De la începuturile sale, din timpul și după cel de-al doilea război mondial, industria polimerilor a crescut rapid.

Polimerii sunt molecule sintetice formate prin unirea în lanţ a două sau mai multe molecule de monomer, “plasticul” fiind doar un nume comun oarecum greșit.

În anul 2015, peste 320 milioane de tone de polimeri, excluzând fibrele, au fost fabricate la nivel mondial.

Producţia mondială de materiale plastice

În anul 2015, aproximativ 332 milioane de tone de plastic au fost produse la nivel mondial.

Producția mondială de materiale plastice în anul 2015

Până în urmă cu 5 ani, proiectanţii de produse din polimeri nu au luat în considerare ce se întâmplă după sfârşitul duratei de viaţă iniţială a produsului. Treptat acest lucru începe să se schimbe și această problemă trebuie să primească o atenție sporită în anii următori.

Industria materialelor plastice

“Plasticul” a devenit un termen oarecum greșit pentru descrierea polimerilor. Obţinuţi, în mod obișnuit, din petrol sau gaz natural, polimerii sunt molecule cu catenă lungă având sute până la mii de legături pe fiecare lanț. Lanțurile lungi asigură proprietăți fizice importante, precum ar fi rezistența și tenacitatea.

“Plasticul” este de fapt o prescurtare de la “termoplastic”, un termen care descrie materialele din polimeri care pot fi modelate și remodelate folosind căldura.

Bazele industriei moderne a polimerilor au fost stabilite de Wallace Carothers la DuPont, SUA, în anii 1930. Activitatea sa în domeniul poliamidelor a condus la comercializarea nailonului, o invenţie benefică în contextul în care femeile au fost forţate să renunţe la ciorapii din mătase în timpul celui de-al doilea război mondial.

Activitatea lui Wallace Carothers se înscrie în eforturile cercetătorilor privind utilizarea polimerilor sintetici în timpul celui de-al doilea război mondial.  De exemplu, furnizarea cauciucului natural utilizat pentru fabricarea anvelopelor de autovehicule a fost oprită odată cu invadarea Asiei de Sud-Est de către Japonia, astfel încât cercetătorii au căutat soluţii pentru obţinerea unui polimer sintetic echivalent.

Progresele din chimie au condus ulterior la dezvoltarea altor polimeri sintetici, incluzând polipropilena și polietilena de înaltă densitate. Unii polimeri, cum ar fi teflonul, au fost descoperiţi accidental.

În cele din urmă, progresele științifice, nevoile de consum și chiar serendipitatea au condus la dezvoltarea unei suite de polimeri pe care îi putem recunoaște imediat drept “materiale plastice”. Acești polimeri au fost comercializați rapid din dorința reducerii greutăţii produselor și ca o alternativă ieftină pentru unele materiale naturale, cum ar fi celuloza sau bumbacul.

Tipuri de materiale plastice

Producția de polimeri sintetici la nivel global este dominată de poliolefine, polietilenă și polipropilenă.

Polietilena este de două tipuri: HDPE – Polietilenă (densitate mare) și LDPE – Polietilenă (densitate mică). La scară moleculară, polietilenă de înaltă densitate arată ca un pieptene cu dinți scurți, distanțați în mod regulat. Polietilena cu densitate scăzută, pe de altă parte, arată ca un pieptene cu dinți distanțați neregulat, de lungime aleatorie, oarecum ca un râu și afluenții săi, dacă sunt văzuți de sus.

Deși ambele variante sunt polietilenă, diferențele de formă fac ca acestea să se comporte diferit.

Producţia diferitelor tipuri de materiale plastice la nivel mondial

Termenul “plastic” acoperă multe tipuri diferite de polimeri, producţia la nivel mondial pentru fiecare tip în parte fiind de multe milioane de tone în anul 2015.

Producția diferitelor tipuri de materiale plastice la nivel mondial în anul 2015

Producţia de poliolefine este cea mai mare la nivel mondial din câteva motive.

În primul rând, acestea pot fi produse folosind gaz natural relativ ieftin. În al doilea rând, poliolefinele sunt cei mai ușori polimeri sintetici produşi pe scară largă, densitatea lor este atât de mică încât plutesc. În al treilea rând, poliolefinele rezistă bine la apă, aer, unsori, solvenți de curățare. În cele din urmă, din poliolefine se pot realiza, cu uşurinţă, produse diverse. De exemplu, ambalajul realizat din poliolefine este suficient de robust încât să nu se deformeze în timp ce este transportat într-un vehicul care stă în soare toată ziua.

Cu toate acestea, utilizarea acestor materiale prezintă şi o serie de dezavantaje majore. Ele se degradează foarte încet, ceea ce înseamnă că poliolefinele rezistă în mediul înconjurător timp de decenii şi chiar secole.

Între timp, prin acțiunea valurilor și a vântului, se generează microparticule care pot fi ingerate de pești și animale, ceea ce înseamnă că acestea pot ajunge în produsele din alimentaţia omului.

Reciclarea poliolefinelor nu este simplă. Oxigenul și căldura provoacă deteriorarea lanțurilor polimerilor în timpul reprocesării, iar alimentele și alte materiale contaminează poliolefina.

Chimiştii au creat noi tipuri de poliolefine cu o durabilitate sporită, dar acestea nu se pot amesteca întotdeauna cu alte tipuri de poliolefine în timpul reciclării. În plus, poliolefinele sunt adesea combinate cu alte materiale în mai multe straturi şi chiar dacă aceste materiale multistrat au proprietăţi deosebite ele sunt practic imposibil de reciclat.

Petrolul şi gazele naturale utilizate în producţia materialelor plastice

Aproximativ 4% din producţia de petrol şi gaze naturale la nivel mondial este utilizată pentru realizarea materialelor plastice.

Utilizarea petrolului și gazelor naturale la nivel mondial

Polimerii sunt adeseori criticaţi deoarece sunt produși din petrol și gaze naturale, resurse care sunt din ce în ce mai rare. Cu toate acestea, mai puţin de 5% din producţia de petrol şi gaze naturale la nivel mondial este utilizată pentru realizarea materialelor plastice. Mai mult, etilena poate fi produsă din etanol provenit din trestia de zahăr, aşa cum procedează compania Braskem din Brazilia.

Utilizarea materialelor plastice

În funcție de regiune, pentru realizarea ambalajelor se consumă 35% până la 45% din polimerul sintetic produs la nivel mondial, reprezentat preponderent de poliolefine. Polietilenul tereftalat, un poliester, domină piața sticlelor de băuturi și a fibrelor textile.

Industria construcțiilor consumă încă 20% din totalul polimerilor produşi la nivel mondial, PVC-ul fiind utilizat cu preponderenţă în acest caz. Țevile din PVC sunt ușoare, pot fi lipite și rezistă bine la efectele dăunătoare ale clorului din apă. Din nefericire, atomii de clor care conferă PVC-ului aceste avantaje fac foarte dificilă reciclarea.

Poliuretanii, o întreagă familie de polimeri înrudiți, sunt folosiți pe scară largă pentru izolarea termică cu spumă poliuretanică a caselor.

Utilizarea materialelor plastice

Mai mult de 30% din producţia mondială de materiale plastice în anul 2015 a fost utilizată pentru ambalaje, care au generat, de asemenea, cea mai mare cantitate de deşeuri.

Industria auto utilizează cantități tot mai mari de termoplastice, în primul rând pentru a reduce greutatea autovehiculelor și a scădea consumul de combustibil.

Uniunea Europeană estimează că 16% din greutatea unui automobil mediu reprezintă componente din plastic.

Peste 70 de milioane de tone de termoplastice pe an sunt folosite în industria textilă, în special îmbrăcăminte și mochete. Mai mult de 90% din fibrele sintetice, în special din polietilen tereftalat, sunt produse în Asia.

Utilizarea tot mai frecventă a fibrelor sintetice în îmbrăcăminte a determinat reducerea utilizării fibrelor naturale, cum ar fi bumbacul și lâna, care necesită pentru producerea lor suprafeţe mari de terenuri agricole.

Industria fibrelor sintetice a înregistrat o creștere importantă pentru producerea de îmbrăcăminte și covoare.

Ca și în cazul ambalajelor, textilele nu sunt reciclate în mod obișnuit. S-a estimat că un cetățean american generează anual peste 90 de kilograme de deșeuri textile.

Potrivit Greenpeace, în prezent cumpărăm cu 60% mai multe articole de îmbrăcăminte decât în urmă cu 15 ani, pe care le păstrăm pentru o perioadă mai scurtă de timp.

Traducere şi adaptare după The world of plastics, in numbers