آموزشی, محیط زیست و سلامت

از چه هیدروکربنی برای تهیه پلاستیک استفاده میشود؟

تولید پلاستیک

پلاستیک می‌تواند «مصنوعی» یا «زیست پایه» باشد. پلاستیک‌های مصنوعی از نفت خام، گاز طبیعی یا زغال سنگ به دست می‌آیند. در حالی که پلاستیک‌های زیستی از محصولات تجدیدپذیر مانند کربوهیدرات‌ها، نشاسته، چربی‌ها و روغن‌های گیاهی، باکتری‌ها و سایر مواد بیولوژیکی به دست می‌آیند. در این مطلب قصد داریم به این سوال پاسخ دهیم که از چه هیدروکربنی برای تهیه پلاستیک استفاده می‌شود؟

اکثریت قریب به اتفاق پلاستیکی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد، به دلیل سهولت روش‌های تولید در پردازش نفت خام، مصنوعی است. با این حال، تقاضای فزاینده برای ذخایر محدود نفت، نیاز به پلاستیک‌های جدیدتر از منابع تجدیدپذیر مانند زیست توده زباله یا محصولات زائد حیوانی از صنعت را تقاضا می‌کند. تولیدکنندگان عمده قطعات و ظروف پلاستیکی بر آن شدند تا محصولاتشان قابل بازیافت باشد.

مراحل تولید پلاستیک

در اروپا، تنها بخش کوچکی (حدود ۴ تا ۶ درصد) از ذخایر نفت و گاز صرف تولید پلاستیک می‌شود و بقیه برای حمل و نقل، برق، گرمایش و سایر کاربردها استفاده می‌شود. اکثر پلاستیک‌های مورد استفاده امروزه از مراحل زیر بدست می‌آیند:

۱. استخراج مواد خام (عمدتا نفت خام و گاز طبیعی، حتی زغال سنگ)

این‌ها مخلوط پیچیده‌ای از هزاران ترکیب هستند که سپس باید پردازش شوند.

۲. فرآیند پالایش نفت خام

فرآیند پالایش، نفت خام را به فرآورده‌های نفتی مختلف تبدیل می‌کند. این محصولات برای تولید مواد شیمیایی مفید از جمله «مونومرها» (مولکولی که بلوک‌های سازنده اساسی پلیمرها است) تبدیل می‌شوند. در فرآیند پالایش، نفت خام در یک کوره گرم می‌شود و سپس به واحد تقطیر فرستاده می‌شود، جایی که نفت خام سنگین به اجزای سبک‌تری به نام فراکسیون جدا می‌شود. یکی از این‌ها که نفتا نام دارد، ترکیب حیاتی برای ساختن مقدار زیادی پلاستیک است. پلاستیک هایی که برای تولید انواع بطری ها و گالن های پلاستیکی مورد استفاده قرار می گیرند.  با این حال، ابزارهای دیگری مانند استفاده از گاز وجود دارد.

۳. پلیمریزاسیون

پلیمریزاسیون فرآیندی در صنعت نفت است که در آن گازهای الفین سبک (بنزین) مانند اتیلن، پروپیلن، بوتیلن (یعنی مونومرها) به هیدروکربن‌های با وزن مولکولی بالاتر (پلیمر) تبدیل می‌شوند. این زمانی اتفاق می‌افتد که مونومرها از نظر شیمیایی به زنجیره‌ها متصل می‌شوند. دو مکانیسم مختلف برای پلیمریزاسیون وجود دارد:

هیدروکربن و تولید پلاستیک

• پلیمریزاسیون افزودنی:

واکنش پلیمریزاسیون افزودنی زمانی است که یک مونومر به مونومر بعدی (دایمر) و دایمر به بعدی (تریمر) و غیره متصل می‌شود. این با معرفی یک کاتالیزور، معمولا یک پراکسید به دست می‌آید. این فرآیند به عنوان پلیمرهای رشد زنجیره‌ای شناخته می‌شود. زیرا هر بار یک واحد مونومر اضافه می‌کند. نمونه‌های رایج پلیمرهای افزودنی پلی اتیلن، پلی استایرن و پلی وینیل کلراید هستند.

• پلیمریزاسیون تراکمی:

پلیمریزاسیون تراکمی شامل اتصال دو یا چند مونومر مختلف با حذف مولکول‌های کوچک مانند آب است. همچنین برای انجام واکنش بین مونومرهای مجاور به یک کاتالیزور نیاز دارد. این ماده به عنوان رشد پله‌ای شناخته می‌شود زیرا برای مثال ممکن است یک زنجیره موجود را به زنجیره دیگری اضافه کنید. نمونه‌های رایج پلیمرهای متراکم پلی استر و نایلون هستند.

۴. ترکیب / پردازش:

در ترکیب، مخلوط‌های مختلفی از مواد با مذاب مخلوط می‌شوند (از طریق ذوب مخلوط می‌شوند) تا فرمول‌هایی برای پلاستیک‌ها ساخته شود. عموما از نوعی اکسترودر برای این منظور استفاده می‌شود که به دنبال آن مخلوط را گلوله می‌کنند. سپس اکستروژن یا فرآیند قالب‌گیری متفاوت، این گلوله‌ها را به یک محصول نهایی یا نیمه‌تمام تبدیل می‌کند. ترکیب اغلب در یک اکسترودر دو مارپیچ اتفاق می‌افتد که در آن گلوله‌ها سپس به اشیاء پلاستیکی با طراحی منحصر به فرد، اندازه، شکل، رنگ مختلف با خواص دقیق مطابق با شرایط از پیش تعیین شده در دستگاه پردازش تبدیل می‌شوند.

1. پلیمر در مقابل پلاستیک

همه پلاستیک‌ها در اصل پلیمر هستند اما همه پلیمرها پلاستیک نیستند.

اصطلاح پلیمر و مونومر از کلمات یونانی گرفته شده است که در آن «poly» به معنای «بسیار»، «mer» به معنای «واحد تکرار شونده» و کلمه «مونو» به معنای «یک» است. به معنای واقعی کلمه به این معنی است که یک پلیمر از بسیاری از واحدهای تکرار کننده مونومر ساخته شده است. پلیمرها مولکول‌های بزرگ‌تری هستند که از اتصال کووالانسی بسیاری از واحدهای مونومر به شکل زنجیره‌هایی مانند مروارید روی رشته‌ای از مروارید به هم تشکیل می‌شوند.

کلمه پلاستیک از «plasticus» لاتین به معنای «قابل قالب‌گیری» و «plastikos» یونانی به معنای «مناسب برای قالب‌گیری» گرفته شده است.

وقتی می‌گوییم پلاستیک، به پلیمرهای آلی (مصنوعی یا طبیعی) با وزن مولکولی بالا اشاره می‌کنیم که با مواد دیگر مخلوط می‌شوند.

پلاستیک‌ها پلیمرهای آلی با وزن مولکولی بالا هستند که از عناصر مختلفی مانند کربن، هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، گوگرد و کلر تشکیل شده‌اند. آن‌ها همچنین می‌توانند از اتم سیلیکون (معروف به سیلیکون) همراه با کربن تولید شوند. یک مثال رایج، پروتز سینه سیلیکونی یا سیلیکون هیدروژل برای لنزهای نوری است. پلاستیک‌ها از رزین پلیمری تشکیل شده‌اند که اغلب با مواد دیگری به نام افزودنی مخلوط می‌شوند.

«Plasticity» اصطلاحی است که برای توصیف ویژگی یک ماده استفاده می‌شود که می‌تواند به طور برگشت ناپذیر بدون شکستگی تغییر شکل دهد. پلاستیسیته توصیف می‌کند که آیا یک پلیمر در طول فرآیند قالب گیری در برابر دما و فشار زنده می‌ماند یا خیر.

علم شیمی به ما اجازه می‌دهد تا پارامترهای مختلف را برای تنظیم خواص پلیمرها تغییر دهیم. ما می‌توانیم از عناصر مختلف استفاده کنیم، نوع مونومرها را تغییر دهیم، و آن‌ها را در الگوهای مختلف بازآرایی کنیم تا شکل پلیمر، وزن مولکولی آن یا سایر خواص شیمیایی و فیزیکی را تغییر دهیم. این موضوع اجازه می‌دهد تا پلاستیک‌ها به گونه‌ای طراحی شوند که دارای خواص مناسب برای یک کاربرد خاص باشند.

2. هیدروکربن ها چه موادی هستند؟

بیشتر پلاستیک‌های مورد استفاده امروزه از هیدروکربن‌های حاصل از نفت خام، گاز طبیعی و زغال سنگ و سوخت‌های فسیلی به دست می‌آیند.

هیدروکربن چیست؟

هیدروکربن‌ها ترکیبات آلی هستند (می توانند آلیفاتیک یا معطر باشند) که از کربن و هیدروژن تشکیل شده‌اند. هیدروکربن‌های آلیفاتیک فاقد حلقه‌های بنزن حلقوی هستند در حالی که آروماتیک‌ها دارای حلقه‌های بنزن هستند.

کربن (C، عدد اتمی = ۶) دارای ظرفیت چهار است، به این معنی که دارای چهار الکترون در بیرونی‌ترین پوسته است. این ماده می‌تواند با چهار الکترون دیگر از هر عنصر جدول تناوبی جفت شود تا پیوندهای شیمیایی بسازد (برای هیدروکربن، با هیدروژن جفت می‌شود). از طرف دیگر هیدروژن (H، با عدد اتمی = ۱) تنها یک الکترون در لایه ظرفیت دارد، بنابراین چهار اتم H آماده هستند تا با تشکیل یک پیوند منفرد با C-اتم جفت شوند و یک CH4 ایجاد کنند.

مولکول مولکول CH4 متان نام دارد که ساده‌ترین هیدروکربن و اولین عضو از خانواده آلکان است. به طور مشابه، اگر دو اتم C با یکدیگر پیوند داشته باشند، می‌توانند با حداکثر شش اتم H پیوند بزنند که سه اتم روی هر اتم C قرار دارند تا فرمول شیمیایی CH3-CH3 (یا C۲H۶) به نام اتان به دست آید و این سری به صورت ادامه می‌یابد.

هیدروکربن چیست
  • خانواده آلکان: متان (CH4)، اتان (CH3-CH3 یا C2H6)، پروپان (CH3-CH2-CH3)، بوتان (CH3-CH2-CH2-CH3)، پنتان (CH3-CH2-CH2-CH2-CH3)، هگزان، هپتان، اکتان، نونان، دودکان، آندکان و غیره.

توجه داشته باشید که این نوع پیوند با کربن و هیدروژن یک پیوند اشباع شده است (پیوند سیگما که با پیوند σ مشخص می‌شود). همچنین ممکن است پیوند غیراشباع وجود داشته باشد که در آن یک پیوند پی (پیوند π) همراه با پیوند سیگما وجود داشته باشد که پیوندهای دوگانه کربن-کربن (آلکن ها) ایجاد می‌کند یا دارای دو پیوند π با یک پیوند سه‌گانه کربن-کربن (آلکین ها) باشد. تا حد زیادی به نوع هیبریداسیون بین عناصر بستگی دارد.

  • خانواده آلکن: اتیلن (CH2=CH2 یا C2H4)، پروپیلن (CH2=CH-CH2)، 1-بوتیلن (CH2=CH-CH2-CH3)، 2-بوتیلن (CH3-CH=CH-CH3) و غیره. (توجه داشته باشید که 1-بوتیلن و 2-بوتیلن ایزومرهای بوتیلن هستند).
  • هیدروکربن های آلکین: اتین (CH≡CH یا C2H2)، پروپین (CH≡C-CH3)، 1-بوتین (CH≡C-CH2-CH3)، 2-بوتین (CH3-CH≡CH-CH3) و غیره.

سوخت فسیلی چیست و از کجا می آید؟

سوخت‌های فسیلی عمدتا نفت خام، گاز طبیعی و زغال‌سنگ هستند که از کربن، هیدروژن، نیتروژن، گوگرد، عناصر اکسیژن و سایر مواد معدنی تشکیل شده‌اند. نظریه عمومی پذیرفته شده این است که این هیدروکربن‌ها از بقایای موجودات زنده‌ای به نام پلانکتون‌ها (گیاهان و حیوانات کوچک) تشکیل شده‌اند که در دوران ژوراسیک وجود داشته‌اند.

پلانکتون‌ها در زیر لایه‌های سنگین رسوبات گوشته زمین، به دلیل فشردگی ناشی از مقدار زیادی گرما و فشار، در عمق بیشتری دفن شده‌اند. ارگانیسم‌های مرده بدون اکسیژن تجزیه می‌شوند که آن‌ها را به جیب‌های کوچک نفت و گاز تبدیل می‌کند.سپس نفت خام و گاز در سنگ‌هایی نفوذ می‌کنند که در نهایت در مخازن انباشته می‌شوند. چاه‌های نفت و گاز طبیعی در کف اقیانوس‌ها و زیر آن یافت می‌شوند. زغال سنگ عمدتا از گیاهان مرده سرچشمه می‌گیرد.

سوخت فسیلی چیست و از کجا می آید

دانشمندان نیز این نظریه را زیر سوال برده‌اند. مطالعه اخیر در Nature Geoscience از موسسه کارنگی با همکاری همکاران روسی و سوئدی نشان داد که مواد آلی ممکن است منبع هیدروکربن سنگین نباشند و ممکن است در اعماق زمین وجود داشته باشند. کارشناسان کشف کردند که اتان و سایر هیدروکربن‌های سنگین می‌توانند ساخته شوند در صورتی که شرایط فشار و دما را بتوان با شرایط موجود در اعماق هسته زمین تقلید کرد.

این بدان معناست که هیدروکربن‌ها را می‌توان در گوشته بالایی ساخت که لایه‌ای از زمین بین پوسته و هسته است. آن‌ها آن را با قرار دادن متان تحت عملیات حرارتی لیزری در لایه بالایی زمین نشان می‌دهند که سپس به مولکول هیدروژن، اتان، پروپان، اتر نفت و گرافیت تبدیل می‌شود. سپس دانشمندان اتان را در معرض همان شرایطی قرار دادند که برگشت‌پذیری باعث تولید متان شد. یافته‌های فوق نشان می‌دهد که این هیدروکربن‌ها ممکن است به طور طبیعی بدون بقایای گیاهان و حیوانات ایجاد شوند.

3. چگونه پلاستیک مصنوعی از نفت خام ایجاد می شود؟

پلاستیک و نفت خام

پلاستیک مصنوعی از پتروشیمی‌ها به دست می‌آید. هنگامی که منبع نفت در زیر سطح زمین شناسایی می‌شود، سوراخ‌هایی از طریق سنگ‌های موجود در زمین برای استخراج نفت حفر می‌شود.

  • استخراج نفت: نفت از زیر زمین به سطح پمپ می‌شود که در آن از تانکرها برای انتقال نفت به ساحل استفاده می‌شود. حفاری نفت همچنین می‌تواند در زیر اقیانوس با استفاده از پشتیبانی از سکوها انجام شود. پمپ‌های با اندازه‌های مختلف می‌توانند بین ۵ تا ۴۰ لیتر روغن در هر بار تولید کنند.
  • پالایش نفت: نفت از طریق یک خط لوله پمپ می‌شود که می‌تواند هزاران مایل طول داشته باشد و به یک پالایشگاه نفت منتقل می‌شود. نشت نفت از خط لوله در حین انتقال می‌تواند پیامدهای زیست محیطی فوری و بلندمدت داشته باشد اما اقدامات ایمنی برای جلوگیری و به حداقل رساندن این خطر وجود دارد.
  • تقطیر نفت خام و تولید مواد پتروشیمی: نفت خام مخلوطی از صدها هیدروکربن است که حاوی مقداری جامد و مقداری هیدروکربن گازی محلول در آن از خانواده آلکان است (عمدتا CH4 و C۲H۶ است اما می‌تواند C۳H۸ یا C۴H۱۰ باشد). نفت خام ابتدا در یک کوره گرم می‌شود سپس مخلوط حاصل به صورت بخار به برج تقطیر کسری وارد می‌شود. ستون تقطیر کسری مخلوط را به بخش‌های مختلف به نام فراکسیون جدا می‌کند. یک گرادیان دما در برج تقطیر وجود دارد که در آن قسمت بالای آن سردتر از پایه است. مخلوطی از کسرهای مایع و بخار بسته به وزن و نقطه جوش آن‌ها در برج جدا می‌شود (نقطه جوش دمایی است که در آن فاز مایع به گاز تبدیل می‌شود). هنگامی که بخارات تبخیر می‌شوند و با کسر مایعی برخورد می‌کنند که دمای آن زیر نقطه جوش بخار است تا حدی متراکم می‌شود. این بخارات نفت خام در حال تبخیر در دماهای مختلف در برج متراکم می‌شوند. بخارات (گازها) سبک‌ترین بخش‌ها (بنزین و گاز نفت)، جریان به بالای برج، بخش‌های مایع با وزن متوسط (نفت سفید و تقطیرهای روغن دیزل) در وسط باقی می‌مانند، مایعات سنگین‌تر (به نام نفت گاز) از پایین‌تر جدا می‌شوند. در حالی که سنگین‌ترین کسرها (جامدات) با بالاترین نقطه جوش در قاعده برج باقی می‌مانند. هر بخش در ستون حاوی هیدروکربن‌هایی با تعداد اتم‌های کربن مشابه است، مولکول‌های کوچک‌تر به سمت بالا و مولکول‌های بلندتر به پایین ستون نزدیک‌تر هستند. به این ترتیب نفت به گازهای نفتی، بنزین، پارافین (نفت سفید)، نفتا، نفت سبک، نفت سنگین و غیره تجزیه می‌شود.

مولکول‌های مواد خام به مونومرهایی مانند اتیلن، پروپیلن و بوتن و غیره تبدیل می‌شوند. همه این مونومرها دارای پیوندهای دوگانه هستند به طوری که اتم‌های کربن می‌توانند متعاقبا واکنش نشان دهند و پلیمرها را تشکیل دهند.

  • پلیمریزاسیون: سپس مونومرهای هیدروکربنی توسط مکانیسم پلیمریزاسیون شیمیایی به یکدیگر متصل می‌شوند تا پلیمرها تولید شوند. فرآیند پلیمریزاسیون مواد غلیظ و چسبناکی را به عنوان رزین تولید می‌کند که برای تولید یک محصول پلاستیکی استفاده می‌شود. اگر در اینجا به یک مورد از مونومر اتیلن نگاه کنیم. اتیلن یک هیدروکربن گازی است. هنگامی که تحت گرما، فشار و یک کاتالیزور خاص قرار می‌گیرد، به زنجیره‌های کربنی طولانی و تکراری می‌پیوندد. این مولکول‌های متصل (پلیمر) یک رزین پلاستیکی است که به نام پلی اتیلن (PE) شناخته می‌شود.
پلی اتیلن

تولید پلی اتیلن پلاستیک-پلی (اتیلن) در یک کارخانه برای ساخت گلوله‌های پلاستیکی پردازش می‌شود. گلوله‌ها در یک راکتور ریخته می‌شوند و در یک مایع غلیظ ذوب می‌شوند تا در قالب ریخته شوند. مایع خنک می‌شود تا به یک پلاستیک جامد تبدیل شود و محصول نهایی تولید شود. همچنین پردازش پلیمر شامل افزودن نرم کننده‌ها، رنگ‌ها و مواد شیمیایی مقاوم در برابر شعله است.

۴. پلاستیک چگونه از نفتا ایجاد می شود؟

پلاستیک اغلب از نفتا ایجاد می‌شود. به عنوان مثال، اتیلن و پروپیلن، مواد اولیه اصلی پلاستیک مبتنی بر روغن هستند که از نفتا به دست می‌آیند.

نفتا چیست؟

نفتا چیست؟

نفتا انواع مختلفی دارد. این اصطلاحی است که برای توصیف گروهی از مخلوط‌های فرار هیدروکربن‌های مایع استفاده می‌شود که از تقطیر نفت خام به دست می‌آیند. این ترکیبی از هیدروکربن‌های C۵ تا C۱۰ است.

نفتا در دمای بالا (~ ۸۰۰ درجه سانتیگراد) در یک کراکر بخار در حضور بخار آب تجزیه حرارتی می‌شود و در آنجا به هیدروکربن‌های سبک معروف به واسطه‌های اصلی تقسیم می‌شود. این‌ها الفین‌ها و آروماتیک‌ها هستند. در بین الفین ها، C۲ (اتیلن)، C۳ (پروپیلن)، C۴ (بوتان و بوتادین) وجود دارد. آروماتیک‌ها از بنزن، تولوئن و زایلن تشکیل شده است. این مولکول‌های کوچک توسط زنجیره‌های مولکولی طولانی به نام پلیمر به یکدیگر متصل می‌شوند.

وقتی یک پلیمر از کارخانه شیمیایی خارج می‌شود، هنوز به شکل پلاستیک نیست و آن‌ها به شکل گرانول یا پودر (یا مایع) هستند. قبل از اینکه تبدیل به یک پلاستیک مورد استفاده روزمره شوند، باید دستخوش یک سری تغییرات شوند. آن‌ها ورز داده می‌شوند، گرم می‌شوند، ذوب می‌شوند و سرد می‌شوند و به اشیایی با شکل‌ها، رنگ‌های مختلف با خواص دقیق مطابق با لوله‌های پردازش تبدیل می‌شوند.

به عنوان مثال، برای پلیمریزاسیون اتیلن به پلی اتیلن (PE)، آغازگرهایی برای شروع واکنش زنجیره‌ای اضافه می‌شود، تنها پس از تشکیل PE، با افزودن برخی مواد شیمیایی (آنتی اکسیدان‌ها و تثبیت کننده ها) برای پردازش فرستاده می‌شود. پس از آن یک اکسترودر پلی اتیلن را به رشته تبدیل می‌کند، سپس آسیاب‌ها آن را به گلوله‌های پلی اتیلن تبدیل می‌کنند. سپس کارخانه‌ها آن‌ها را ذوب کرده و به محصولات نهایی تبدیل می‌کنند. و در انتها برای تولید قطعات و ظروف پلاستیکی همچون درب قوطی پلاستیکی استفاده می شود.

۵. ماده اصلی پلاستیک چیست؟

ماده اصلی در بیشتر مواد پلاستیکی مشتقاتی از نفت خام و گاز طبیعی است. انواع مختلفی از پلاستیک (شفاف، کدر، رنگ ثابت، انعطاف پذیر، سفت، نرم و غیره) وجود دارد.

محصولات پلاستیکی اغلب یک رزین پلیمری هستند که سپس با ترکیبی از مواد افزودنی مخلوط می‌شوند. مواد افزودنی مهم هستند زیرا هر یک از آن‌ها برای ارائه پلاستیک با خواص بهینه هدفمند مانند چقرمگی، انعطاف پذیری، الاستیسیته، رنگ یا ایمن‌تر کردن و بهداشتی کردن آن‌ها برای استفاده در یک کاربرد خاص استفاده می‌شود.

گاهی اوقات می‌توان با مشاهده شماره در پایین ظروف پلاستیکی محصول را از چه نوع پلاستیکی تهیه کرد.

ماده اصلی پلاستیک چیست

۶. اولین پلاستیک ساخته شده توسط بشر کدام بود؟

فرهنگ‌های آمریکایی مزو (اولمک، مایا، آزتک، ۱۵۰۰ قبل از میلاد) از لاتکس و لاستیک طبیعی برای مقاوم‌سازی ظروف و لباس‌ها در برابر آب استفاده می‌کردند.

الکساندر پارکز (بریتانیا، ۱۸۵۶) اولین پلاستیک زیستی ساخت بشر به نام پارکزین را به ثبت رساند که از نیترات سلولز ساخته شده بود. پارکزین یک پلاستیک سخت، انعطاف‌پذیر و شفاف بود. جان وسلی‌هایت (ایالات متحده، دهه ۱۸۶۰) با اختراع پارکز ثروتمند شد. برادران‌هایت با افزودن کافور، انعطاف‌پذیری نیترات سلولز پلاستیک را بهبود بخشیدند و پلاستیک را به سلولوئید تغییر نام دادند. هدف تولید توپ‌های بیلیارد بود که تا آن زمان از عاج ساخته می‌شد. این اختراع به عنوان اولین نمونه از پلاستیک‌های زیستی ساخته دست بشر توسط بسیاری در نظر گرفته شده است.

اولین پلاستیک واقعا مصنوعی باکلیت بود که از فنل و رزین فرمالدئید ساخته شد. لئو باکلند (بلژیک، ۱۹۰۶) باکلیت را اختراع کرد که به عنوان یک نقطه عطف شیمی تاریخی ابداع شد، زیرا به طور کامل زندگی مدرن متحول شد. این خاصیت مقاومت بالایی در برابر الکتریسیته، گرما و مواد شیمیایی دارد. دارای خواص غیر رسانایی است که در طراحی وسایل الکترونیکی مانند محفظه رادیو و تلفن بسیار ضروری است.

۷. قبل از پلاستیک چه چیزی استفاده می شد؟

قبل از تولد پلاستیک، ما از چوب، فلز، شیشه و سرامیک و مواد حیوانی مانند شاخ، استخوان و چرم استفاده می‌کردیم. برای ذخیره سازی، از خاک رس (سفال) مخلوط با شیشه استفاده می‌شد که به این معنی بود که ظروف اغلب سنگین و شکننده بودند.

مواد طبیعی از پوست درخت لاستیک مانند همچون صمغ (رزین لاتکس) به وجود آمد، مخلوط چسبناک و قابل قالب‌گیری بود اما برای نگهداری مفید نبود.

در قرن هجدهم، چارلز گودیر به طور تصادفی لاستیک را کشف کرد و او گوگرد را به لاستیک خام داغ اضافه کرد که واکنش نشان می‌داد و لاستیک را انعطاف‌پذیر می‌کرد که پس از سرد شدن حالت ارتجاعی پیدا کرد، یعنی این خاصیت را داشت که به شکل اولیه خود بازگردد.

۸. آیا می توان پلاستیک را بدون روغن ساخت؟

pla

ساخت پلاستیک از منابعی غیر از نفت امکان‌پذیر است. اگرچه نفت خام منبع اصلی کربن برای پلاستیک مدرن است، اما مجموعه‌ای از انواع آن از مواد تجدیدپذیر تولید می‌شوند. پلاستیک ساخته شده بدون روغن به عنوان پلاستیک پایه زیستی یا پلاستیک زیستی به بازار عرضه می‌شود. این موارد از زیست توده تجدیدپذیر ساخته می‌شوند مانند:

  • لیگنین، سلولز و همی سلولز،
  • ترپن،
  • چربی و روغن گیاهی،
  • کربوهیدرات (قندهای نیشکر و غیره)،
  • ضایعات مواد غذایی بازیافتی،
  • باکتری.

با این حال، باید توجه داشت که پلاستیک‌های زیستی به طور خودکار جایگزین پایدارتری در هر موردی نیستند. پلاستیک‌های زیستی بر اساس روش‌های تجزیه متفاوت هستند و پلاستیک‌های زیستی نیز مانند هر ماده‌ای به منابعی در تولیدشان نیاز دارند.

برای مثال، پلاستیک‌های زیستی مانند PLA، یک ماده زیست تخریب‌پذیر را نشان می‌دهند که در شرایط محیطی خاصی تجزیه می‌شود، اما ممکن است در همه انواع آب و هوا تجزیه زیستی نشود. بنابراین یک جریان زباله از پلاستیک مبتنی بر PLA مورد نیاز است. در مورد PLA، پلی استر حساسی است که در طی فرآیند بازیافت شروع به تخریب می‌کند و می‌تواند جریان بازیافت پلاستیک موجود را آلوده کند.

اما پلاستیک‌های زیستی زمانی که با در نظر گرفتن جریان زباله مناسب طراحی شوند، می‌توانند کاربردهای زیادی داشته باشند.

پلاستیک‌های زیستی مواد بالقوه‌ای برای ساخت پلاستیک‌های یک‌بار مصرف مانند پلاستیک‌های مورد نیاز برای ساخت بطری‌های زیست تخریب‌پذیر و فیلم‌های بسته‌بندی هستند. به عنوان مثال، در سال ۲۰۱۹، محققی از دانشگاه ساسکس یک فیلم پلاستیکی شفاف به نام MarinaTex از ضایعات پوست ماهی و جلبک‌ها ایجاد کرد. پلیمرهای زیستی نیز برای کاربردهای پزشکی، مانند بسته‌بندی دارو و بخیه‌های جراحی قابل جذب مورد بررسی قرار گرفته‌اند.

Maurice Lemoigne (فرانسه، ۱۹۲۶) اولین پلاستیک زیستی ساخته شده از باکتری، پلی هیدروکسی بوتیرات (PHB) را از باکتری Bacillus megaterium کشف کرد. همانطور که باکتری‌ها قندها را مصرف می‌کنند، پلیمرها را تولید می‌کنند. اهمیت اختراع Lemoigne نادیده گرفته شد تا زمانی که بحران نفت در اواسط دهه ۱۹۷۰ باعث علاقه به کشف جایگزین‌های فرآورده‌های نفتی شد.

هنری فورد (ایالات متحده، ۱۹۴۰) از پلاستیک‌های زیستی ساخته شده از دانه سویا برای برخی از قطعات خودرو استفاده کرد. فورد استفاده از پلاستیک‌های سویا را پس از جنگ جهانی دوم به دلیل عرضه مازاد نفت ارزان قیمت متوقف کرد.

پیشرفت‌ها در مهندسی متابولیک و ژنتیک، تحقیقات روی پلاستیک‌های زیستی را گسترش داده است و کاربردهای بسیاری از پلاستیک‌های زیستی به‌ویژه PHB و پلی‌هیدروکسی آلکانوات (PHA) ایجاد شده است، اگرچه بسیاری از پیشرفت‌های جالب دیگر همیشه وجود دارد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *