Glavni Novice Kako olje spremenimo v plastiko?

Kako olje spremenimo v plastiko?

zbirka plastičnih igrač

Te plastične igrače so bile nekoč surova nafta. (Zasluge za sliko: Carol Yepes prek Getty Images)

'Samo ljudje delamo odpadke, ki jih narava ne more prebaviti.' To so besede oceanografa kap. Charles Moore , ki je leta 1997 odkril Veliko pacifiško smetišče. In seveda govori o plastiki.

Večina ljudi, ki to bere, bo verjetno imela nekaj iz plastike v svojem vidnem polju. Ta material je vseprisoten: zdaj proizvajamo več kot 300 milijonov ton (272 metričnih ton) plastike na leto, od tega je približno polovica namenjena za enkratno uporabo – kar pomeni, da jo zavržemo takoj, ko odsluži svojemu namenu. To je povzročilo vse večji problem plastični odpadki gredo na odlagališča, nekaj teh odpadkov pa odpihne s poti in se prebije v reke in na koncu v morje. Pravzaprav okoli 8 milijonov ton (7,2 milijona metričnih ton) plastičnega onesnaženja vsako leto vstopi v ocean, kjer zaplete morsko življenje, onesnažujekoralni grebeniin nazadnje – izpostavljen razgradnji zaradi vode, vetra in sonca – razpade na trilijone drobnih kosov mikroplastike .

Ti delci plastike so mnogim morskim vrstam zelo podobni hrani, ki se nato nažrejo z onesnaženjem in na koncu umrejo zaradi pomanjkanja prave prehrane. Površina mikroplastike prav tako privlači onesnaževala v oceanu in jih na koncu prenese v telesa živali, z učinki, ki jih še poskušamo razumeti. Obstaja možnost, da mikroplastika škoduje tudi ljudem, saj jo zaužijemo z morsko hrano in celo v pitna voda : leta 2019 Svetovna zdravstvena organizacija zahteval dodatne raziskave morebitnih vplivih onesnaževanja z mikroplastiko na naše zdravje.

Sorodno: Koliko plastike se dejansko reciklira?

Podlaga za vse to je dejstvo, da je lahko plastika, odvisno od sestavin, uporabljenih za njeno izdelavo, neverjetno prožna in morda nikoli ne biološko razgradljiva (kar za namene tega članka pomeni, da jo mikroorganizmi v naravi učinkovito zmanjšajo na osnovne spojine, ki jih je mogoče ponovno uporabiti). v vodi in zemlji). Povežite to z obsegom plastičnega onesnaženja v našem okolju in imamo očiten problem. Večina plastike za enkratno uporabo, ki pride v ocean, bo na primer tam ostala stoletja.

Kako smo ustvarili to krizo obstojne plastike? Odgovor je v procesu, ki ga uporabljamo za izdelavo same plastike. Najprej pa je pomembno razumeti, da 'plastika' niso le nakupovalne vrečke, ki si jih predstavljamo, kako lebdijo v oceanu.

Kaj je plastika?

'Izraz 'plastika' pogosto zajema široko paleto heterogenih materialov, od katerih ima vsak drugačno uporabo, ki zahteva zelo različne fizikalne lastnosti,' je dejal Carl Redshaw, kemik na Univerzi v Hullu v Združenem kraljestvu in udeleženec univerzitetnega Plastics Collaboratory. projekt, ki izvaja raziskave za izboljšanje trajnosti plastične industrije. 'Pravzaprav je znanih več kot 300 vrst plastike,' je za Live Science povedal Redshaw.

Torej, če so plastike tako različne, kaj imajo skupnega? Narejene so izpolimeri, ki so molekule, sestavljene iz številnih ponavljajočih se enot, v formacijah, ki dajejo plastiki številne želene lastnosti – kot so prožnost, kovnost in trdnost – ki si jih pogosto delijo. Poleg tega plastika na splošno spada v eno od dveh širokih kategorij: plastika na biološki osnovi, v kateri so polimeri pridobljeni iz virov, kot so koruzni škrob, rastlinske maščobe in bakterije; in tako imenovana 'sintetična' plastika, v kateri so polimeri sintetizirani iz surove nafte in zemeljskega plina.

Kljub nazivu prijazni do Zemlje polimeri na biološki osnovi nimajo samodejno dobrih okoljskih izkušenj, saj lahko tudi obstanejo v okolju in se biološko ne razgradijo. 'Ni vsa plastika na biološki osnovi biorazgradljivi polimeri in ni vsa biorazgradljiva plastika na biološki osnovi,' je pojasnil Redshaw. Kljub temu pa materiali, pridobljeni iz nafte in zemeljskega plina, povzročajo primerljivo največjo okoljsko škodo, saj plastika v tej kategoriji običajno ostane v okolju dlje časa – hkrati pa povzroča tudi druge vplive na okolje.

Da bi razumeli, zakaj, si bomo ogledali primer plastike, pridobljene iz nafte: vzemite steklenico mleka, ki se hladi v vašem hladilniku. Ta karton začne svoje življenje nekje veliko bolj dramatično - globoko v drobovju Zemlje, kot surova nafta. To snov, ki se zbira v visokotlačnih komorah v zemeljski skorji, vrtajo in črpajo na površje ter prenašajo po cevovodih v naftne rafinerije. Njegovo gosto blato je sestavljeno iz ogljikovodikov, spojin, narejenih iz kombinacij ogljik invodikatomi, ki tvorijo verige različnih dolžin, kar jim daje različne lastnosti. Ti ogljikovodiki so najzgodnejše surovine plastike, pripravljene na Zemlji.

Sorodno: Če skodelico za kompostiranje vržete v smeti, ali se še vedno pokvari?

V rafineriji se proizvodnja plastike resnično zažene. Tu se surova nafta, podobna melasi, segreje nad pečjo, ki loči ogljikovodike v različne skupine – glede na število atomov, ki jih vsebujejo, in njihovo posledično molekulsko maso – in jih nato dovaja v bližnjo destilacijsko cev. Znotraj te cevi daljši, običajno težji ogljikovodiki potonejo na dno, medtem ko se krajši in lažji dvignejo na vrh. Rezultat tega je, da se surova nafta za uporabo loči v več različnih skupin kemikalij – kot so nafta, bencin in parafin – od katerih vsaka vsebuje ogljikovodike podobne teže in dolžine. Ena od teh skupin je nafta, kemikalija, ki bo postala primarna surovina za proizvodnjo plastike.

diagram, ki prikazuje postopek destilacije surove nafte

Postopek destilacije surove nafte(Zasluge za sliko: blueringmedia prek Getty Images)

Nafta je kot zlato prah za proizvodnjo plastike, saj sta dva od številnih ogljikovodikov, ki jih vsebuje, etan in propen. Ti dve spojini sta ključnega pomena za nastanek najpogosteje proizvedenih in vseprisotnih plastičnih izdelkov na Zemlji, vključno z vrsto, ki se uporablja za tisto škatlo za mleko. Toda, da bi ju lahko dejansko uporabili za izdelavo plastike, je treba etan in propen iz surovega ogljikovodikovega stanja razgraditi na manjše enote.

Obstajajo različni načini za to. Ena od metod je uporaba visoke toplote in visokega tlaka v okolju brez kisika. Ta proces, imenovan 'parno krekiranje', razgradi ogljikovodike v krajše molekule, imenovane monomeri.

'Monomere, kot je etilen iz etana ali propilen iz propena, je mogoče pridobiti neposredno iz nafte po termičnem krekingu,' (ki vključuje parni kreking), je dejal Payal Baheti, podoktorski raziskovalec na univerzi Aston, ki se osredotoča na trajnostne polimerne materiale. Poenostavljena etilen in propilen sta končno dragoceni sestavini, potrebni za izdelavo hrbtenice plastike.

Ta naslednji korak poteka skozi proces, imenovan polimerizacija, pri katerem se te posamezne monomerne sestavine kemično kombinirajo v nove ureditve, da proizvedejo dolge ponavljajoče se verige, znane kot polimeri. V tem primeru etilen in propilen tvorita polietilen in polipropilen - dva najpogostejša in široko proizvedena polimera na Zemlji.

Torej, zakaj sta ta dva polimera tako priljubljena? Sestava polietilena omogoča, da se uporablja za izdelavo plastike različnih gostot – kar pomeni, da je lahko krhek in upogljiv ali trden in žilav – zaradi česar je njegova uporaba izjemno raznolika. Medtem pa je zaradi konfiguracije polipropilena še posebej prilagodljiv in odporen. Posledično vidimo te vrste plastike vsak dan, predvsem v predmetih za enkratno uporabo, kot je škatla za mleko, da ne omenjamo plastičnih ovojov, slamic, steklenic za vodo, nakupovalnih vrečk, posod za šampone, pokrovčkov za steklenice – seznam se lahko nadaljuje.

Sorodno: Kaj se zgodi znotraj odlagališča?

Vendar sta to le dve različici sintetične plastike izmed številnih drugih. Druge vrste ogljikovodikov so izolirane in razgrajene iz različnih virov – ne le iz surove nafte, ampak tudi iz zemeljskega plina – in se uporabljajo tudi za izdelavo plastike. V nekaterih primerih so lahko polimeri izdelani iz enega samega monomera, ki se ponavlja, kot vidimo pri polietilenu in polipropilenu, ali pa lahko vključujejo kombinacije nekaj vrst monomerov.

Še več, vsaka od teh polimernih verig bo nato obdelana na različne načine in zmešana z različnimi dodatki – antioksidanti, penili, mehčali, zaviralci gorenja – ki jih opremijo za izpolnjevanje različnih nišnih funkcij, zaradi katerih je plastika tako vsestranska.

'Različne plastike morajo imeti različne lastnosti,' je Baheti povedal za Live Science. „Vzemite za primer embalažo za živila, ki bi morala preprečiti prehod odvečnega kisika ali sončne svetlobe, da bi se izognila razgradnji, zato vsebuje dodatke, da je tako. 'Lahko bi rekli, da so dodatki tisti, ki dajejo polimeru njegove lastnosti in vodijo do oblikovanja plastike.'

Ta zadnji razcvet ustvarja ogromno raznolikost plastičnih izdelkov, ki jih imamo danes – in ki ogromno prispevajo k proizvodnji in shranjevanju hrane, kozmetiki, tehnologiji, medicini in zdravstveni oskrbi.

'tuji material'

Zdaj pa se še enkrat hitro pomaknimo naprej skozi ta proizvodni proces. Plastika, ki je sintetizirana iz nafte in zemeljskega plina, je narejena z izolacijo ogljikovodikov, njihovo razgradnjo na njihove sestavne dele in nato rekonstitucijo teh delov v popolnoma nove tvorbe, ki jih v naravi še nismo videli. Preprosto povedano, to ustvarja 'tujec' material, ki ga mikrobi v zemeljski vodi in zemlji ne poznajo, je pojasnil Baheti. 'Grebenice ogljika v sintetizirani plastiki bakterije v tleh ne prepoznajo, kar pomeni, da je ne morejo prebaviti in pretvoriti v vodo in ogljikov dioksid.'

'Polietilen lahko traja stoletja, da se razgradi na odlagališčih,' je dejal Redshaw. 'To pomeni, da veliko tega, kar je bilo proizvedeno v času našega življenja, še vedno ostaja v skoraj izvirni obliki. In obstojnost ni edina težava: ker postopoma razpade pod vplivom sonca, vode in vetra, se sprosti plastika, pridobljena iz nafte in zemeljskega plina. emisije toplogrednih plinov ki jih vsebuje, ter izpiranje kemikalij, dodanih med proizvodnjo, nazaj v okolje. Sama količina onesnaževanja s plastiko za enkratno uporabo, zlasti – v kombinaciji z njeno obstojnostjo in nenehnim vplivom na okolje, ki lahko traja stoletja – je povzročila okoljsko katastrofo, ki smo ji priča danes.

Sorodno: Koliko smeti je na Mount Everestu?

Toda morda obstaja izhod iz tega naraščajočega kupa smeti. Redshaw verjame, da bi lahko bila biološko razgradljiva plastika – ki je v središču njegovih raziskav – ena od možnih rešitev. Če ponovimo, izdelava biorazgradljive plastike ne pomeni nujno proizvodnje iz bioloških virov, kot je koruzni škrob (čeprav bi to lahko zagotovilo rešitev). Natančneje, vključuje izdelavo plastike iz polimerov, ki jih mikrobi v vodi in zemlji lahko razmeroma učinkovito razgradijo.

Da bi to imelo resničen vpliv na planet, bi morali biološko razgradljivi polimeri nadomestiti polietilen in polipropilen na osnovi olja, hkrati pa ohraniti lastnosti, kot sta moč in prožnost, zaradi katerih so ti običajni polimeri tako zaželeni. To je težka naloga, ki jo otežuje dejstvo, da so običajni polimeri še vedno konkurenčno cenejši za izdelavo.

Toda nekaj biorazgradljivih možnosti začenja napredovati. Ena je vrsta, imenovana polilaktidi, ki se uporablja za izdelavo predmetov za enkratno uporabo, kot so skodelice, jedilni pribor in slamice, ki bi se lahko biološko bolj učinkovito razgradili, ko so v okolju. Redshaw je menil, da se bo število tovrstnih izumov verjetno povečalo, saj bo globalni pritisk naraščal, da bi plastika postala bolj trajnostna.

Tudi drugod je čutiti kančke optimizma. Leta 2016 so raziskovalci odkrili prehranjevanje s plastiko bakterije , drugi pa so od takrat identificirali žvečenje polietilena črvi (ta zver je gosenica velikega voščenega molja,Live Science je že poročal). Našli so tudi encime, ki jih je mogoče oblikovatirazgraditi plastične odpadke.

'Morda se bomo v prihodnjih letih učili od bakterij in črvov, ki imajo sposobnost razgradnje in prebave plastike, celo stvari, kot so polietilenske nosilne vrečke, in oblikovali velike, umetne črve, ki si lahko prežrejo pot skozi naše plastične odpadke - kot velikanski črvi, ki so bili prikazani v 'Doctor Who' v 70. letih!' Redshaw je rekel.

Vsekakor je človeku v procesu ustvarjanja plastike uspelo vzeti surovine iz narave in jih predelati tako temeljito, da jih narava ne prepozna več. V to zmešnjavo nas je pripeljala naša iznajdljivost; zdaj, upajmo, da nas lahko reši.

Zanimivi Članki