การวิเคราะห์เชิงลึกของกรณีข้อมูลที่ควรอุตสาหกรรมพลาสติกไป?

ผลิตผลิตภัณฑ์พลาสติกหลายล้านตันทุกปีแหล่งรูปภาพ: Bert Kaufmann / Wikimedia, CC BY

จากสงครามโลกครั้งที่สองและในช่วงต้นอุตสาหกรรมโมเลกุลสังเคราะห์ในเชิงพาณิชย์ - โมเลกุลสังเคราะห์ระยะยาว - พลาสติกเป็นคำที่ใช้เรียกกันทั่วไป - เติบโตขึ้นอย่างรวดเร็ว ในปี 2015 มีการผลิตโพลิเมอร์มากกว่า 320 ล้านตันทั่วโลกโดยไม่รวมเส้นใย.

ในช่วงห้าปีที่ผ่านมานักออกแบบผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์ได้เริ่มมองไม่เห็นสิ่งที่เกิดขึ้นหลังจากสิ้นสุดอายุการใช้งาน แต่สถานการณ์นี้เริ่มเปลี่ยนแปลงไปและจะได้รับความสนใจมากขึ้นในอีก 2-3 ปีข้างหน้า

อุตสาหกรรมพลาสติก

พวกเขามักจะมาจากโมเลกุลโซ่ยาวของน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติที่มีการเชื่อมโยงหลายร้อยหรือหลายพันในแต่ละโซ่โซ่ยาวบอกว่าโมเลกุลสั้น ๆ ไม่สามารถจับคู่ได้ คุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญเช่นความแข็งแรงและความเหนียว

'พลาสติก' เป็นคำย่อของ 'thermoplastic' ซึ่งเป็นคำที่อธิบายถึงวัสดุพอลิเมอร์ซึ่งสามารถเปลี่ยนรูปร่างและเปลี่ยนรูปร่างใหม่ได้โดยใช้ความร้อน

อุตสาหกรรมพอลิเมอร์ที่ทันสมัยเป็นจริง ก่อตั้งขึ้นโดยวอลเลซ Karos ในช่วงทศวรรษที่ 1930 การศึกษาที่ลำบากของเขาเกี่ยวกับ polyamides ทำให้เกิดการค้าไนลอนเนื่องจากการขาดแคลนไหมในช่วงสงครามทำให้ผู้หญิงต้องหาวัสดุอื่น ๆ เพื่อทำให้ถุงน่อง

เมื่อวัสดุอื่น ๆ กลายเป็นที่ขาดแคลนในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองนักวิจัยพบว่าลิเมอร์สังเคราะห์เพื่อเติมช่องว่าง. ตัวอย่างเช่นพิชิตญี่ปุ่นเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ตัดอุปทานยางธรรมชาติสำหรับยางรถยนต์ส่งผลให้ลิเมอร์สังเคราะห์ ตัวเปลี่ยนจะปรากฏขึ้น

CC-BY-ND ที่มา: Plastics Europe

ความก้าวหน้าในด้านการเคมีของโพลิเมอร์สังเคราะห์เพื่อส่งเสริมการพัฒนาต่อไปรวมทั้งโพรพิลีนและเอทิลีนความหนาแน่นสูงในขณะนี้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย. ค้นพบโดยบังเอิญลิเมอร์บางอย่างเช่นเทฟลอน

ในท้ายที่สุด, การรวมกันของความต้องการความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และการค้นพบโดยบังเอิญทำให้เกิดผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์ที่สมบูรณ์แบบซึ่งขณะนี้คุณสามารถระบุได้อย่างง่ายดายว่าเป็น 'พลาสติก' โพลิเมอร์เหล่านี้ได้รับการจำหน่ายในเชิงพาณิชย์อย่างรวดเร็วเนื่องจากพวกเขาพยายามลดน้ำหนักของผลิตภัณฑ์ของตนและจัดหาทางเลือกที่ราคาไม่แพงสำหรับวัสดุธรรมชาติเช่นเซลลูโลสหรือฝ้าย

ประเภทพลาสติก

โพลิเมอร์สังเคราะห์ที่ผลิตทั่วโลกเป็นส่วนใหญ่ Polyolefin - โพลีเอทิลีนและโพลีโพรพิลีน.

polyethylene มี 2 ประเภทคือ 'ความหนาแน่นสูง' และ 'ความหนาแน่นต่ำ' ในระดับโมเลกุล HDPE ดูเหมือนจะเป็นหวีที่มีฟันสั้นที่ห่างกันเป็นระยะ ๆ ในทางตรงกันข้ามรูปแบบความหนาแน่นต่ำมีลักษณะเหมือนหวียาวที่มีระยะห่างไม่เท่ากัน เมื่อมองจากที่สูงจะเป็นเหมือนแม่น้ำและลำน้ำสาขาถึงแม้ว่าจะเป็นโพลิเอทิลีน แต่ความแตกต่างของรูปร่างทำให้วัสดุเหล่านี้มีพฤติกรรมแตกต่างไปเมื่อถูกปั้นเป็นฟิล์มหรือผลิตภัณฑ์อื่น ๆ

CC-BY-ND ที่มา: ความคืบหน้าทางวิทยาศาสตร์ (2017)

มีหลายเหตุผลที่ทำให้ข้อดีของโพลีโอเลฟินส์ ประการแรกพวกเขาสามารถผลิตโดยใช้ก๊าซธรรมชาติราคาไม่แพงประการที่สองพวกเขาเป็นโพลิเมอร์สังเคราะห์ที่เบาที่สุดที่ผลิตในขนาดใหญ่ความหนาแน่นของพวกเขาจึงต่ำที่พวกเขาสามารถลอยประการที่สาม polyolefins สามารถทนต่อน้ำ, จาระบีความเสียหายของผงซักฟอก - ปัญหาทั้งหมดที่โพลิเมอร์เหล่านี้อาจพบเมื่อใช้ ในที่สุดพวกเขาจะขึ้นรูปได้ง่ายในผลิตภัณฑ์ แต่แข็งแรงพอที่ลังที่ทำจากพวกเขาจะไม่พิการในรถบรรทุกขนส่งที่สัมผัสกับแสงแดดตลอดทั้งวัน

แต่วัสดุเหล่านี้มีข้อบกพร่องร้ายแรงอัตราการย่อยสลายของพวกเขาช้ามากซึ่งหมายความว่า polyolefins มีอยู่ในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติมานานหลายทศวรรษหลายศตวรรษในขณะเดียวกันคลื่นและการสึกหรอของลมสวมใส่พวกเขาส่งผลให้ อนุภาคที่สามารถกลืนกินได้โดยปลาและสัตว์อนุภาคเหล่านี้เคลื่อนไปยังเราตามห่วงโซ่อาหาร

เนื่องจากปัญหาการเก็บรวบรวมและการทำความสะอาด, การรีไซเคิล polyolefin ไม่เป็นง่ายๆเป็นหนึ่งอาจต้องการ. ในขั้นตอนต่อไปออกซิเจนและความร้อนที่สามารถทำให้เกิดความเสียหายโซ่ยาวในขณะที่อาหารและสารอื่น ๆ สามารถปนเปื้อน polyolefin. ความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของสารเคมีที่สร้างขึ้นใหม่ โพลิเกรดการเสริมสร้างความแข็งแรงและทนทาน แต่ในกระบวนการกู้คืนพวกเขาไม่สามารถได้รับการผสมกับเกรดอื่น ๆ ที่สำคัญกว่าโพลิจะรวมกันโดยทั่วไปกับวัสดุอื่น ๆ ในโครงสร้างหลายของแพคเกจ .; ขณะที่เหล่านี้โครงสร้างหลายทำงานได้ดี แต่พวกเขาก็ไม่สามารถนำมารีไซเคิลได้

เนื่องจากการขาดแคลนน้ำมันและก๊าซธรรมชาติที่เพิ่มมากขึ้นการผลิตโพลิเมอร์จึงถูกวิพากษ์วิจารณ์อย่างไรก็ตามสัดส่วนของก๊าซธรรมชาติหรือปิโตรเลียมที่ใช้ในการผลิตพอลิเมอร์อยู่ในระดับต่ำมากน้อยกว่า 5% ของน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติที่ผลิตในแต่ละปีในการผลิตพลาสติก เอทิลีนสามารถสกัดได้จากเอธานอลอ้อยเช่นเดียวกับ Braskem ของบราซิลกำลังทำในเชิงพาณิชย์

CC-BY-ND ที่มา: สหพันธ์พลาสติกของประเทศอังกฤษ

วิธีการใช้พลาสติก

ขึ้นอยู่กับฟังก์ชั่นแพคเกจ ปริมาณของพอลิเมอร์ที่บริโภคเป็น 35% ถึง 45% ของจำนวนเงินทั้งหมดของพอลิเมอร์สังเคราะห์ 2. Polyethylene terephthalate มีส่วนแบ่งตลาดสำหรับขวดเครื่องดื่มและเส้นใยสิ่งทอ

อาคารบ้านเรือนและอาคารเรือนใช้สัดส่วน 20% ของพอลิเมอร์รวมที่ผลิตโดยมีท่อพีวีซีเป็นส่วนใหญ่ ท่อพีวีซีมีน้ำหนักเบาสามารถติดกาวได้โดยไม่ใช้บัดกรีหรือประสานและทนต่อความเสียหายของคลอรีนในน้ำได้มาก แต่น่าเสียดายที่อะตอมของคลอรีนที่ให้ประโยชน์กับ PVC ทำให้การรีไซเคิลเป็นไปได้ยากมาก ส่วนใหญ่จะถูกทิ้งในตอนท้ายของชีวิตที่มีประโยชน์

โพลียูรีเทนเป็นกลุ่มโพลิเมอร์ที่เกี่ยวข้องอย่างครบถ้วนใช้กันอย่างแพร่หลายในวัสดุฉนวนโฟมและเคลือบสถาปัตยกรรมสำหรับใช้ในครัวเรือนและเครื่องใช้ไฟฟ้า

อุตสาหกรรมยานยนต์ใช้พลาสติกเทอร์โมพลาสติกมากขึ้นเพื่อลดน้ำหนักและทำให้ได้มาตรฐานประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงที่สูงขึ้น EU ประเมินว่า 16% ของน้ำหนักของรถยนต์ทั่วไปเป็นชิ้นส่วนพลาสติกและที่สำคัญที่สุดคือชิ้นส่วนภายในและส่วนประกอบ.

CC-BY-ND ที่มา: ความคืบหน้าทางวิทยาศาสตร์ (2017)

มีการใช้เทอร์โมพลาสติกมากกว่า 70 ล้านตันต่อปีสำหรับสิ่งทอเสื้อผ้าส่วนใหญ่และพรม มากกว่า 90% ของเส้นใยสังเคราะห์ (polyterephthalate ส่วนใหญ่) ผลิตในเอเชียการเจริญเติบโตของเส้นใยสังเคราะห์ในเสื้อผ้าเป็นค่าใช้จ่ายของเส้นใยธรรมชาติเช่นผ้าฝ้ายและขนสัตว์ซึ่งต้องใช้พื้นที่เพาะปลูกจำนวนมากที่จะผลิต เนื่องจากความต้องการด้านสมรรถนะพิเศษเช่นการยืดหย่าความชื้นและความสามารถในการระบายอากาศผ้าทอและพรมของอุตสาหกรรมสิ่งทอสังเคราะห์ได้รับการเติบโตอย่างมาก

เช่นเดียวกับการบรรจุหีบห่อสิ่งทอมักไม่ถูกนำกลับมาใช้ใหม่พลเมืองสหรัฐสามัญผลิตเศษสิ่งทอมากกว่า 90 ปอนด์ต่อปีตามกรีนพีซ, ในปี 2016 คนโดยเฉลี่ยซื้อเสื้อผ้าเพิ่มขึ้น 60% ต่อปีกว่าคนธรรมดาเมื่อ 15 ปีก่อนและเสื้อผ้าถูกเก็บไว้เป็นระยะเวลาสั้น ๆ.