Plastický - Plastic

Předměty pro domácnost z různých druhů plastů

Plasty jsou širokou škálou syntetických nebo polosyntetických materiálů, které používají polymery jako hlavní složku. Jejich plasticita umožňuje lisování , vytlačování nebo lisování plastů do pevných předmětů různých tvarů. Tato přizpůsobivost a široká škála dalších vlastností, jako je lehkost, odolnost, pružnost a nenákladná výroba, vedly k jejímu širokému použití. Plasty se obvykle vyrábějí prostřednictvím průmyslových systémů člověka. Většina moderních plastů pochází z chemikálií na bázi fosilních paliv, jako je zemní plyn nebo ropa ; avšak nedávné průmyslové metody používají varianty vyrobené z obnovitelných materiálů, jako jsou deriváty kukuřice nebo bavlny .

Ve vyspělých ekonomikách se asi třetina plastu používá v obalech a zhruba totéž v budovách v aplikacích, jako jsou potrubí , instalatérské práce nebo vinylové obklady . Mezi další použití patří automobily (až 20% plastů), nábytek a hračky. V rozvojovém světě se aplikace plastů mohou lišit; 42% indické spotřeby se používá na obaly. V lékařské oblasti jsou polymerní implantáty a další zdravotnická zařízení alespoň částečně odvozeny z plastu. Na celém světě se ročně vyrobí asi 50 kg plastu na osobu, přičemž produkce se každých deset let zdvojnásobí.

Prvním plně syntetickým plastem na světě byl Bakelit , vynalezený v New Yorku v roce 1907 Leo Baekelandem , který vytvořil termín „plasty“. Dnes se vyrábí desítky různých typů plastů, jako je polyetylen , který je široce používán v balení výrobků , a polyvinylchlorid , používaný ve stavebnictví a potrubí kvůli své pevnosti a trvanlivosti. Mnoho chemiků přispělo k vědě o materiálech z plastů, včetně laureáta Nobelovy ceny Hermanna Staudingera , který byl nazýván „otcem polymerní chemie “ a Herman Mark , známý jako „otec fyziky polymerů “.

Úspěch a dominance plastů počínaje počátkem 20. století způsobila rozsáhlé problémy životního prostředí kvůli jejich pomalé rychlosti rozkladu v přírodních ekosystémech. Ke konci 20. století plastový průmysl podporoval recyklaci , aby zmírnil obavy o životní prostředí a pokračoval ve výrobě panenského plastu. Hlavní společnosti vyrábějící plasty v té době pochybovaly o ekonomické životaschopnosti recyklace, a to se odráží v současném sběru plastů. Sběr a recyklace plastů je do značné míry neúčinné kvůli selháním současných rozhodovacích mechanismů, které vedly ke složitosti a množství čištění a třídění plastů spotřebitelů příliš vysokých pro současné metody. Většina vyrobeného plastu nebyla znovu použita, buď byla zachycena na skládkách, nebo přetrvávala v životním prostředí jako znečištění plasty . Znečištění plasty lze nalézt ve všech hlavních vodních útvarech světa, například ve všech světových oceánech vytvářejí skvrny a kontaminují suchozemské ekosystémy.

Etymologie

Slovo plast pochází z řeckého πλαστικός ( plastikos ), což znamená „tvarovatelný nebo tvarovatelný “, a zase z πλαστός ( plastos ), což znamená „lisovaný“. Jako podstatné jméno se slovo nejčastěji vztahuje na pevné produkty petrochemické výroby.

Podstatné jméno plasticita zde konkrétně odkazuje na deformovatelnost materiálů používaných při výrobě plastů. Plasticita umožňuje tvarování, vytlačování nebo lisování do různých tvarů: filmů, vláken, desek, trubek, lahví a krabic, mezi mnoha dalšími. Plasticita má také technickou definici ve vědě o materiálech mimo rozsah tohoto článku odkazující na nevratnou změnu ve formě pevných látek.

Struktura

Většina plastů obsahuje organické polymery. Drtivá většina těchto polymerů je tvořena řetězci atomů uhlíku, s připojením atomů kyslíku, dusíku nebo síry nebo bez nich. Tyto řetězce obsahují mnoho opakujících se jednotek vytvořených z monomerů . Každý polymerní řetězec se skládá z několika tisíc opakujících se jednotek. Páteř je část řetězu, který je na hlavní cestu , spojující dohromady velký počet opakujících se jednotek. Pro přizpůsobení vlastností plastu visí z této páteře různé molekulární skupiny zvané postranní řetězce ; obvykle jsou zavěšeny na monomery, než jsou monomery samotné spojeny dohromady a vytvoří polymerní řetězec. Struktura těchto postranních řetězců ovlivňuje vlastnosti polymeru.

Vlastnosti a klasifikace

Plasty jsou obvykle klasifikovány podle chemické struktury páteře polymeru a postranních řetězců. Mezi důležité skupiny zařazené tímto způsobem patří akrylové , polyesterové , silikonové , polyuretanové a halogenované plasty . Plasty lze klasifikovat podle chemického postupu použitého při jejich syntéze, jako je kondenzace , polyadice a síťování . Mohou být také klasifikovány podle jejich fyzikálních vlastností, včetně tvrdosti , hustoty , pevnosti v tahu , tepelného odporu a teploty skelného přechodu . Plasty lze dále klasifikovat podle jejich odolnosti a reakcí na různé látky a procesy, jako je expozice organickým rozpouštědlům, oxidaci a ionizujícímu záření . Jiné klasifikace plastů jsou založeny na kvalitách relevantních pro výrobu nebo design výrobku pro konkrétní účel. Příklady zahrnují termoplasty , termosety , vodivé polymery , biologicky rozložitelné plasty , technické plasty a elastomery .

Termoplasty a termosetové polymery

Plastová rukojeť kuchyňského nádobí se teplem zdeformovala a částečně roztavila

Jednou z důležitých klasifikací plastů je míra, do jaké jsou chemické procesy používané k jejich výrobě reverzibilní či nikoli.

Termoplasty při zahřívání neprocházejí chemickými změnami ve svém složení, a proto je lze opakovaně tvarovat. Příklady zahrnují polyethylen (PE), polypropylen (PP), polystyren (PS) a polyvinylchlorid (PVC).

Termosety nebo termosetové polymery se mohou roztavit a získat tvar pouze jednou: poté, co ztuhnou, zůstávají pevné. Při opětovném zahřátí se termosety spíše rozkládají než tají. V procesu termosetu dochází k nevratné chemické reakci. Vulkanizace kaučuku je příklad tohoto procesu. Před zahříváním v přítomnosti síry je přírodní kaučuk ( polyisopren ) lepkavý, mírně tekutý materiál; po vulkanizaci je produkt suchý a tuhý.

Amorfní plasty a krystalické plasty

Mnoho plastů je zcela amorfních (bez vysoce uspořádané molekulární struktury), včetně termosetů, polystyrenu a methylmetakrylátu (PMMA). Krystalické plasty vykazují vzor pravidelněji rozmístěných atomů, jako je polyetylen s vysokou hustotou (HDPE), polybutylen tereftalát (PBT) a polyetheretherketon (PEEK). Některé plasty jsou však v molekulární struktuře částečně amorfní a částečně krystalické, což jim dává jak bod tání, tak jeden nebo více skleněných přechodů (teplota, nad kterou se podstatně zvyšuje rozsah lokalizované molekulární flexibility). Mezi tyto takzvané polokrystalické plasty patří polyethylen, polypropylen, polyvinylchlorid, polyamidy (silonky), polyestery a některé polyuretany.

Vodivé polymery

Jiskrově vodivé polymery (ICP) jsou organické polymery, které vedou elektrický proud. Přestože bylo v polyacetylenu orientovaném na roztažnost dosaženo vodivosti až 80 kS/cm , nepřibližuje se to k vodivosti většiny kovů. Například měď má vodivost několik set kS/cm.

Biologicky rozložitelné plasty a bioplasty

Biologicky rozložitelné plasty

Biologicky rozložitelné plasty jsou plasty, které se degradují (rozpadají) při vystavení slunečnímu záření nebo ultrafialovému záření ; voda nebo vlhkost; bakterie; enzymy; nebo oděru větru. Útok hmyzem, jako jsou voskovci a mouční červi, lze také považovat za formy biodegradace. Aerobní degradace vyžaduje, aby byl plast vystaven povrchu, zatímco anaerobní degradace by byla účinná v systémech skládkování nebo kompostování. Některé společnosti vyrábějí biologicky rozložitelné přísady ke zlepšení biologického rozkladu. Ačkoli lze jako plnivo přidat škrobový prášek, aby se některé plasty snáze rozkládaly, nevede takové zpracování k úplnému rozpadu. Někteří vědci mají geneticky upravené bakterie, které syntetizují zcela biologicky rozložitelné plasty, jako je polyhydroxybutyrát (PHB); ty jsou však od roku 2021 relativně nákladné.

Bioplasty

Zatímco většina plastů je vyráběna z petrochemie, bioplasty jsou vyrobeny převážně z obnovitelných rostlinných materiálů, jako je celulóza a škrob. Vzhledem k omezeným limitům zásob fosilních paliv a rostoucím hladinám skleníkových plynů způsobeným především spalováním těchto paliv je rozvoj bioplastů rostoucí oblastí. Celosvětová výrobní kapacita pro biologické plasty se odhaduje na 327 000 tun ročně. Naproti tomu celosvětová produkce polyethylenu (PE) a polypropylenu (PP), předních světových polyolefinů odvozených z petrochemie, byla v roce 2015 odhadována na více než 150 milionů tun.

Plastikářský průmysl

Plastový průmysl zahrnuje celosvětovou výrobu, míchání , konverzi a prodej plastových výrobků. Přestože Blízký východ a Rusko produkují většinu požadovaných petrochemických surovin; výroba plastů se soustřeďuje na globální východ a západ. Plastový průmysl zahrnuje velké množství společností a lze jej rozdělit do několika sektorů:

Výroba

Od zrodu plastového průmyslu v padesátých letech se celosvětová produkce enormně zvyšuje a v roce 2015 dosáhla přibližně 381 milionů metrických tun (bez přísad). Celkové množství vyrobeného plastu v té době se odhaduje na 8,3 miliardy tun.

Polypropylenové rostliny
Závod na výrobu polypropylenu SOCAR Polymer v Sumgayitu v Ázerbájdžánu
Závod na výrobu polypropylenu SOCAR Polymer v Sumgayitu v Ázerbájdžánu
Roční celosvětová produkce plastů 1950–2015. Svislé čáry označují recesi v letech 1973–1975 a finanční krizi v letech 2007–2008, která způsobila krátké snížení výroby plastů.

Plasty se vyrábějí v chemických závodech polymerací jejich výchozích materiálů ( monomerů ); které jsou téměř vždy petrochemické povahy. Taková zařízení jsou obvykle velká a jsou vizuálně podobná ropným rafinériím , v nichž prochází rozlehlé potrubí. Velká velikost těchto rostlin jim umožňuje využívat úspory z rozsahu . Navzdory tomu není plastová výroba nijak zvlášť monopolizovaná, přičemž přibližně 100 společností představuje 90% celosvětové produkce. To zahrnuje směs soukromých a státních podniků. Zhruba polovina veškeré produkce probíhá ve východní Asii, přičemž největším producentem je Čína. Mezi významné mezinárodní výrobce patří:

Globální výroba plastů (2020)
Kraj Globální produkce
nafta 19%
Evropa 16%
Latinská Amerika 4%
Střední východ a Afrika 7%
CIS 3%
Čína 31%
Japonsko 3%
Zbytek Asie 17%

Složení

Schéma směšování plastů pro materiál tepelně měkký

Plast se neprodává jako čistý, nefalšovaný materiál, ale místo toho se mísí s různými dalšími chemikáliemi a materiály, které jsou souhrnně označovány jako aditiva. Ty se během přidá směšovacího stupně a zahrnují látky, jako jsou stabilizátory , změkčovadla a barviva , které jsou určeny pro zlepšení životnost, zpracovatelnost nebo estetický vzhled konečného bodu. V některých případech to může zahrnovat smíchání různých typů plastů dohromady za vzniku polymerní směsi , jako je polystyren s vysokým rázem . Velké společnosti mohou před výrobou provádět vlastní míchání, ale někteří výrobci to mohou nechat provést třetí stranou. Společnosti, které se specializují na tuto práci, jsou známé jako Compounders.

Složení termosetového plastu je relativně jednoduché; protože zůstává tekutý, dokud není vytvrzen do konečné podoby. U tepelně měkkých materiálů je nutné plast roztavit, což zahrnuje zahřátí na libovolné místo mezi 150–320 ° C (300–610 ° F). Roztavený plast je viskózní a vykazuje laminární proudění , což vede ke špatnému míchání. Míchání se proto provádí pomocí vytlačovacího zařízení, které je schopné dodávat potřebné teplo a míchat za vzniku řádně dispergovaného produktu.

Koncentrace aditiv jsou obvykle poměrně nízké, ale k vytvoření produktů Masterbatch lze přidat vysoké úrovně . Aditiva v nich jsou koncentrována, ale stále řádně dispergována v hostitelské pryskyřici. Granule předsměsi mohou být smíchány s levnějším hromadným polymerem a během zpracování uvolní jejich přísady za vzniku homogenního konečného produktu. To může být levnější než práce s plně složeným materiálem.

Převádění

Krátké video o vstřikování (9 min 37 s)
Viz popisek
Vyfukování plastových lahví na nápoje

Společností než vyrábějí hotové výrobky jsou známy jako konvertory (někdy procesory). Převážná většina plastů vyráběných na celém světě je tepelně měkká a musí být zahřátá až do roztavení, aby mohla být formována. Existují různé druhy vytlačovacích zařízení, která pak mohou zformovat plast do téměř jakéhokoli tvaru.

U termosetových materiálů je postup mírně odlišný, protože plasty jsou zpočátku kapalné a musí být vytvrzeny, aby poskytly pevné produkty, ale velká část zařízení je v zásadě podobná.

Druhy plastů

Komoditní plasty

Chemické struktury a použití některých běžných plastů

Přibližně 70% celosvětové produkce je soustředěno do šesti hlavních typů polymerů, takzvaných komoditních plastů . Na rozdíl od většiny ostatních plastů je lze často identifikovat podle jejich pryskyřičného identifikačního kódu (RIC):

Symbol pryskyřice Kód 01 PET.svg Polyethylentereftalát (PET nebo PETE)
Symbol Resin Code 02 PE-HD.svg Polyetylen s vysokou hustotou (HDPE nebo PE-HD)
Symbol Pryskyřice Kód 03 PVC.svg Polyvinylchlorid (PVC nebo V)
Symbol pryskyřice Kód 04 PE-LD.svg Polyetylen s nízkou hustotou (LDPE nebo PE-LD),
Symbol Pryskyřice Kód 05 PP.svg Polypropylen (PP)
Symbol Resin Code 06 PS.svg Polystyren (PS)

Polyuretanová (PUR) a PP&A vlákna jsou často také zahrnuta jako hlavní třídy komodit, i když jim obvykle chybí RIC, protože jde o chemicky docela rozmanité skupiny. Tyto materiály jsou levné, univerzální a snadno se s nimi pracuje, což z nich činí preferovanou volbu pro každodenní hromadnou výrobu předmětů. Jejich největší jediná aplikace je v obalech, přičemž v roce 2015 bylo takto použito přibližně 146 milionů tun, což odpovídá 36% celosvětové produkce. Kvůli jejich dominanci; mnohé z vlastností a problémů běžně spojených s plasty, jako je znečištění vyplývající z jejich špatné biologické rozložitelnosti , lze v konečném důsledku přičíst komoditním plastům.

Mimo komoditní plasty existuje obrovské množství plastů, z nichž mnohé mají výjimečné vlastnosti





Globální produkce plastů podle typu polymeru (2015)
Polymer Výroba (Mt) Procento všech plastů Polymerový typ Tepelný charakter
Polyetylen s nízkou hustotou (LDPE) 64 15,7% Polyolefin Termoplast
Polyetylen s vysokou hustotou (HDPE) 52 12,8% Polyolefin Termoplast
polypropylen (PP) 68 16,7% Polyolefin Termoplast
Polystyren (PS) 25 6,1% Nenasycený polyolefin Termoplast
Polyvinylchlorid (PVC) 38 9,3% Halogenováno Termoplast
Polyethylentereftalát (PET) 33 8,1% Kondenzace Termoplast
Polyuretan (PUR) 27 6,6% Kondenzace Termoset
PP&A vlákna 59 14,5% Kondenzace Termoplast
Všichni ostatní 16 3,9% Rozličný Liší se
Aditiva 25 6,1% - -
Celkový 407 100% - -

Technické plasty

Technické plasty se používají k výrobě robustnějších produktů, jako jsou automobilové díly, stavební a stavební materiály a některé části strojů. V některých případech se jedná o polymerní směs

iPhone 5c , smartphone s polykarbonátovým unibody pouzdrem
  • Polykarbonát (PC): kompaktní disky, brýle, štíty , bezpečnostní okna, semafory a čočky
  • Polykarbonát + akrylonitril -butadien -styren (PC + ABS): směs PC a ABS, která vytváří pevnější plast používaný v interiérových a exteriérových částech automobilů a v tělech mobilních telefonů
  • Polyethylen + akrylonitril-butadien-styren (PE + ABS): kluzká směs PE a ABS používaná v suchých ložiskách s nízkou zátěží
10metrová (33 stop) hluboká nádrž Monterey Bay Aquarium má akrylová okna o tloušťce až 33 centimetrů (13 palců), aby odolala tlaku vody
  • Polymethylmethakrylát (PMMA) ( akrylát ): kontaktní čočky (původní „tvrdé“ odrůdy), zasklení (v této formě je nejlépe známé pod různými obchodními názvy po celém světě; např. Perspex , Plexiglas a Oroglas), difuzory fluorescenčního světla a kryty zadních světel pro vozidla. Je také základem uměleckých a komerčních akrylových barev , když je suspendován ve vodě za použití jiných činidel.
  • Silikony (polysiloxany): žáruvzdorné pryskyřice používané hlavně jako tmely, ale také používané pro kuchyňské potřeby pro vysoké teploty a jako základní pryskyřice pro průmyslové barvy
  • Urea-formaldehyd (UF): jeden z aminoplastů používaných jako vícebarevná alternativa k fenolovým látkám: používá se jako lepidlo na dřevo (pro překližku, dřevotřísku, sololit) a pouzdra elektrických spínačů

Vysoce výkonné plasty

Vysoce výkonné plasty jsou obvykle drahé a jejich použití je omezeno na specializované aplikace, které využívají jejich vynikající vlastnosti.

  • Aramids : třída tepelně odolných a silných syntetických vláken používaných v leteckém a vojenském průmyslu, zahrnuje Kevlar a Nomex a Twaron .
  • Polyetheretherketone (PEEK): silný, chemicky a tepelně odolný termoplast; jeho biokompatibilita umožňuje použití v aplikacích lékařských implantátů a výliscích v kosmickém prostoru. Jedná se o jeden z nejdražších komerčních polymerů.
  • Polyetherimid (PEI) (Ultem): vysokoteplotní, chemicky stabilní polymer, který nekrystalizuje
  • Polyimid : vysokoteplotní plast používaný v materiálech, jako je páska Kapton
  • Polysulfon : vysokoteplotní tavitelná pryskyřice používaná v membránách, filtračních médiích, ponorných trubkách ohřívače vody a dalších vysokoteplotních aplikacích
  • Polytetrafluorethylen (PTFE) nebo teflon : tepelně odolné povlaky s nízkým třením používané na nepřilnavých površích pro pánve, instalatérské pásky a tobogány
  • Polyamid-imid (PAI): Vysoce výkonný technický plast, který se široce používá ve vysoce výkonných převodovkách, spínačích, převodovkách a dalších automobilových součástech a leteckých součástech.

Aplikace

Největší aplikací pro plasty jsou obalové materiály, ale používají se v celé řadě dalších odvětví, včetně: stavebnictví (potrubí, žlaby, dveře a okna), textilu ( roztažitelné látky , rouno ), spotřebního zboží (hračky, nádobí, zubní kartáčky), doprava (světlomety, nárazníky, panely karoserie , zpětná zrcátka ), elektronika (telefony, počítače, televize) a jako součásti strojů.



Reprezentativní polymery

Bakelit

První plast na bázi syntetického polymeru vynalezl v roce 1907 Leo Hendrik Baekeland , Američan belgického původu žijící ve státě New York. Hledal izolační šelak, který by pokryl dráty v elektromotorech a generátorech. Zjistil, že kombinací fenolu (C 6 H 5 OH) a formaldehydu (HCOH) vzniká lepkavá hmota a že materiál lze smíchat s dřevěnou moukou, azbestem nebo břidlicovým prachem za vzniku silných a ohnivzdorných „kompozitních“ materiálů. Nový materiál měl tendenci během syntézy pěnit, což vyžadovalo, aby Baekeland postavil tlakové nádoby, které vytlačí bubliny a poskytnou hladký, jednotný produkt. Bakelit, pojmenovaný pro sebe a patentovaný v roce 1909, byl původně používán pro elektrické a mechanické části; ve 20. letech 20. století se rozšířilo do obecného zboží a šperků. Bakelit, čistě syntetický materiál, byl také raný termosetový plast.

Nylon

Společnost DuPont Corporation zahájila v roce 1927 tajný vývojový projekt s názvem Fiber66 pod vedením harvardského chemika Wallace Carothers a ředitele chemického oddělení Elmera Keizera Boltona . Carothersova práce vedla k objevu syntetického nylonového vlákna, které bylo velmi pevné a pružné. První aplikace byla na štětiny zubních kartáčků. Carothers a jeho tým syntetizovali řadu různých polyamidů včetně polyamidu 6,6 a 4,6 a také polyesterů.

Nylon byl první komerčně úspěšný syntetický termoplastický polymer. První dámské nylonové punčochy (silonky) představila společnost DuPont na světové výstavě 1939 v New Yorku. Rafinace nylonu a vývoj průmyslových procesů pro jeho hromadnou výrobu trvalo 12 let a 27 milionů USD. V roce 1940 bylo prodáno 64 milionů párů silonů.

Když USA vstoupily do druhé světové války, kapacita, kterou vyvinula společnost DuPont na výrobu nylonů, se přesunula na výrobu obrovského počtu padáků pro letce a parašutisty. Poté, co válka skončila, společnost DuPont obnovila prodej nylonu veřejnosti a zapojila se do propagační kampaně z roku 1946, která vyvolala takzvané nylonové nepokoje .

Následně byly vyvinuty polyamidy 6, 10, 11 a 12 na základě monomerů, které jsou kruhovými sloučeninami, jako je kaprolaktam . Nylon 66 je materiál vyrobený kondenzační polymerací . Nylon různých typů zůstává důležitým plastem a ve své sypké formě je velmi odolný proti opotřebení, zvláště pokud je impregnován olejem. Používá se k výrobě ozubených kol, kluzných ložisek , sedel ventilů a těsnění; a kvůli dobré tepelné odolnosti, stále častěji pro aplikace v automobilové dopravě, stejně jako pro jiné mechanické součásti.

Poly (methylmetakrylát)

Poly (methylmethakrylát) (PMMA), také známý jako akrylové nebo akrylové sklo a také pod obchodními názvy Plexiglas, Acrylite, Lucite a Perspex, je transparentní termoplast často používaný ve formě desek jako lehká nebo odolná proti rozbití sklenka. PMMA lze také použít jako licí pryskyřici v barvách a nátěrech a má mnoho dalších použití.

Polystyren

Neplastovaný polystyren je tuhý, křehký a levný plast, který byl použit k výrobě plastikových modelářských souprav a podobných knoflíků. Je také základem pro některé z nejpopulárnějších „pěnových“ plastů pod názvem styrenová pěna nebo polystyren . Stejně jako většina ostatních pěnových plastů může být pěnový polystyren vyráběn ve formě „otevřené buňky“, ve které jsou pěnové bubliny propojeny, jako v absorpční houbě, a „uzavřené buňce“, ve které jsou všechny bubliny odlišné, jako malé balónky , jako u plynových pěnových izolačních a flotačních zařízení. Na konci padesátých let byl zaveden styren s vysokým rázem , který nebyl křehký. Najde mnoho současného využití jako podstata figurek hraček a novinek.

Polyvinyl chlorid

PVC se v kanalizačních potrubích používá ve velké míře díky své nízké ceně, chemické odolnosti a snadnému spojování

Polyvinylchlorid (PVC, běžně nazývaný „vinyl“) obsahuje atomy chloru. C-Cl vazby v páteři jsou hydrofobní a odolávají oxidaci (a hoření). PVC je tuhý, pevný, odolný vůči teplu a povětrnostním vlivům, díky čemuž je vhodný pro použití v instalatérských zařízeních , okapech, vlečkách, skříních pro počítače a další elektronice. PVC lze také změkčit chemickým zpracováním a v této formě se nyní používá pro smršťovací fólie , balení potravin a dešťové vybavení.

Všechny PVC polymery jsou degradovány teplem a světlem. Když se to stane, chlorovodík se uvolní do atmosféry a dojde k oxidaci sloučeniny. Protože se chlorovodík snadno spojuje s vodní párou ve vzduchu za vzniku kyseliny chlorovodíkové, polyvinylchlorid se nedoporučuje pro dlouhodobé archivní skladování stříbra, fotografického filmu nebo papíru ( výhodnější je mylar ).

Pryž

Přírodní kaučuk je elastomer (elastický uhlovodíkový polymer), který byl původně odvozen z latexu , mléčné koloidní suspenze nacházející se ve specializovaných nádobách v některých rostlinách. Je to užitečné přímo v této formě (první výskyt gumy v Evropě byl vskutku tkaninou nepromokavou s nevulkanizovaným latexem z Brazílie). V roce 1839 však Charles Goodyear vynalezl vulkanizovaný kaučuk: formu přírodního kaučuku zahřívaného sírou (a několika dalšími chemikáliemi), vytvářející příčné vazby mezi polymerními řetězci ( vulkanizace ), zlepšující pružnost a trvanlivost. V roce 1851 Nelson Goodyear přidal plniva do přírodních kaučukových materiálů za vzniku ebonitu .

Syntetická guma

První plně syntetický kaučuk byl syntetizován Sergejem Lebeděvem v roce 1910. Ve druhé světové válce způsobily blokády dodávek přírodního kaučuku z jihovýchodní Asie boom ve vývoji syntetického kaučuku, zejména styren-butadienového kaučuku . V roce 1941, roční výroba syntetického kaučuku v USA byl pouze 231 tun, které vzrostly na 840.000 tun v roce 1945. V prostoru závodu a jaderných zbraní závodu , Caltech výzkumníci experimentovali s použitím syntetických kaučuků na tuhé palivo pro rakety. Všechny velké vojenské rakety a rakety by nakonec používaly pevná paliva na bázi syntetického kaučuku a také by hrály významnou roli v civilním vesmírném úsilí.

Aditiva

Aditiva se skládají z různých organických nebo anorganických sloučenin, které se přimíchávají do plastů, aby se zlepšila funkčnost. Přidaná množství se mohou výrazně lišit; například až 70% hmotnosti PVC mohou být změkčovadla, zatímco pigmenty mohou představovat méně než 1%. Mnoho kontroverzí spojených s plasty se ve skutečnosti týká aditiv.

Mezi typické přísady patří:

Barviva

Plastická barviva jsou chemické sloučeniny používané k barvení plastů. Tyto sloučeniny přicházejí ve formě barviv a pigmentů . Typ barviva je vybrán na základě typu polymerní pryskyřice, kterou je třeba barvit. Barviva se obvykle používají s polykarbonáty , polystyrenem a akrylovými polymery . Pigmenty jsou vhodnější pro použití s polyolefiny .

Barvivo musí splňovat různá omezení, například sloučenina musí být chemicky kompatibilní se základní pryskyřicí, musí odpovídat barevnému standardu (viz např. International Color Consortium ), musí být chemicky stabilní , což v tomto případě znamená schopnost přežít napětí a teplota zpracování ( tepelná stabilita ) v procesu výroby a musí být dostatečně trvanlivé, aby odpovídaly délce životnosti výrobku.

Parametry sloučeniny se mění s požadovaným účinkem, což může zahrnovat konečný produkt, který je perleťový , kovový, fluorescenční , fosforeskující , termochromní nebo fotochromní .

Přesný chemický vzorec bude dále záviset na typu aplikace: obecné použití, předmět přicházející do styku s potravinami , hračka , balení podléhající CONEG atd.

Mezi různé způsoby dodávání barviv při lisování plastů patří předsměsi (koncentráty), metoda, při které se koncentrát rozděluje na pryskyřici, kostkové směsi („směsi soli a pepře“ - suché míchání), což jsou přírodní polymery, již nastříkané na přírodní polymery, povrch potahování a předbarvené pryskyřice, které zahrnují použití předbarvených materiálů ke zlevnění výroby.

Výplně a výztuhy

Přestože se tyto přísady zdají být podobné, slouží různým účelům. Plniva jsou inertní levné materiály přidávané do polymeru za účelem snížení nákladů a hmotnosti. Mezi příklady patří křída , škrob , celulóza , dřevitá mouka a oxid zinečnatý . Pro posílení polymeru proti mechanickému poškození lze přidat výztuhy. Mezi příklady patří přidání uhlíkových vláken za vzniku plastu vyztuženého vlákny .

Retardéry hoření

Zpomalovač hoření
Termín zpomalovače hoření zahrnuje různorodou skupinu chemikálií, které se přidávají do vyráběných materiálů, jako jsou plasty a textilie , a povrchových úprav a povlaků . Retardéry hoření se aktivují přítomností zdroje zapálení a jsou určeny k prevenci nebo zpomalení dalšího vývoje zážehu řadou různých fyzikálních a chemických metod. Mohou být přidány jako kopolymer během polymeračního procesu, nebo později přidány k polymeru při procesu lisování nebo vytlačování nebo (zejména pro textilie) aplikovány jako topická povrchová úprava. Minerální zpomalovače hoření jsou typicky aditivní, zatímco organohalogenové a organofosforové sloučeniny mohou být reaktivní nebo aditivní.

Změkčovadla

Změkčovadla se používají ke zlepšení flexibility a reologie plastů a jsou důležitá při výrobě fólií a kabelů. Hmotnostní jsou často nejhojnějšími aditivy, i když se to mezi polymery výrazně liší. Přibližně 80–90% celosvětové produkce se používá v PVC , které může samo sestávat až ze 70% hmotnostních změkčovadla. Celulózové plasty, jako je celofán , také používají značné množství změkčovadel. Pro srovnání, v polyethylentereftalátu (PET) je přítomen malý nebo žádný změkčovadlo . Ftaláty zůstávají nejběžnější třídou změkčovadel, a to navzdory obavám veřejnosti z jejich potenciálních účinků na zdraví jako endokrinních disruptorů .

Stabilizátory

Polymerní stabilizátory jsou důležité při tváření a odlévání roztaveného plastu, ale také prodlužují životnost polymerů potlačením degradace polymeru, která je důsledkem ultrafialového světla, oxidace a dalších sil. Typické stabilizátory tak absorbují UV světlo nebo fungují jako antioxidanty .

Ostatní třídy

Uvolňovací prostředky

Při výrobě plastových předmětů se používají separační prostředky, které zabraňují jejich přilnutí k formě, například při vstřikování . Slip aditiva se podobně používají k zabránění ulpívání polyolefinových fólií na kovových površích během zpracování. Erukamid a oleamid jsou běžnými příklady.

Biocidy

Aby se zabránilo růstu organismů na plastovém povrchu, přidávají se biocidy . To je obvykle zaměřeno na to, aby byl plast antibakteriální. Většina biocidů se přidává do měkkého PVC a pěnových polyuretanů. Sloučeniny zahrnují isothiazolinony , triclosan , arsen a organické sloučeniny cínu .

Toxicita

Čisté plasty mají díky své nerozpustnosti ve vodě nízkou toxicitu, a protože mají velkou molekulovou hmotnost, jsou biochemicky inertní. Výrobky z plastů obsahují řadu přísad, z nichž některé mohou být toxické. Například změkčovadla, jako jsou adipáty a ftaláty, se často přidávají do křehkých plastů, jako je PVC, aby byly dostatečně poddajné pro použití v obalech potravin, hračkách a mnoha dalších předmětech. Z produktu se mohou vyluhovat stopy těchto sloučenin. Kvůli obavám z účinků takovýchto výluhů omezila EU v některých aplikacích používání DEHP (di-2-ethylhexylftalátu) a dalších ftalátů a USA omezily používání DEHP, DPB , BBP , DINP , DIDP a DnOP v hračkách pro děti a předmětech pro péči o děti prostřednictvím zákona o zlepšení bezpečnosti spotřebních výrobků . Bylo navrženo, že některé sloučeniny vyluhující z polystyrenových obalů na potraviny interferují s hormonálními funkcemi a jsou podezřelými z lidských karcinogenů (látky způsobující rakovinu). Mezi další chemikálie, které mohou vzbuzovat obavy, patří alkylfenoly .

Zatímco hotový plast může být netoxický, monomery používané při výrobě jeho základních polymerů mohou být toxické. V některých případech mohou malá množství těchto chemikálií zůstat zachycena ve výrobku, pokud není použito vhodné zpracování. Například Světová zdravotnická organizace je Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny (IARC) uznal, vinylchlorid , předchůdce PVC, jako lidský karcinogen.

Bisfenol A (BPA)

Některé plastové výrobky degradují na chemikálie s estrogenní aktivitou. Primární stavební kámen polykarbonátů, bisfenol A (BPA), je endokrinní disruptor podobný estrogenu, který se může vyplavovat do potravin. Výzkum v oblasti environmentálního zdraví hledí na to, že BPA vyluhované z podšívky plechovek, zubních tmelů a polykarbonátových lahví mohou zvýšit tělesnou hmotnost potomků laboratorních zvířat. Novější studie na zvířatech naznačuje, že i nízká expozice BPA má za následek inzulínovou rezistenci, která může vést k zánětu a srdečním chorobám. V lednu 2010 Los Angeles Times oznámil, že americký Úřad pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) vynakládá 30 milionů dolarů na vyšetření indikací vazby BPA na rakovinu. Bis (2-ethylhexyl) adipát , přítomný v plastovém obalu na bázi PVC, je rovněž znepokojující, stejně jako těkavé organické sloučeniny přítomné ve vůni nového automobilu . EU má trvalý zákaz používání ftalátů v hračkách. V roce 2009 americká vláda zakázala určité druhy ftalátů běžně používaných v plastech.

Dějiny

Vývoj plastů se vyvinul od používání přírodních plastových materiálů (např. Gumy a šelak ) k použití chemických modifikací těchto materiálů (např. Přírodní kaučuk, celulóza , kolagen a mléčné bílkoviny ) a nakonec ke zcela syntetickým plasty (např. bakelit, epoxid a PVC). Rané plasty byly materiály pocházející z biologie, jako jsou vaječné a krevní bílkoviny, což jsou organické polymery . Kolem roku 1600 př. N. L. Používali Mesoameričané přírodní kaučuk na míče, pásky a figurky. Ošetřené rohy skotu byly ve středověku používány jako okna pro lucerny . Materiály napodobující vlastnosti rohů byly vyvinuty zpracováním mléčných proteinů louhem. V devatenáctém století, kdy se chemie vyvíjela během průmyslové revoluce , bylo hlášeno mnoho materiálů. Vývoj plastů se zrychlil objevem vulkanizace Charlese Goodyeara v roce 1839 k vytvrzení přírodního kaučuku.

Pamětní deska Parkesovi v Birminghamském vědeckém muzeu

Parkesine , vynalezený Alexandrem Parkesem v roce 1855 a patentovaný v následujícím roce, je považován za první plast vyrobený člověkem. Byl vyroben z celulózy (hlavní složky stěn rostlinných buněk) ošetřené kyselinou dusičnou jako rozpouštědlem. Výstup procesu (běžně známý jako dusičnan celulózy nebo pyroxilin) ​​by mohl být rozpuštěn v alkoholu a vytvrzen na průhledný a elastický materiál, který by mohl být tvarován při zahřívání. Začleněním pigmentů do produktu by mohl být vyroben tak, aby připomínal slonovinu. Parkesine byl odhalen na mezinárodní výstavě 1862 v Londýně a získal pro Parkese bronzovou medaili.

V roce 1893 objevil francouzský chemik Auguste Trillat prostředky k insolubilizaci kaseinu (mléčné bílkoviny) ponořením do formaldehydu, čímž se vyrobil materiál uváděný na trh jako galalith . V roce 1897 byl majitel hromadného tisku Wilhelm Krische z německého Hannoveru pověřen vývojem alternativy k tabulím. Výsledný rohový plast vyrobený z kaseinu byl vyvinut ve spolupráci s rakouským chemikem (Friedrich) Adolphem Spittelerem (1846–1940). Ačkoli to není vhodné pro zamýšlený účel, objevila by se jiná použití.

První plně syntetický plast na světě byl Bakelite , vynalezený v New Yorku v roce 1907 Leo Baekelandem , který vytvořil termín plasty . Mnoho vědců přispělo k vědě o materiálech plastů, včetně laureáta Nobelovy ceny Hermanna Staudingera , který byl nazýván „otcem polymerní chemie “, a Herman Mark , známý jako „otec fyziky polymerů “.

Po první světové válce vedla zlepšení chemie k výbuchu nových forem plastů, přičemž masová výroba začala ve čtyřicátých a padesátých letech minulého století. Mezi nejranější příklady ve vlně nových polymerů patřily polystyren (poprvé vyráběný společností BASF ve 30. letech 20. století) a polyvinylchlorid (poprvé vytvořen v roce 1872, ale komerčně vyráběn koncem 20. let 20. století). V roce 1923 byla společnost Durite Plastics, Inc. prvním výrobcem fenolfurfuralových pryskyřic. V roce 1933 byl polyetylen objeven výzkumnými pracovníky společnosti Imperial Chemical Industries (ICI) Reginaldem Gibsonem a Ericem Fawcettem.

Objev polyetyléntereftalátu je připisován zaměstnancům Asociace tiskáren Calico ve Velké Británii v roce 1941; to bylo licencováno DuPont pro USA a ICI jinak, a jako jeden z mála plastů vhodných jako náhrada za sklo za mnoha okolností, což má za následek široké použití lahví v Evropě. V roce 1954 objevil Giulio Natta polypropylen a začal se vyrábět v roce 1957. Také v roce 1954 byl společností Dow Chemical vynalezen expandovaný polystyren (používaný pro izolaci budov, obaly a kelímky) .

Účinky na životní prostředí

Informační kampaň komunikační kampaně, která ukazuje, že do roku 2050 bude v oceánech více plastů než ryb

Vzhledem k tomu, že chemická struktura většiny plastů je činí trvanlivými, jsou odolné vůči mnoha přirozeným degradačním procesům. Velká část tohoto materiálu může přetrvávat po staletí nebo déle, vzhledem k prokázané stálosti strukturálně podobných přírodních materiálů, jako je jantar .

Existují různé odhady toho, kolik plastového odpadu bylo v minulém století vyrobeno. Podle jednoho odhadu byla od padesátých let vyhozena jedna miliarda tun plastového odpadu. Jiní odhadují kumulativní lidskou produkci 8,3 miliardy tun plastů, z nichž 6,3 miliardy tun tvoří odpad, přičemž pouze 9% se recykluje.

The Ocean Conservancy uvedla, že Čína, Indonésie, Filipíny, Thajsko a Vietnam skládkují do moře více plastů než všechny ostatní země dohromady. Řeky Jang -c' -ťiang, Indus, Žlutá, Hai, Nil, Ganga, Pearl, Amur, Niger a Mekong „přepravují 88% až 95% globálního [plastového] nákladu do moře“.

Přítomnost plastů, zejména mikroplastů , v potravinovém řetězci roste. V šedesátých letech minulého století byly ve střevech mořských ptáků pozorovány mikroplasty a od té doby byly nalezeny ve zvyšujících se koncentracích. Dlouhodobé účinky plastů v potravinovém řetězci jsou špatně pochopeny. V roce 2009 se odhadovalo, že 10% moderního odpadu byl plast, i když odhady se liší podle regionu. Mezitím je 50% až 80% trosek v mořských oblastech plastových.

Před Montrealským protokolem se freony běžně používaly při výrobě plastového polystyrenu, jehož výroba přispěla k vyčerpání ozonové vrstvy .

Snahy o snížení dopadů plastů na životní prostředí mohou zahrnovat omezení výroby a používání plastů, politiky v oblasti odpadů a recyklace a proaktivní vývoj a zavádění alternativ k plastům , například pro udržitelné balení .

Mikroplasty

Mikroplasty v sedimentech ze čtyř řek v Německu. Všimněte si různých tvarů označených bílými šipkami. (Bílé pruhy představují 1 mm pro měřítko.)

Microplastics jsou fragmenty jakéhokoliv druhu plastu je menší než 5 mm (0,20 in) na délku, podle amerického Národního oceán a atmosféru (NOAA) a Evropská agentura pro chemické látky . Způsobují znečištění vstupem do přírodních ekosystémů z různých zdrojů, včetně kosmetiky , oděvů a průmyslových procesů.

V současné době jsou uznávány dvě klasifikace mikroplastů. Primární mikroplasty zahrnují jakékoli plastové fragmenty nebo částice, které jsou již před vstupem do prostředí velké 5,0 mm nebo méně. Patří sem mikrovlákna z oblečení, mikročástice a plastové pelety (také známé jako sádla). Sekundární mikroplasty vznikají degradací (rozpadem) větších plastových produktů přirozenými procesy zvětrávání po vstupu do životního prostředí. Mezi takové zdroje sekundárních mikroplastů patří láhve s vodou a sodou, rybářské sítě, plastové sáčky, mikrovlnné nádoby, čajové sáčky a opotřebení pneumatik. U obou typů se uznává, že přetrvávají v prostředí na vysokých úrovních, zejména ve vodních a mořských ekosystémech , kde způsobují znečištění vody . 35% všech oceánských mikroplastů pochází z textilií/oděvů, především kvůli erozi oděvů na bázi polyesteru, akrylu nebo nylonu, často během praní. Mikroplasty se však také hromadí ve vzduchu a suchozemských ekosystémech . Termín macroplastics se používá k odlišení mikroplastů od většího plastového odpadu, jako jsou plastové lahve.

Protože plasty degradují pomalu (často po stovky až tisíce let), mají mikroplasty vysokou pravděpodobnost požití, začlenění do a akumulace v tělech a tkáních mnoha organismů. Toxické chemikálie, které pocházejí jak z oceánu, tak z odtoku, mohou také biomagnifikovat potravinový řetězec. V pozemských ekosystémech bylo prokázáno, že mikroplasty snižují životaschopnost půdních ekosystémů a snižují hmotnost žížal. Cyklus a pohyb mikroplastů v prostředí nejsou zcela známy, ale v současné době probíhá výzkum, který by tento jev prozkoumal. Průzkumy oceánských sedimentů v hluboké vrstvě v Číně (2020) ukazují na přítomnost plastů v depozičních vrstvách mnohem starších než vynález plastů, což vede k podezření na podhodnocení mikroplastů v průzkumech oceánů na povrchových vzorcích.

Rozklad plastů

Plasty degradují různými procesy, z nichž nejvýznamnější je obvykle fotooxidace . Jejich chemická struktura určuje jejich osud. Mořská degradace polymerů trvá mnohem déle v důsledku slaného prostředí a chladicího účinku moře, což přispívá k přetrvávání plastových odpadků v určitých prostředích. Nedávné studie ukázaly, že plasty v oceánu rozkládají rychleji, než bylo dříve myslelo, kvůli vystavení slunci, dešti a dalších podmínek v oblasti životního prostředí, což má za následek uvolňování toxických chemických látek, jako je například bisfenol A . Kvůli zvýšenému objemu plastů v oceánu se však rozklad zpomalil. Marine Conservancy předpovídala rychlost rozkladu několika plastových produktů: Odhaduje se, že pěnový plastový kelímek bude trvat 50 let, plastový držák nápojů bude trvat 400 let, jednorázová plena bude trvat 450 let a rybářský vlas bude trvat 600 let degradovat.

Mikrobiální druhy schopné degradovat plasty jsou vědě známé, z nichž některé jsou potenciálně užitečné pro likvidaci určitých tříd plastového odpadu.

  • V roce 1975 objevil tým japonských vědců studujících rybníky obsahující odpadní vodu z továrny na nylon kmen Flavobacterium, který tráví určité vedlejší produkty výroby nylonu 6 , jako je lineární dimer 6-aminohexanoátu . Nylon 4 (polybutyrolaktam) může být degradován vlákny ND-10 a ND-11 Pseudomonas sp. nalezený v kalu, což vede k GABA (kyselina y-aminomáselná) jako vedlejší produkt.
  • Polyuretan může konzumovat několik druhů půdních hub, včetně dvou druhů ekvádorské houby Pestalotiopsis . Mohou polyuretan konzumovat aerobně i anaerobně (například na dně skládek).
  • Methanogenní mikrobiální konsorcia degradují styren a používají jej jako zdroj uhlíku. Pseudomonas putida dokáže převést styrenový olej na různé biologicky rozložitelné plasty | biologicky rozložitelné polyhydroxyalkanoáty .
  • Ukázalo se, že mikrobiální komunity izolované ze vzorků půdy smíchaných se škrobem jsou schopné degradovat polypropylen.
  • Houba Aspergillus fumigatus účinně degraduje plastifikované PVC. Phanerochaete chrysosporium bylo pěstováno na PVC v agaru s minerální solí. P. chrysosporium , Lentinus tigrinus , A. niger a A. sydowii mohou také účinně degradovat PVC.
  • Fenolformaldehyd, běžně známý jako bakelit, je degradován houbou P. chrysosporium bílé hniloby .
  • Bylo zjištěno, že Acinetobacter částečně degraduje nízkomolekulární polyethylenové oligomery . Při použití v kombinaci mohou Pseudomonas fluorescens a Sphingomonas degradovat více než 40% hmotnosti plastových sáčků za méně než tři měsíce. Termofilní bakterie Brevibacillus borstelensis (kmen 707) byla izolována ze vzorku půdy a bylo zjištěno, že je schopná používat polyetylen s nízkou hustotoujako jediný zdroj uhlíku, když je inkubována při 50 ° C. Předběžné vystavení plastu ultrafialovému záření narušilo chemické vazby a napomohlo biodegradaci; čím delší je doba expozice UV záření, tím větší je podpora degradace.
  • Na palubách vesmírných stanic byly nalezeny nebezpečné formy, které degradují kaučuk na stravitelnou formu.
  • Bylo nalezeno několik druhů kvasinek, bakterií, řas a lišejníků, které rostou na syntetických polymerních artefaktech v muzeích a na archeologických nalezištích.
  • Ve vodách Sargasového moře znečištěných plasty byly nalezeny bakterie, které konzumují různé druhy plastů; není však známo, do jaké míry tyto bakterie účinně čistí jedy, než je jednoduše uvolňují do mořského mikrobiálního ekosystému.
  • Na skládkách byly také nalezeny mikroby jedící plasty.
  • Nocardia může degradovat PET pomocí enzymu esterázy.
  • Bylo zjištěno, že houba Geotrichum candidum , nalezená v Belize, konzumuje polykarbonátový plast nacházející se na discích CD.
  • Domy Futuro jsou vyrobeny z polyesterů vyztužených skelnými vlákny, polyester-polyuretanu a PMMA. U jednoho takového domu bylo zjištěno, že je nebezpečně znehodnocen sinicemi a archaeou .
Ruční třídění materiálu pro recyklaci.

Recyklace

Recyklace plastů
Ve směru hodinových ručiček zleva nahoře:
  • Třídění plastového odpadu v jednoproudém recyklačním centru
  • Balené barevné tříděné použité lahve
  • Obnovený HDPE připraven k recyklaci
  • Konev z recyklovaných lahví
.

Recyklace plastů je přepracování plastového odpadu na nové a užitečné produkty. Při správném provedení to může snížit závislost na skládkách , šetřit zdroje a chránit životní prostředí před znečištěním plasty a emisemi skleníkových plynů. Přestože se míra recyklace zvyšuje, zaostává za ostatními recyklovatelnými materiály, jako je hliník , sklo a papír . Celosvětová míra recyklace v roce 2015 činila 19,5%, zatímco 25,5% bylo spáleno a zbývajících 55% bylo zlikvidováno na skládku. Od počátku výroby plastů ve 20. století až do roku 2015 svět vyprodukoval přibližně 6,3 miliardy tun plastového odpadu, z nichž bylo recyklováno pouze 9% a pouze ~ 1% bylo recyklováno více než jednou.

Recyklace je nezbytná, protože téměř veškerý plast je biologicky nerozložitelný, a proto se hromadí v prostředí, kde může způsobit újmu. Například do zemských oceánů se každoročně dostane přibližně 8 milionů tun odpadního plastu, což způsobí poškození vodního ekosystému a vytvoří velké skvrny oceánského odpadu .

V současné době se téměř veškerá recyklace provádí přetavením a reformováním použitého plastu na nové položky; takzvaná mechanická recyklace. To může způsobit degradaci polymeru na chemické úrovni a také to vyžaduje, aby byl odpad před přepracováním tříděn jak podle barvy, tak podle typu polymeru , což je komplikované a nákladné. Selhání v tomto může vést k materiálu s nekonzistentními vlastnostmi, což je pro průmysl neatraktivní.

V alternativním přístupu známém jako recyklace surovin se odpadní plast přeměňuje zpět na výchozí chemikálie, které lze poté znovu zpracovat zpět na čerstvý plast. To nabízí naději na větší recyklaci, ale trpí vyššími náklady na energii a kapitál . Odpadní plasty lze v rámci energetického využití také spalovat místo fosilních paliv . Jedná se o kontroverzní postup, ale přesto se provádí ve velkém měřítku. V některých zemích je to dominantní forma likvidace plastového odpadu, zejména tam, kde existují politiky odklonu skládek .

Recyklace plastů je prosazována od začátku 70. let, ale vzhledem k vážným ekonomickým a technickým výzvám až do konce 80. let minulého století nijak významně neovlivnila plastový odpad. Plastový průmysl byl kritizován za lobování za rozšíření recyklačních programů, zatímco průmyslový výzkum ukázal, že většinu plastů nelze ekonomicky recyklovat; po celou dobu zvyšování množství panenského plastu, který se vyrábí.

Klimatická změna

Podle jedné zprávy plast přispěl do atmosféry v roce 2019 skleníkovými plyny v ekvivalentu 850 milionů tun oxidu uhličitého (CO2). Emise by do roku 2030 mohly vzrůst na 1,34 miliardy tun. Do roku 2050 by plast mohl vypustit 56 miliard tun skleníkových plynů emise, až 14% zbývajícího uhlíkového rozpočtu Země .

Vliv plastů na globální oteplování je smíšený. Plasty se obecně vyrábějí z ropy, a proto výroba plastů vytváří další emise. Vzhledem k lehkosti a trvanlivosti plastu oproti sklu nebo kovu může plast snížit spotřebu energie. Odhaduje se například, že balení nápojů do PET plastu než ze skla nebo kovu ušetří 52% na přepravní energii.

Výroba plastů

Výroba plastů ze surové ropy vyžaduje 7,9 až 13,7 kWh/lb (s přihlédnutím k průměrné účinnosti amerických energetických stanic 35%). Výroba křemíku a polovodičů pro moderní elektronická zařízení je ještě energeticky náročnější: 29,2 až 29,8 kWh/lb pro křemík a asi 381 kWh/lb pro polovodiče. To je mnohem více než energie potřebná k výrobě mnoha dalších materiálů. Například k výrobě železa (ze železné rudy) je zapotřebí 2,5–3,2 kWh/lb energie; sklo (z písku atd.) 2,3–4,4 kWh/lb; ocel (ze železa) 2,5–6,4 kWh/lb; a papír (ze dřeva) 3,2–6,4 kWh/lb.

Spalování plastů

Řízené vysokoteplotní spalování nad 850 ° C po dobu dvou sekund, prováděné se selektivním přídavným ohřevem, rozkládá toxické dioxiny a furany ze spalování plastů a je široce používáno při spalování tuhého komunálního odpadu. Městské spalovny pevných odpadů také obvykle zahrnují úpravy spalin za účelem dalšího snížení znečišťujících látek. Je to nutné, protože nekontrolované spalování plastů produkuje polychlorované dibenzo-p-dioxiny, což je karcinogen (chemická látka způsobující rakovinu). K problému dochází, protože se tepelný obsah proudu odpadu liší. Spalování plastů pod širým nebem probíhá při nižších teplotách a normálně uvolňuje takové toxické výpary.

Pyrolytická likvidace

Plasty lze pyrolyzovat na uhlovodíková paliva, protože plasty obsahují vodík a uhlík. Jeden kilogram odpadního plastu vyprodukuje zhruba litr uhlovodíků.

Viz také

Reference

externí odkazy