إنتاج ملايين الأطنان من المنتجات البلاستيكية كل عام ، مصدر الصورة: بيرت كوفمان / ويكيميديا ، CC BY
منذ الحرب العالمية الثانية وما قبلها ، أصبحت صناعة البوليمر التجارية - الجزيئات الاصطناعية الطويلة السلسلة - "البلاستيك" هي تسمية خاطئة شائعة - نمت بسرعة. في عام 2015 ، تم إنتاج أكثر من 320 مليون طن من البوليمرات في جميع أنحاء العالم ، باستثناء الألياف..
في السنوات الخمس الماضية ، لم يفكر مصممو منتجات البوليمر في البداية في ما يحدث بعد انتهاء العمر الإنتاجي ، لكن هذا الوضع بدأ يتغير وسيحصل على مزيد من الاهتمام في السنوات القليلة القادمة.
صناعة البلاستيك
'البلاستيك' وقد وصفت بوليمر المضلل. وهي عادة ما تفعل جزيئات سلسلة طويلة من النفط أو الغاز، كل سلسلة وجود المئات أو الآلاف من الروابط. ينقل جزيئات طويلة سلسلة قد لا تتطابق مع قصيرة الخصائص الفيزيائية الهامة مثل القوة والمتانة.
'البلاستيك' هو في الواقع "لدن" شكل مختصر، ويصف مصطلح المواد البوليمرية قد تكون على شكل باستخدام الحرارة والتجديد.
صناعة البوليمر الحديثة في الواقع أسسها والاس كاروس في 1930s وقد أدت دراسته الشاقة لبيوليميد إلى تسويق النايلون ، حيث أجبر نقص الحرير في أوقات الحرب النساء على البحث عن مواد أخرى لتصنيع جوارب.
عندما أصبحت المواد الأخرى نادرة خلال الحرب العالمية الثانية ، بحث الباحثون عن البوليمرات الاصطناعية لملء الفراغ ، على سبيل المثال ، أدى غزو اليابان لجنوب شرق آسيا إلى قطع إمدادات المطاط الطبيعي لإطارات السيارات ، مما أدى إلى وجود بوليمر صناعي. يظهر بديل.
CC-BY-ND المصدر: بلاستيك أوروبا
وقد أدت الاختراقات في الكيمياء إلى زيادة تطوير البوليمرات الاصطناعية ، بما في ذلك البولي بروبيلين والبولي إيثيلين عالي الكثافة ، والتي تستخدم الآن على نطاق واسع ، وقد تم اكتشاف بعض البوليمرات عن طريق الصدفة ، مثل التفلون.
في النهاية ، يشكل الجمع بين الطلب والتقدم العلمي والاكتشاف العرضي مجموعة كاملة من منتجات البوليمر التي يمكنك الآن التعرف عليها بسهولة على أنها "بلاستيكية" يتم تسويق هذه البوليمرات بسرعة لأنها تسعى إلى تقليل وزن منتجاتها وتوفير بدائل غير مكلفة للمواد الطبيعية مثل السليلوز أو القطن.
نوع البلاستيك
البوليمرات الاصطناعية المنتجة عالميا هي أساسا Polyolefin - البولي إيثيلين والبولي بروبلين.
هناك نوعان من البولي اثيلين: "كثافة عالية" و "منخفض الكثافة" على مقياس جزيئي ، يبدو HDPE مثل مشط مع أسنان قصيرة متباعدة بانتظام ، وعلى النقيض من ذلك ، تبدو النسخة منخفضة الكثافة مثل مشط ذو أسنان طويلة مع تباعد غير منتظم. عندما ينظر إليها من ارتفاع ، فإنها تشبه النهر وروافده قليلاً ، على الرغم من كونها كلها من البولي إيثيلين ، فإن الفرق في الشكل يجعل هذه المواد تتصرف بشكل مختلف عندما يتم تشكيلها في أفلام أو منتجات أخرى.
CC-BY-ND المصدر: التقدم العلمي (2017)
هناك عدة أسباب لمزايا البولي أوليفينات. أولاً ، يمكن إنتاجها باستخدام غاز طبيعي غير مكلف نسبيًا ، وثانيًا ، أنها أخف البوليمرات الاصطناعية المنتجة على نطاق واسع ، وكثافتها منخفضة جدًا لدرجة أنها يمكن أن تطفو ، ثالثًا ، يمكن للبولي أوليفينات تحمل الماء والهواء ، الشحم ، تلف المنظفات - جميع المشاكل التي قد تواجهها هذه البوليمرات عند استخدامها. وأخيرا ، يتم تشكيلها بسهولة في المنتجات ، لكنها قوية بما فيه الكفاية بحيث لا تتشوه الصناديق المصنوعة منها في شاحنات النقل التي تتعرض لأشعة الشمس طوال اليوم.
ومع ذلك ، فإن هذه المواد لها عيوب خطيرة ، حيث أن معدل تحللها بطيء جدًا ، مما يعني أن البولي أوليفينات موجودة في البيئة الطبيعية منذ عقود إلى قرون ، وفي الوقت نفسه ، تآكل الموجات والرياح آليًا ، الجزيئات الدقيقة التي يمكن ابتلاعها من قبل الأسماك والحيوانات ، هذه الجسيمات تتحرك نحونا على طول السلسلة الغذائية.
بسبب مشاكل التجميع والتنظيف ، فإن إعادة تصنيع البولي أوليفينات ليست بسيطة كما يتوقع المرء.عند إعادة المعالجة ، يمكن للأكسجين والحرارة أن تسبب تلفًا طويل السلسلة ، في حين أن المواد الغذائية والمواد الأخرى يمكن أن تلوث البولى أوليفينات. تعزز درجات البولي أوليفينات القوة والمتانة ، ولكن لا يمكن خلطها دائمًا مع درجات أخرى أثناء إعادة التدوير ، والأهم من ذلك ، أن البولي أوليفينات يتم دمجها مع مواد أخرى في عبوات متعددة الطبقات ؛ على الرغم من أن هذه التراكيب متعددة الطبقات تعمل بشكل جيد ، إلا أنها غير قابلة لإعادة التدوير.
بسبب النقص المتزايد في النفط والغاز الطبيعي ، تم انتقاد إنتاج البوليمرات ، ومع ذلك ، فإن نسبة الغاز الطبيعي أو البترول المستخدم في إنتاج البوليمرات منخفضة للغاية ؛ ويستخدم أقل من 5٪ من النفط أو الغاز الطبيعي الذي يتم إنتاجه كل عام لإنتاج البلاستيك. يمكن استخراج الإيثيلين من إيثانول قصب السكر ، تمامًا كما يفعل Braskem البرازيلي بشكل تجاري.
CC-BY-ND المصدر: اتحاد البلاستيك البريطانية
كيفية استخدام البلاستيك
اعتمادا على وظيفة ، الحزمة تبلغ الكمية الإجمالية من البوليمر المستهلك 35٪ إلى 45٪ من إجمالي كمية البوليمر الاصطناعي. 2. البولي ايثيلين تيريفثاليت يسيطر على السوق لزجاجات المشروبات والألياف النسيجية.
تستهلك المنازل والمباني المدنية 20٪ من إجمالي البوليمر المنتج ، حيث تسود الأنابيب البلاستيكية تكون الأنابيب البلاستيكية خفيفة الوزن ، ويمكن لصقها دون لحام أو لحام ، وهي مقاومة للغاية للتأثيرات الضارة للكلور في الماء ، ولكن لسوء الحظ ، فإن ذرات الكلور التي تعطي هذه الميزة لـ PVC تجعل إعادة التدوير صعبة للغاية - كبيرة يتم تجاهل معظم في نهاية عمرها المفيد.
البولي يوريثين هو مجموعة كاملة من البوليمرات ذات الصلة ، وتستخدم على نطاق واسع في مواد العزل الرغوية والطلاء المعمارية للأجهزة المنزلية والكهربائية.
تستخدم صناعة السيارات المزيد والمزيد من اللدائن الحرارية ، وذلك أساسا لتقليل الوزن ، وبالتالي تحقيق أعلى معايير كفاءة الوقود ، ويقدر الاتحاد الأوروبي ذلك 16 ٪ من وزن السيارات العادية هي قطع بلاستيكية ، والأهم من ذلك ، الأجزاء والمكونات الداخلية.
CC-BY-ND المصدر: التقدم العلمي (2017)
7000 مليون طن من اللدائن الحرارية المستخدمة في المنسوجات في كل عام، وذلك أساسا الملابس والسجاد أكثر من تسعة من الألياف الاصطناعية (أساسا البولي إثيلين تيريفثالات) يتم إنتاجها في آسيا. ألياف صناعية في الملابس والنمو على حساب القطن والصوف والألياف الطبيعية الأخرى على حساب هذه الألياف التي يحتاجونها لإنتاج كميات كبيرة من الأراضي الزراعية نظرا لمتطلبات خاصة لأداء مثل الشد، فتل الرطوبة والتهوية مثل الملابس الاصطناعية والصناعات السجاد شهدت نموا كبيرا.
كما هو الحال مع السلع المعلبة والمنسوجات عادة لا يعاد تدويرها. وينتج المواطن العادي الأمريكي أكثر من 90 رطلا من النفايات الغزل والنسيج في كل عام. ووفقا لبيانات منظمة السلام الأخضر، في عام 2016 ، يشتري الشخص العادي ملابس بنسبة 60٪ سنوياً أكثر من الأشخاص العاديين قبل 15 عاماً ، ويتم الاحتفاظ بالملابس لفترة زمنية أقصر..