty a razí si cestu vzhůru potravním řetězcem směrem k nám.
Recyklace polyolefinů není tak jednoduchá, jak by si člověk přál, kvůli problémům se sběrem a čištěním.Kyslík a teplo způsobují poškození řetězce během přepracování, zatímco potraviny a další materiály kontaminují polyolefin.Neustálé pokroky v chemii vytvořily nové druhy polyolefinů se zvýšenou pevností a trvanlivostí, které se však během recyklace nemohou vždy smíchat s jinými druhy.Polyolefiny se navíc ve vícevrstvých obalech často kombinují s jinými materiály.I když tyto vícevrstvé konstrukce fungují dobře, nelze je recyklovat.
Polymery jsou někdy kritizovány za to, že jsou vyráběny ze stále vzácnější ropy a zemního plynu.Podíl zemního plynu nebo ropy používaných k výrobě polymerů je však velmi nízký;méně než 5 % ročně vyprodukované ropy nebo zemního plynu se spotřebuje na výrobu plastů.Ethylen lze dále vyrábět z etanolu cukrové třtiny, jak to komerčně provádí Braskem v Brazílii.
JAK SE PLAST POUŽÍVÁ
V závislosti na regionu spotřebuje obal celkem 35 % až 45 % vyrobeného syntetického polymeru, kde dominují polyolefiny.Polyethylentereftalát, polyester, dominuje na trhu nápojových lahví a textilních vláken.
Stavebnictví spotřebuje dalších 20 % celkových vyrobených polymerů, kde dominuje PVC potrubí a jeho chemické příbuzné.PVC trubky jsou lehké, lze je lepit spíše než pájet nebo svařovat a velmi odolávají škodlivým účinkům chlóru ve vodě.Atomy chloru, které propůjčují PVC tuto výhodu, bohužel velmi ztěžují recyklaci – většina se na konci životnosti vyhodí.
Polyuretany, celá rodina příbuzných polymerů, jsou široce používány v pěnové izolaci pro domácnosti a spotřebiče, stejně jako v architektonických nátěrech.
Automobilový průmysl používá stále větší množství termoplastů, především ke snížení hmotnosti, a tím k dosažení vyšších standardů palivové účinnosti.Evropská unie odhaduje, že 16 % hmotnosti průměrného automobilu tvoří plastové součástky, zejména vnitřní díly a komponenty.
Více než 70 milionů tun termoplastů ročně se spotřebuje v textilu, převážně oděvech a kobercích.Více než 90 % syntetických vláken, převážně polyethylentereftalátových, se vyrábí v Asii.Růst používání syntetických vláken v oděvech přišel na úkor přírodních vláken, jako je bavlna a vlna, která vyžadují značné množství zemědělské půdy k produkci.Průmysl syntetických vláken zaznamenal dramatický růst v oblasti oděvů a koberců díky zájmu o speciální vlastnosti, jako je streč, odvod vlhkosti a prodyšnost.
Stejně jako v případě obalů se textilie běžně nerecyklují.Průměrný občan USA ročně vyprodukuje přes 90 liber textilního odpadu.Podle Greenpeace si průměrný člověk v roce 2016 koupil každý rok o 60 % více kusů oblečení než průměrný člověk před 15 lety a oblečení si nechává kratší dobu.
Čas odeslání: Červenec-03-2023