Vanaf het prille begin tijdens en na de Tweede Wereldoorlog is de commerciële industrie voor polymeren – synthetische moleculen met lange ketens waarvan ‘plastics’ een veel voorkomende verkeerde benaming is – snel gegroeid.In 2015 werd wereldwijd ruim 320 miljoen ton polymeren, exclusief vezels, geproduceerd.
[Grafiek: het gesprek] Tot de afgelopen vijf jaar hebben ontwerpers van polymeerproducten doorgaans niet nagedacht over wat er zal gebeuren na het einde van de initiële levensduur van hun product.Dit begint te veranderen, en deze kwestie zal de komende jaren steeds meer aandacht vergen.
DE KUNSTSTOFINDUSTRIE
‘Plastic’ is een enigszins misleidende manier geworden om polymeren te beschrijven.Meestal afgeleid van aardolie of aardgas, dit zijn moleculen met lange ketens met honderden tot duizenden schakels in elke keten.Lange ketens brengen belangrijke fysieke eigenschappen over, zoals sterkte en taaiheid, waar korte moleculen eenvoudigweg niet aan kunnen tippen.
‘Plastic’ is eigenlijk een verkorte vorm van ‘thermoplastisch’, een term die polymere materialen beschrijft die met behulp van warmte kunnen worden gevormd en hervormd.
De moderne polymeerindustrie werd feitelijk in de jaren dertig gecreëerd door Wallace Carothers bij DuPont.Zijn nauwgezette werk aan polyamiden leidde tot de commercialisering van nylon, omdat een tekort aan zijde in oorlogstijd vrouwen dwong elders naar kousen te zoeken.
Toen andere materialen tijdens de Tweede Wereldoorlog schaars werden, keken onderzoekers naar synthetische polymeren om de gaten op te vullen.De aanvoer van natuurlijk rubber voor autobanden werd bijvoorbeeld afgesneden door de Japanse verovering van Zuidoost-Azië, wat leidde tot een synthetisch polymeer-equivalent.
Door nieuwsgierigheid gedreven doorbraken in de chemie leidden tot de verdere ontwikkeling van synthetische polymeren, waaronder het nu wijdverbreid gebruikte polypropyleen en hogedichtheidpolyethyleen.Sommige polymeren, zoals Teflon, werden per ongeluk ontdekt.
Uiteindelijk leidde de combinatie van behoefte, wetenschappelijke vooruitgang en serendipiteit tot het volledige pakket polymeren dat je nu gemakkelijk kunt herkennen als ‘plastics’.Deze polymeren werden snel op de markt gebracht, dankzij de wens om het gewicht van de producten te verminderen en goedkope alternatieven te bieden voor natuurlijke materialen zoals cellulose of katoen.
SOORTEN KUNSTSTOF
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 lijkt polyethyleen met hoge dichtheid op een kam met op regelmatige afstanden geplaatste, korte tanden.De versie met lage dichtheid daarentegen ziet eruit als een kam met onregelmatig geplaatste tanden van willekeurige lengte – een beetje zoals een rivier en zijn zijrivieren, gezien van hoog bovenaf.Hoewel ze allebei van polyethyleen zijn, zorgen de verschillen in vorm ervoor dat deze materialen zich anders gedragen wanneer ze in films of andere producten worden gegoten.
[Grafiek: het gesprek]
Polyolefinen zijn om een aantal redenen dominant.Ten eerste kunnen ze worden geproduceerd met relatief goedkoop aardgas.Ten tweede zijn het de lichtste synthetische polymeren die op grote schaal worden geproduceerd;hun dichtheid is zo laag dat ze drijven.Ten derde zijn polyolefinen bestand tegen schade door water, lucht, vet en schoonmaakmiddelen – allemaal dingen waar deze polymeren tijdens gebruik mee te maken kunnen krijgen.Ten slotte zijn ze gemakkelijk in producten te vormen, terwijl ze robuust genoeg zijn om de verpakking die ervan wordt gemaakt niet te vervormen in een bestelwagen die de hele dag in de zon staat.
Deze materialen hebben echter ernstige nadelen.Ze worden pijnlijk langzaam afgebroken, wat betekent dat polyolefinen tientallen tot eeuwen in het milieu zullen overleven.Ondertussen schuren de golven en de wind ze mechanisch af, waardoor microdeeltjes ontstaan die door vissen en dieren kunnen worden opgenomen en zich een weg omhoog in de voedselketen naar ons toe banen.
Het recyclen van polyolefinen is niet zo eenvoudig als men zou willen vanwege inzamelings- en reinigingsproblemen.Zuurstof en hitte veroorzaken kettingschade tijdens de herverwerking, terwijl voedsel en andere materialen de polyolefine vervuilen.Door voortdurende vooruitgang in de chemie zijn nieuwe soorten polyolefinen ontstaan met verbeterde sterkte en duurzaamheid, maar deze kunnen tijdens recycling niet altijd met andere soorten worden gemengd.Bovendien worden polyolefinen vaak gecombineerd met andere materialen in meerlaagse verpakkingen.Hoewel deze meerlaagse constructies goed werken, zijn ze onmogelijk te recyclen.
Polymeren worden soms bekritiseerd omdat ze worden geproduceerd uit steeds schaarser wordende aardolie en aardgas.De fractie van aardgas of aardolie die wordt gebruikt om polymeren te produceren, is echter zeer laag;minder dan 5% van de jaarlijks geproduceerde olie of aardgas wordt gebruikt voor de productie van kunststoffen.Verder kan ethyleen worden geproduceerd uit suikerrietethanol, zoals commercieel wordt gedaan door Braskem in Brazilië.
HOE PLASTIC WORDT GEBRUIKT
Afhankelijk van de regio verbruiken verpakkingen 35% tot 45% van het in totaal geproduceerde synthetische polymeer, waarbij de polyolefinen domineren.Polyethyleentereftalaat, een polyester, domineert de markt voor drankflessen en textielvezels.
De bouwsector verbruikt nog eens 20% van de totale geproduceerde polymeren, waarbij PVC-buizen en chemische neven domineren.PVC-buizen zijn lichtgewicht, kunnen worden gelijmd in plaats van gesoldeerd of gelast, en zijn uitstekend bestand tegen de schadelijke effecten van chloor in water.Helaas maken de chlooratomen die PVC dit voordeel verlenen het erg moeilijk om te recyclen; het meeste wordt aan het einde van de levensduur weggegooid.
Polyurethanen, een hele familie van verwante polymeren, worden veel gebruikt in schuimisolatie voor huizen en apparaten, maar ook in architecturale coatings.
De automobielsector gebruikt steeds grotere hoeveelheden thermoplastische materialen, voornamelijk om het gewicht te verminderen en zo hogere normen voor brandstofefficiëntie te bereiken.De Europese Unie schat dat 16% van het gewicht van een gemiddelde auto uit plastic onderdelen bestaat, met name voor interieuronderdelen en componenten.
Jaarlijks wordt ruim 70 miljoen ton thermoplastische kunststoffen gebruikt in textiel, vooral kleding en vloerbedekking.Meer dan 90% van de synthetische vezels, grotendeels polyethyleentereftalaat, wordt in Azië geproduceerd.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 nodig zijn.De kunstvezelindustrie heeft een dramatische groei doorgemaakt voor kleding en vloerbedekking, dankzij de belangstelling voor speciale eigenschappen zoals stretch, vochtafvoerend vermogen en ademend vermogen.
Net als bij verpakkingen wordt textiel doorgaans niet gerecycled.De gemiddelde Amerikaanse burger produceert jaarlijks meer dan 90 kilo textielafval.Volgens Greenpeace kocht de gemiddelde persoon in 2016 elk jaar 60% meer kledingstukken dan de gemiddelde persoon 15 jaar eerder, en bewaart hij de kleding korter.
Posttijd: 03 juli 2023