Главная » Разное » Пластик из нефти: Как производится пластик? Часть — 1

Пластик из нефти: Как производится пластик? Часть — 1

| – Комментировать

Новый пластик состоит не из нефти и его можно полностью перерабатывать: революция или бесполезное изобретение?

Изобретение сулит многообещающие перспективы — но готова ли мировая промышленность к тому, чтобы полностью перестроить цепь производства и утилизации пластиковых продуктов?

Теги:

Открытия

Исследования

Материалы будущего

Пластик

Материалы

Alistair Berg/Getty Images

Мир безнадежно зависим от пластика. Как бы мы ни старались перерабатывать их, пластмассы дешевле производить заново, поэтому немыслимое количество пластиковых отходов выбрасывается на свалки и засоряет наши океаны. Из всех пластиков, когда-либо произведенных в истории человечества, было образовано более 6 миллиардов метрических тонн пластиковых отходов (которые не разлагаются, а только распадаются на более мелкие и мелкие кусочки), из которых на сегодняшний день переработано менее 10%.

Производство новых пластиков не только невероятно расточительно, но и использует исходные материалы, полученные из ископаемого топлива, которые должны оставаться в земле, если мы хотим предотвратить изменение климата. Чтобы немного решить эту глобальную проблему, двое материаловедов из Университета штата Бойсе в США разработали новый вид пластика, который, в отличие от существующих пластиков, не производится из сырой нефти и ее производных.

Более того, небольшие лабораторные эксперименты, воспроизводящие промышленные процессы, показывают, что примерно 93% этого вещества можно переработать в чистые исходные материалы, даже если пластик смешивается с другими необработанными пластиковыми отходами, бумагой и алюминием.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В своей статье Эллисон Кристи и Скотт Филлипс описывают создание нового типа пластика на основе поли(этилцианоакрилата) или PECA, который получают из мономера, используемого для изготовления суперклея. Как и все пластиковые полимеры, новый продукт формируется в процессе полимеризации, когда отдельные повторяющиеся мономерные звенья соединяются вместе в результате химической реакции, образуя одну длинную цепь.

Кристи и Филлипс предполагают, что если их производить в промышленных масштабах, их новый перерабатываемый пластик PECA может заменить полистирольные пластики, которые не принимаются в большинстве программ вторичной переработки.

Пластиковый кризис

Полистирольные пластмассы бывают нескольких видов: вспененный полистирол, также известный как пенополистирол, который используется в качестве легкого упаковочного материала или для изготовления контейнеров для еды на вынос; и термоформованный полистирол, используемый для изготовления одноразовых тарелок, чашек и столовых приборов. Хотя было бы здорово заменить эти продукты легко перерабатываемой альтернативой, полистирол составляет всего 6% от текущих пластиковых отходов, что является лишь небольшой частью гораздо большей проблемы.

Однако Кристи и Филлипс считают, что со временем их новый пластик PECA сможет предложить конкурентоспособную альтернативу другим формам пластика, помимо полистирола. «Благодаря превосходным свойствам материалов и простоте переработки, PECA может быть полезен в других контекстах, помимо простой замены полистирола, что еще больше улучшит степень переработки потока пластиковых отходов», — пишут исследователи в своей статье.

Ложка дегтя

Все это еще предстоит проверить. Первоначальные лабораторные эксперименты Christy и Phillips показали, что новый пластик PECA имеет свойства, сравнимые с существующими пластиками, и стабилен в жаркой и влажной среде. Эта долговечность и устойчивость к деградации делают пластмассы такими универсальными, но при этом их трудно или невозможно разрушить. Тем не менее, они содержат строительные блоки для новых пластиков, соединенных в аккуратный ряд (если вы найдете способ их разобрать). Но большинство пластмасс либо сжигают, либо выбрасывают.

Что касается переработки, Кристи и Филлипс показали, как длинные полимерные цепи пластика PECA можно термически «расщепить» при температуре 210 °C, а полученные мономеры перегнать в чистый продукт для повторного использования.

Переработка пластика — действительно благородная стратегия, но для того, чтобы потребители могли присоединиться к ней, необходимы правильные системы. Например, Норвегия добилась успехов в реализации схем, в рамках которых было переработано 97% пластиковых бутылок. Между тем, недавний отчет Гринпис США показал, что только около 5% пластика в настоящее время перерабатывается в Соединенных Штатах после того, как перерабатывающая промышленность Китая перестала принимать пластиковые отходы из других стран.

Основная часть этих пластиковых отходов восходит к нескольким мировым компаниям, что заставляет некоторых экспертов утверждать, что ответственность за разработку подходящих альтернатив и сокращение производства одноразового пластика лежит на этих компаниях, чтобы устранить первопричину Мировой мусорный кризис.

Как отметили три ученых в журнале Science в 2017 году после анализа производства, использования и судьбы всех когда-либо произведенных пластиков, переработка сокращает образование пластиковых отходов в будущем только в том случае — и только в том случае — если она вытесняет первичное производство пластика.

Однако ученые вынуждены признать, что применять подобные меры в реальности «крайне тяжело».

Пластик — производство пластика

Опубликовано:

Содержание

  1. Как изготавливают пластик
  2. Виды пластика
  3. Этапы производства
  4. Добыча сырья
  5. Процесс переработки
  6. Полимеризация
  7. Компаундирование

Виды пластика

Синтетический – его получают из сырой нефти, природного газа или угля. Это подавляющее большинство используемых сегодня пластмасс из-за простоты производственных методов, связанных с переработкой нефти.

Биологический — производится из возобновляемых продуктов, таких как углеводы, крахмал, растительные жиры и масла, бактерии и т.д. Растущий спрос на ограниченные запасы природных ресурсов вызывает потребность поиска других источников, таких как отходы биомассы или животноводства.

 Из полимеров изготавливают упаковочные материалы отличающиеся высокой прочностью, полностью безопасны для здоровья и приятные на ощупь, такие можно подобрать на  https://upack.ru/ перейдя по ссылке.

Этапы производства

Добыча сырья

Это сложные смеси тысяч соединений, которые затем необходимо переработать.

Процесс переработки

превращает нефть в полезные химические вещества. Сначала она нагревается в печи, затем отправляется в установку дистилляции, где разделяется на более легкие компоненты, называемые фракциями. Есть и другие способы, например, при использовании газа.

Полимеризация

это процесс, при котором легкие олеиновые газы, такие как этилен, пропилен, бутилен (т.е. мономеры), химически связываются в цепь и превращаются в углеводороды с более высокой молекулярной массой (полимеры). Она бывает:

Аддитивная
Это когда один мономер соединяется со следующим (димером), а потом с тримером и так далее, то есть добавляется по одной единице за раз. Это достигается путем введения катализатора, обычно пероксида. Полученные продукты известны как полимеры роста цепочки. Это полиэтилен, полистирол и поливинилхлорид.

Конденсационная полимеризация
Она включает в себя соединение двух или более различных мономеров путем удаления небольших молекул, таких как вода. Для реакции также требуется катализатор. Это называется ступенчатым ростом, потому что вы можете, например, добавить существующую цепочку к другой. Распространенными примерами конденсационных полимеров являются полиэстер и нейлон.

Компаундирование

При этом смеси материалов смешиваются путем плавления. Обычно в этой цели используют экструдер определенного типа, за которым следует гранулирование смеси. В результате получаются пластмассовые предметы уникального дизайна, различного размера, формы, цвета, с точными свойствами в соответствии с заранее определенными условиями, установленными в обрабатывающей машине.

Как их сравнить? – Amino Labs

Тим Учикура

Пластик играет важную роль в нашей жизни. Оглянитесь вокруг — велика вероятность того, что прямо сейчас рядом с вами есть много видов пластика. Сможете ли вы их заметить? Вы можете увидеть электроприбор, электрический шнур, одежду, обувь, миску с кормом или водой для домашних животных, ручки, чашки или мусорное ведро. Вероятно, вы читаете это на устройстве, сделанном из пластика. Вы, вероятно, заметите множество типов пластика с разными свойствами, некоторые изделия из пластика предназначены для длительного использования, а другие — всего лишь одно мгновение.

Преимущество пластмасс и причина их широкого использования заключается в том, что из них можно быстро и легко формовать продукты или упаковки с использованием готовых форм. Они прочны, недороги и водонепроницаемы, что делает пластик идеальным материалом для производства. Но вы, вероятно, знаете, что многие ученые, новаторы и студенты, такие как вы, сейчас ищут решение большой пластиковой проблемы. Почему?

 

Большая проблема пластмасс

Традиционные пластмассы оказывают три существенных воздействия на окружающую среду: они используют ископаемое топливо, имеют большой углеродный след и остаются в окружающей среде сотни лет. Одна из основных проблем с пластиком, которую необходимо решить немедленно, заключается в том, что он слишком прочен! Большинство пластиков на нефтяной основе не поддаются биологическому разложению; вместо этого они разлагаются так медленно, что остаются в окружающей среде, на свалках, на пляжах и в океанах от десятилетий до сотен лет.

Большинство продуктов, даже пластиковых, имеют пластиковую упаковку, которая используется только один раз, что, к сожалению, приводит к большому количеству отходов пластика. Возможно, вы сталкивались с такими альтернативами, как картонная или деревянная упаковка, которые могут быть более безопасными для окружающей среды, но их изготовление требует больше времени и средств. Вместо перехода на другие материалы изменение самой пластмассы, чтобы сделать ее более биоразлагаемой, стало реальной возможностью благодаря последним технологическим и научным разработкам.

 

Как изготавливают обычные пластмассы?

Обычные пластмассы изготавливаются из повторяющихся звеньев молекул углерода, образующих длинные цепи, называемые полимерами. Отдельные молекулы, из которых состоят полимеры, получают путем очистки нефтяного масла. Наряду с другими добавками полимеры нагревают и превращают в жидкость, а затем вводят в формы, где они затвердевают. Пластик имеет другие свойства, чем отдельные соединения, из которых он состоит. На молекулярном уровне образуются уникальные химические связи, не встречающиеся в природе, которым придается повышенная прочность, термостабильность (способность сопротивляться постоянным изменениям при высоких температурах), водостойкость.

 

Полимеры, будь то искусственные (например, показанный пластик) или натуральные, состоят из повторяющихся цепочек более мелких химических единиц. Здесь атомы углерода показаны черным цветом, кислород — красным, а водород — белым. MOLEKUUL/ISTOCKPHOTO

Как разлагается обычный пластик?

При естественном разложении микробы, такие как бактерии и грибки, разрушают химические связи, удерживающие вещества вместе. Химические связи в органических соединениях имеют специфическую форму, которая побуждает микробы связываться, а затем начинать разложение. В пластмассах на нефтяной основе полимеры представляют собой более длинные молекулы, чем те, которые встречаются в природе, что затрудняет их распознавание и связывание микробами, что приводит к невозможности разрушения пластика. Хотя на сроки разложения пластика влияют несколько факторов, таких как полимер, из которого он изготовлен, и окружающая среда, в которой он выбрасывается, в среднем одноразовые пластиковые бутылки разлагаются примерно 450 лет, в то время как пластиковый пакет может Разлагаться на свалке от 10 до 1000 лет!

 

Что такое биопластики?

Чтобы решить эту проблему, ученые работают над созданием новых видов пластмасс, изготовленных из биологических материалов, которые могут быстро разлагаться, не зависят от ископаемого топлива и имеют меньший углеродный след.

Эти новые виды пластика, изготовленные из биологических ингредиентов, называются биопластиками. Ранние исследования показывают, что они могут быть значительным улучшением по сравнению с пластмассами на нефтяной основе. Для уточнения, биопластики — это пластмассы, изготовленные, по крайней мере частично, из возобновляемых биологических материалов (таких как растительные жиры и масла, кукурузный крахмал, древесная щепа, опилки и пищевые отходы), или пластмассы, которые могут разлагаться в разумные сроки.

 

Нажмите, чтобы открыть полноэкранный режим

Как разлагаются биопластики?

Удивительно, но структурное сходство между биопластиком и пластиком на нефтяной основе очень похоже. Оба они содержат полимеры, но различаются по источнику. Обычным полимером, используемым в биопластиках, является полимолочная кислота (PLA), которая синтезируется путем ферментации растительного крахмала из сельскохозяйственных отходов. Молекулы молочной кислоты связываются вместе в этом естественном процессе, образуя длинные цепи, которые становятся полимерами. Эти полимеры, в отличие от полимеров на основе нефти, обладают молекулярными связями, которые могут быть разрушены водой, теплом и солнцем, что делает их более экологичным выбором, чем обычный пластик. Эта разница в способности к разложению происходит из-за связей, которые составляют структуру полимеров.

Каково будущее биопластиков?

Имея это в виду, биопластики разрабатываются и тестируются в качестве устойчивой замены одноразового пластика для упаковки, посуды, пищевых контейнеров, 3D-печати, одежды и даже медицинских имплантатов. Но поскольку свойства биопластиков отличаются от их аналогов на нефтяной основе, для их промышленного использования может потребоваться инновационный подход. Не все биопластики обладают такой же прочностью, термостойкостью и водостойкими свойствами, как обычный пластик. Кроме того, очистка полимеров из сельскохозяйственных отходов на промышленном уровне требует дальнейших исследований и разработок, чтобы быть такой же эффективной, как очистка нефти.

Мир нуждается в молодых ученых, которые смогут предложить новые идеи по улучшению биопластиков! Хотите узнать больше о биопластике и научиться делать его самостоятельно? Попробуйте наш набор для биопластики!

70% американцев не знают, что пластик делается из нефти