Vanaf het prille begin tijdens en na de Tweede Wereldoorlog, de commerciële industrie voor polymeren - synthetische moleculen met lange ketens waarvan 'kunststoffen' een veelvoorkomende verkeerde benaming zijn - is snel gegroeid. anno 2015, meer dan 320 miljoen ton polymeren, exclusief vezels, werden over de hele wereld vervaardigd.

Tot de laatste vijf jaar, ontwerpers van polymeerproducten hebben doorgaans niet nagedacht over wat er zal gebeuren na het einde van de oorspronkelijke levensduur van hun product. Dit begint te veranderen, en dit vraagstuk zal de komende jaren steeds meer aandacht vergen.

De kunststofindustrie

"Plastic" is een enigszins misplaatste manier geworden om polymeren te beschrijven. Meestal afgeleid van aardolie of aardgas, dit zijn moleculen met een lange keten met honderden tot duizenden schakels in elke keten. Lange kettingen brengen belangrijke fysieke eigenschappen over, zoals sterkte en taaiheid, die korte moleculen simpelweg niet kunnen evenaren.

"Plastic" is eigenlijk een verkorte vorm van "thermoplastisch, " een term die polymere materialen beschrijft die kunnen worden gevormd en hervormd met behulp van warmte.

De moderne polymeerindustrie werd in de jaren dertig effectief gecreëerd door Wallace Carothers bij DuPont. Zijn nauwgezette werk aan polyamiden leidde tot de commercialisering van nylon, als een oorlogstekort aan zijde vrouwen dwong om elders kousen te zoeken.

Toen andere materialen schaars werden tijdens de Tweede Wereldoorlog, onderzoekers keken naar synthetische polymeren om de gaten te vullen. Bijvoorbeeld, de levering van natuurlijk rubber voor autobanden werd afgesneden door de Japanse verovering van Zuidoost-Azië, wat leidt tot een synthetisch polymeerequivalent.

Door nieuwsgierigheid gedreven doorbraken in de chemie leidden tot de verdere ontwikkeling van synthetische polymeren, waaronder het nu veel gebruikte polypropyleen en polyethyleen met hoge dichtheid. Sommige polymeren, zoals teflon, per ongeluk tegenkwamen.

Eventueel, de combinatie van behoefte, wetenschappelijke vooruitgang en toeval hebben geleid tot de volledige reeks polymeren die je nu gemakkelijk kunt herkennen als 'kunststoffen'. Deze polymeren werden snel gecommercialiseerd, dankzij de wens om het gewicht van de producten te verminderen en goedkope alternatieven te bieden voor natuurlijke materialen zoals cellulose of katoen.

Soorten plastic

De productie van synthetische polymeren wordt wereldwijd gedomineerd door de polyolefinen – polyethyleen en polypropyleen.

Polyethyleen is er in twee soorten:"hoge dichtheid" en "lage dichtheid". Op moleculaire schaal, polyethyleen met hoge dichtheid ziet eruit als een kam met regelmatig uit elkaar geplaatste, korte tanden. De versie met lage dichtheid, anderzijds, ziet eruit als een kam met onregelmatig uit elkaar geplaatste tanden van willekeurige lengte - een beetje zoals een rivier en zijn zijrivieren van hoog bovenaf gezien. Hoewel ze allebei van polyethyleen zijn, de verschillen in vorm zorgen ervoor dat deze materialen zich anders gedragen wanneer ze in films of andere producten worden gegoten.

Polyolefinen zijn om een ​​aantal redenen dominant. Eerst, ze kunnen worden geproduceerd met relatief goedkoop aardgas. Tweede, het zijn de lichtste synthetische polymeren die op grote schaal worden geproduceerd; hun dichtheid is zo laag dat ze drijven. Derde, polyolefinen weerstaan ​​schade door water, lucht, vet, reinigingsoplosmiddelen - allemaal dingen die deze polymeren kunnen tegenkomen tijdens gebruik. Eindelijk, ze zijn gemakkelijk om te vormen tot producten, terwijl het robuust genoeg is dat de verpakking die ervan is gemaakt niet vervormt in een bestelwagen die de hele dag in de zon staat.

Echter, deze materialen hebben ernstige nadelen. Ze degraderen pijnlijk langzaam, wat betekent dat polyolefinen tientallen tot eeuwen in het milieu zullen overleven. In de tussentijd, golf- en windwerking schuren ze mechanisch af, het creëren van microdeeltjes die kunnen worden opgenomen door vissen en dieren, zich een weg banen door de voedselketen naar ons toe.

Het recyclen van polyolefinen is niet zo eenvoudig als men zou willen vanwege de inzamelings- en reinigingsproblemen. Zuurstof en hitte veroorzaken kettingschade tijdens de opwerking, terwijl voedsel en andere materialen het polyolefine vervuilen. Voortdurende vooruitgang in de chemie heeft geleid tot nieuwe soorten polyolefinen met verbeterde sterkte en duurzaamheid, maar deze kunnen bij recycling niet altijd worden gemengd met andere kwaliteiten. Bovendien, polyolefinen worden vaak gecombineerd met andere materialen in meerlaagse verpakkingen; terwijl deze meerlaagse constructies goed werken, ze zijn onmogelijk te recyclen.

Polymeren worden soms bekritiseerd omdat ze worden geproduceerd uit steeds schaarser wordende aardolie en aardgas. Echter, de fractie van aardgas of aardolie die wordt gebruikt om polymeren te produceren, is zeer laag; minder dan 5 procent van de olie of aardgas die elk jaar wordt geproduceerd, wordt gebruikt om plastic te maken. Verder, ethyleen kan worden geproduceerd uit suikerriet-ethanol, zoals commercieel wordt gedaan door Braskem in Brazilië.

Hoe plastic wordt gebruikt?

Afhankelijk van de regio, verpakking verbruikt 35 tot 45 procent van het in totaal geproduceerde synthetische polymeer, waar de polyolefinen domineren. Polyethyleentereftalaat, een polyester, domineert de markt voor drankflessen en textielvezels.

Bouw en constructie verbruiken nog eens 20 procent van de totale geproduceerde polymeren, waar PVC-buis en zijn chemische neven domineren. PVC-buizen zijn lichtgewicht, kan worden gelijmd in plaats van gesoldeerd of gelast, en verzetten zich zeer tegen de schadelijke effecten van chloor in water. Helaas, de chlooratomen die PVC dit voordeel verlenen, maken het erg moeilijk om te recyclen - het meeste wordt weggegooid aan het einde van de levensduur.

Polyurethanen, een hele familie van verwante polymeren, worden veel gebruikt in schuimisolatie voor huizen en apparaten, evenals in architecturale coatings.

De automobielsector gebruikt steeds meer thermoplasten, voornamelijk om het gewicht te verminderen en zo hogere normen voor brandstofefficiëntie te bereiken. De Europese Unie schat dat 16 procent van het gewicht van een gemiddelde auto uit plastic onderdelen bestaat, met name voor interieuronderdelen en componenten.

Meer dan 70 miljoen ton thermoplasten per jaar worden gebruikt in textiel, voornamelijk kleding en vloerbedekking. Meer dan 90 procent synthetische vezels, grotendeels polyethyleentereftalaat, worden geproduceerd in Azië. De groei van het gebruik van synthetische vezels in kleding is ten koste gegaan van natuurlijke vezels zoals katoen en wol, waarvoor aanzienlijke hoeveelheden landbouwgrond moeten worden geproduceerd. De synthetische vezelindustrie heeft een dramatische groei doorgemaakt voor kleding en vloerbedekking, dankzij interesse in bijzondere eigenschappen zoals stretch, vochtafvoerend en ademend.

Net als bij de verpakking, textiel wordt niet vaak gerecycled. De gemiddelde Amerikaanse burger genereert elk jaar meer dan 90 pond textielafval. Volgens Greenpeace de gemiddelde persoon kocht in 2016 jaarlijks 60 procent meer kledingstukken dan de gemiddelde persoon 15 jaar eerder, en houdt de kleding voor een kortere periode.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.