Глобальный переход от нефтехимической промышленности к устойчивой переработке пластика набирает обороты

В современном обществе пластик стал вездесущим материалом, который пронизывает почти все аспекты нашей жизни.строительные материалыЕе легкие, долговечные, универсальные и недорогие характеристики резко изменили наш образ жизни.стимулирование промышленного развития и социального прогрессаОднако широкое использование пластика также создало все более серьезную глобальную проблему - загрязнение пластмассой.

Каждый год миллионы тонн пластиковых отходов попадают в наши океаны, реки и землю, нанося значительный ущерб экосистемам.Пластиковые отходы не только запутают и задушат морскую жизнь, но и разложится на микропластики, которые попадают в пищевую цепочкуКроме того, производство пластика потребляет огромное количество энергии и ресурсов, что усугубляет изменение климата.Мы должны спроситьКакие именно сырьевые материалы используются для производства пластика?

В этой статье рассматривается происхождение пластика, его процесс производства, вызовы, которые он представляет, и потенциальные будущие направления,Целью исследования является обеспечение всестороннего понимания этого материала при изучении путей к устойчивому использованию пластика для более чистого использования., более здоровая планета.

Термин "пластик" происходит от греческого слова "plastikos", что означает "способный к формированию".пластик - полимерный материал, состоящий из множества повторяющихся мономерных единиц, соединенных химическими связямиПластик обладает уникальной характеристикой - он поддается формированию при определенных условиях температуры и давления, сохраняя свою форму после охлаждения.Такая пластичность позволяет формировать пластик в различные формы и размеры для удовлетворения различных требований к применению.

Пластмассы бывают различных видов и могут быть классифицированы по различным критериям:

• По химической структуре:
  • Термопластики:Пластмассы, которые могут неоднократно смягчаться и закаливаться в пределах определенного температурного диапазона.поливинилхлорид (PVC), полистирол (PS) и полиэтиленотерефталат (PET).
  • Термоустойчивые пластмассы:Пластмассы, которые постоянно затвердевают при нагревании и не могут быть переплавлены. Они обладают большей прочностью, твердостью и теплостойкостью, включая фенольные смолы, эпоксидные смолы и полиуретаны.
• Источник:
  • Пластмассы на нефтяной основе:Произведенные из нефти или природного газа, которые доминируют в современных применениях пластика, но создают значительное давление на окружающую среду во время производства и утилизации.
  • Пластмассы на биологической основе:Произведенные из возобновляемой биомассы (кукуруза, сахарный тростник, целлюлоза и т. д.).
• По заявке:
  • Продукты из пластика:Большой объем, недорогие, широко используемые пластмассы, такие как PE, PP и PVC.
  • Инженерный пластик:Пластмассы с превосходными механическими свойствами, теплостойкостью и химической устойчивостью, такие как поликарбонат (PC), полиамид (PA) и полиоксиметилен (POM).

На протяжении десятилетий нефть и природный газ служили основным сырьем для производства пластика.Эти ископаемые виды топлива проходят сложные процессы, чтобы превратиться в известные пластиковые изделия, которые мы используем каждый день.Пластмассы на основе нефти с их превосходными характеристиками и низкой стоимостью получили широкое применение во всех отраслях промышленности и стали важными компонентами современного производства.

Преобразование нефти и природного газа в пластик обычно включает следующие этапы:

1. Рафинирование и крекинг:Нефть и природный газ перерабатываются на отдельные компоненты, такие как этан и пропан, которые путем "крекинга" превращаются в этилен и пропилен - основные мономеры для производства пластика.Этот высокотемпературный химический процесс (750-900 ° C) расщепляет молекулы углеводородов на более мелкие единицы с использованием катализаторов для повышения эффективности.
2. Полимеризация:Мономеры, такие как этилен и пропилен, подвергаются полимеризации с помощью катализаторов для образования длинноцепочечных полимерных молекул.Методы полимеризации включают свободные радикалы, ионная и координационная полимеризация, каждая из которых влияет на молекулярную массу, распределение, разветвление и стереорегулярность - все они имеют решающее значение для пластических свойств.
3. Изменение и обработка:Полимеры часто модифицируются с помощью стабилизаторов (предотвращения деградации), пластификаторов (улучшения гибкости) или красителей.Они становятся конечными продуктами.Полиэтилен (полиэтилен), обычно используемый в упаковке, является примером этого процесса благодаря своей гибкости, химической устойчивости и изоляционным свойствам - хотя его воспламеняемость, восприимчивость к старению,и низкая деградируемость создают экологические проблемы.

Помимо нефти и природного газа, уголь и соль также служат важным пластиковым сырьем, предлагая альтернативные источники для снижения зависимости от ископаемого топлива и содействия диверсификации ресурсов.

Уголь можно газифицировать или сжижать в синтезный газ, который с помощью химических процессов дает различные продукты, включая пластиковые мономеры.Газификация угля вызывает реакцию угля с кислородом/паром при высоких температурах для получения окиси углерода и богатого водородом синтезационного газаУгольная сжигание прямо или косвенно преобразует уголь в жидкие углеводороды под высоким давлением и водород.

Соль (хлорид натрия) подвергается электролизу для получения хлора, используемого в синтезе пластмасс, таких как поливинилхлорид (ПВХ).и огнестойкость для строительства, электрические и транспортные приложения, хотя его высокотемпературный разложение высвобождает токсичные газы и его плохая деградация создает проблемы с окружающей средой.

Целлюлоза, основной компонент клеточных стенок растений, является естественным полимером.предлагает возобновляемые и биоразлагаемые преимущества по сравнению с традиционными пластмассами на основе нефтиРазвитие биопластика помогает снизить зависимость от ископаемого топлива, снизить выбросы углерода и смягчить загрязнение пластиком.

Производство целлюлозного пластика включает:

1. Приобретение сырья:В первую очередь из деревьев мягкого дерева (кору используют в качестве источника энергии), хотя целлюлозу также дают хлопок, солома и багасса.
2. Сепарация целлюлозы:Обработка древесины в переваривателях отделяет целлюлозные волокна от других компонентов, получая побочные продукты, такие как смола и лигнин, которые могут быть использованы в качестве топлива или химического сырья.физическое, и биологические процессы.
3. Изменение и обработка:Изолированная целлюлоза подвергается химическим модификациям (эстерификация, этерификация) для улучшения свойств, прежде чем сформироваться в продукты с помощью инъекционного формования или экструзии.Эти изменения улучшают механические свойства, водо/теплостойкость и обработка.

Остаются проблемы, в том числе более высокие затраты, низкая производительность и потенциальное давление на лесные ресурсы, что стимулирует исследования новых технологий производства и использования сельскохозяйственных отходов.

Полимеризация является основой производства пластмасс, связывая небольшие мономеры в большие полимерные цепочки.распределение, разветвление и стереорегулярность.

Ключевые типы полимеризации:

• Полимеризация свободными радикалами:Цепная реакция, инициированная радикалами - мягкие условия, широкая применимость, но сложный контроль молекулярной массы и разветвление.
• Ионная полимеризация:Цепная реакция, инициируемая ионами (катионами/анионами) - контролируемая молекулярная масса и стереорегулярность, но в суровых условиях и ограниченном объеме.
• Координационная полимеризацияЦепная реакция с металлическими катализаторами - высокая молекулярная масса, отличная стереорегулярность, сильный контроль, но дорогие катализаторы и сложные условия.
• Поликонденсация:Реакция по ступенчатому росту, высвобождающая небольшие молекулы (вода, алкоголь) - простая и недорогая, но сложная молекулярная масса и побочные реакции.

Для удовлетворения различных потребностей в применении полимеры подвергаются модификации с помощью стабилизаторов, пластификаторов, красителей и т. д., улучшая механические свойства, тепло-химическую устойчивость, обрабатываемость,и внешний вид.

Общие подходы к модификации:

• Физические изменения:Изменение физической структуры путем смешивания (смешивания полимеров), заполнения (добавления неорганических/органических наполнителей для прочности/жесткости) или усиления (волокна/листы для прочности/жесткости).
• Химическая модификация:Изменение химической структуры путем перекрестного связывания (молекулярные связи для тепловой/химической устойчивости), присаживания (присоединение мономеров для поверхностных свойств),или модификация конечной группы (функциональные терминалы для реактивности/совместимости).

Компундация - это смешение полимеров, добавок и других компонентов в специальные пластиковые препараты - важный шаг для удовлетворения конкретных требований применения.

Переработка превращает модифицированные полимеры в конечные продукты различными методами:

• Впрыска:Сплавление пластика в формы для получения высоких объемов, точных, сложных форм (электронные корпуса, автомобильные части).
• Экструзия:Сплавление через штампы для непрерывных профилей/пленок (труб, листов, кабелей).
• Сплавляющая:Надувание расплавленного пластика в формы для полых предметов (контейнеры, игрушки, топливные баки).
• Календарный:Сдавливание через ролики для получения гладких пленок/листов (опаковки, напольные покрытия).
• Сжатие формования:Нагрев/сжатие в формах для больших, сложных предметов (интериор автомобилей, корпуса электроприборов).
• Термоформирование:Нагревательные листы на формы с помощью вакуума/давления для предметов большого объема (опаковки, подносы).

Загрязнение пластмассой стало глобальным экологическим кризисом, угрожающим экосистемам и здоровью человека:

• Загрязнение моря:Миллионы тонн пластиковых отходов ежегодно запутывают морскую жизнь, попадают в пищевые цепочки в виде микропластика и требуют международных решений.
• Загрязнение земель:Накопленные отходы влияют на ландшафты, загрязняют почву/воду с помощью выщелачиваемых химических веществ и порождают векторов болезней.
• Загрязнение воздуха:Сжигание выделяет токсичные газы (диоксины) и CO2, что вредит здоровью и ускоряет изменение климата.

Petroleum-based plastics rely on finite fossil fuels - dwindling resources will increase production costs and economic impacts while extraction/processing further damages environments and worsens climate change.

Большинство нефтепластмасс обладают чрезвычайной устойчивостью, требуя десятилетий или столетий для естественного разложения - долгосрочные угрозы, занимающие землю и подрывающие качество почвы / воды.

Основные решения начинаются с уменьшения потребления:

• Использовать многоразовые альтернативы (пакеты, бутылки, посуда)
• Выбирайте экологически чистые продукты (бамбук/деревянные изделия)
• Отказаться от чрезмерной упаковки
• Участие в экологических инициативах

Улучшенные системы и технологии переработки жизненно важны:

• Разработка комплексной инфраструктуры сбора
• Повышение осведомленности и участия общественности
• Развитие эффективных методов переработки

Инновации в области биоразлагаемых материалов обещают:

• Интенсификация НИОКР для экономически эффективных биопластмасс
• Содействие коммерческому использованию
• Устанавливайте строгие стандарты

Закрытие пластикового цикла требует:

• Химическая переработка в мономеры/кормовые материалы
• Восстановление энергии из неперерабатываемых материалов
• Переработка в переработанные продукты

Устойчивое управление обеспечивает устойчивую практику:

• Всеобъемлющее законодательство
• Строгое обеспечение соблюдения требований
• Эффективные механизмы надзора

Пластик, являющийся незаменимым современным материалом, приносит огромную пользу, создавая при этом экологическое давление.Достижение устойчивости пластика требует многогранных подходов - сокращение потребления, укрепление переработки, инновации в альтернативных технологиях, продвижение циркулярных технологий и реализация сильной политики.Наши коллективные действия определят, останется ли пластик бременем или превратится в экологический активБудущее пластика лежит в наших руках - вместе мы можем защитить нашу планету.