Ngay từ những ngày đầu trong và sau Thế chiến thứ hai, ngành công nghiệp thương mại polyme – các phân tử tổng hợp chuỗi dài mà “nhựa” là một cách gọi sai phổ biến – đã phát triển nhanh chóng.Năm 2015, hơn 320 triệu tấn polyme, không bao gồm sợi, được sản xuất trên toàn cầu.
[Biểu đồ: Cuộc trò chuyện]Cho đến 5 năm qua, các nhà thiết kế sản phẩm polymer thường không cân nhắc điều gì sẽ xảy ra sau khi sản phẩm của họ kết thúc vòng đời đầu tiên.Điều này đang bắt đầu thay đổi và vấn đề này sẽ đòi hỏi sự tập trung ngày càng tăng trong những năm tới.
NGÀNH NHỰA
“Nhựa” đã trở thành một cách gọi sai lầm để mô tả polyme.Thường có nguồn gốc từ dầu mỏ hoặc khí tự nhiên, đây là những phân tử chuỗi dài với hàng trăm đến hàng nghìn liên kết trong mỗi chuỗi.Chuỗi dài truyền đạt các đặc tính vật lý quan trọng, chẳng hạn như độ bền và độ dẻo dai, mà các phân tử ngắn không thể sánh được.
“Nhựa” thực ra là một dạng rút gọn của “nhựa nhiệt dẻo”, một thuật ngữ mô tả các vật liệu polyme có thể được định hình và định hình lại bằng cách sử dụng nhiệt.
Ngành công nghiệp polymer hiện đại được tạo ra một cách hiệu quả bởi Wallace Carothers tại DuPont vào những năm 1930.Công việc cần mẫn của ông về polyamit đã dẫn đến việc thương mại hóa nylon, vì tình trạng thiếu lụa trong thời chiến buộc phụ nữ phải tìm những chiếc tất ở nơi khác.
Khi các vật liệu khác trở nên khan hiếm trong Thế chiến thứ hai, các nhà nghiên cứu đã tìm đến polyme tổng hợp để lấp đầy khoảng trống.Ví dụ, nguồn cung cấp cao su tự nhiên cho lốp xe đã bị cắt đứt do Nhật Bản xâm chiếm Đông Nam Á, dẫn đến sự ra đời của polyme tổng hợp tương đương.
Những đột phá trong hóa học do sự tò mò thúc đẩy đã dẫn đến sự phát triển hơn nữa của các polyme tổng hợp, bao gồm cả polypropylen và polyetylen mật độ cao hiện đang được sử dụng rộng rãi.Một số polyme, chẳng hạn như Teflon, được phát hiện một cách tình cờ.
Cuối cùng, sự kết hợp giữa nhu cầu, tiến bộ khoa học và sự tình cờ đã tạo ra bộ polyme đầy đủ mà giờ đây bạn có thể dễ dàng nhận ra là “nhựa”.Những polyme này nhanh chóng được thương mại hóa nhờ mong muốn giảm trọng lượng của sản phẩm và cung cấp các chất thay thế rẻ tiền cho các vật liệu tự nhiên như xenlulo hoặc bông.
CÁC LOẠI NHỰA
Việc sản xuất polyme tổng hợp trên toàn cầu chủ yếu là polyolefins-polyethylene và polypropylene.
Polyethylene có hai loại: “mật độ cao” và “mật độ thấp”.Ở quy mô phân tử, polyetylen mật độ cao trông giống như một chiếc lược với các răng ngắn, cách đều nhau.Mặt khác, phiên bản mật độ thấp trông giống như một chiếc lược với các răng cách đều nhau có chiều dài ngẫu nhiên – hơi giống một dòng sông và các nhánh của nó nếu nhìn từ trên cao.Mặc dù cả hai đều là polyetylen nhưng sự khác biệt về hình dạng khiến các vật liệu này hoạt động khác nhau khi được đúc thành màng hoặc các sản phẩm khác.
[Biểu đồ: Cuộc trò chuyện]
Polyolefin chiếm ưu thế vì một số lý do.Đầu tiên, chúng có thể được sản xuất bằng khí tự nhiên tương đối rẻ tiền.Thứ hai, chúng là loại polyme tổng hợp nhẹ nhất được sản xuất ở quy mô lớn;mật độ của chúng thấp đến mức chúng nổi.Thứ ba, polyolefin chống lại sự hư hỏng do nước, không khí, dầu mỡ, dung môi tẩy rửa – tất cả những thứ mà các polyme này có thể gặp phải khi sử dụng.Cuối cùng, chúng dễ dàng tạo hình thành sản phẩm, đồng thời đủ chắc chắn để bao bì làm từ chúng không bị biến dạng khi đặt trên xe tải giao hàng dưới nắng cả ngày.
Tuy nhiên, những vật liệu này có nhược điểm nghiêm trọng.Chúng phân hủy rất chậm, có nghĩa là polyolefin sẽ tồn tại trong môi trường từ nhiều thập kỷ đến thế kỷ.Trong khi đó, tác động của sóng và gió mài mòn chúng một cách cơ học, tạo ra các vi hạt mà cá và động vật có thể ăn vào, tiến lên chuỗi thức ăn về phía chúng ta.
Tái chế polyolefin không đơn giản như người ta mong muốn do các vấn đề về thu gom và làm sạch.Oxy và nhiệt gây ra hư hỏng dây chuyền trong quá trình tái chế, trong khi thực phẩm và các vật liệu khác làm ô nhiễm polyolefin.Những tiến bộ liên tục trong hóa học đã tạo ra các loại polyolefin mới có độ bền và độ bền cao hơn, nhưng những loại này không phải lúc nào cũng trộn lẫn với các loại khác trong quá trình tái chế.Hơn nữa, polyolefin thường được kết hợp với các vật liệu khác trong bao bì nhiều lớp.Mặc dù các cấu trúc nhiều lớp này hoạt động tốt nhưng chúng không thể tái chế được.
Polyme đôi khi bị chỉ trích vì được sản xuất từ dầu mỏ và khí tự nhiên ngày càng khan hiếm.Tuy nhiên, tỷ lệ khí tự nhiên hoặc dầu mỏ được sử dụng để sản xuất polyme là rất thấp;ít hơn 5% lượng dầu hoặc khí tự nhiên sản xuất mỗi năm được sử dụng để sản xuất nhựa.Hơn nữa, ethylene có thể được sản xuất từ ethanol mía đường, như Braskem đã thực hiện thương mại ở Brazil.
NHỰA ĐƯỢC SỬ DỤNG NHƯ THẾ NÀO
Tùy thuộc vào khu vực, bao bì tiêu thụ tổng cộng 35% đến 45% tổng lượng polyme tổng hợp được sản xuất, trong đó polyolefin chiếm ưu thế.Polyethylene terephthalate, một loại polyester, thống trị thị trường chai nước giải khát và sợi dệt.
Xây dựng tiêu thụ thêm 20% tổng lượng polyme được sản xuất, trong đó ống PVC và các chất hóa học tương tự của nó chiếm ưu thế.Ống PVC có trọng lượng nhẹ, có thể được dán thay vì hàn hoặc hàn, và có khả năng chống lại tác hại của clo trong nước rất nhiều.Thật không may, các nguyên tử clo mang lại lợi thế này cho PVC khiến cho việc tái chế rất khó khăn – hầu hết đều bị loại bỏ khi hết tuổi thọ.
Polyurethane, toàn bộ họ polyme liên quan, được sử dụng rộng rãi trong vật liệu cách nhiệt bằng bọt cho gia đình và thiết bị cũng như trong lớp phủ kiến trúc.
Ngành ô tô sử dụng lượng nhựa nhiệt dẻo ngày càng tăng, chủ yếu để giảm trọng lượng và do đó đạt được tiêu chuẩn tiết kiệm nhiên liệu cao hơn.Liên minh Châu Âu ước tính rằng 16% trọng lượng của một chiếc ô tô trung bình là các bộ phận bằng nhựa, đặc biệt là các bộ phận và linh kiện bên trong.
Hơn 70 triệu tấn nhựa nhiệt dẻo mỗi năm được sử dụng trong dệt may, chủ yếu là quần áo và thảm.Hơn 90% sợi tổng hợp, phần lớn là polyethylene terephthalate, được sản xuất ở châu Á.Sự gia tăng sử dụng sợi tổng hợp trong quần áo đã gây ra tổn thất cho các loại sợi tự nhiên như bông và len, vốn đòi hỏi một lượng lớn đất nông nghiệp để sản xuất.Ngành công nghiệp sợi tổng hợp đã chứng kiến sự tăng trưởng mạnh mẽ đối với quần áo và thảm nhờ sự quan tâm đến các đặc tính đặc biệt như độ co giãn, hút ẩm và thoáng khí.
Giống như bao bì, hàng dệt thường không được tái chế.Một công dân Hoa Kỳ trung bình tạo ra hơn 90 pound chất thải dệt may mỗi năm.Theo Greenpeace, vào năm 2016, một người bình thường mua quần áo nhiều hơn 60% so với một người bình thường mua 15 năm trước đó và giữ quần áo trong thời gian ngắn hơn.
Thời gian đăng: Jul-03-2023