Kako postupati s plastikom?

Povijest i proizvodnja
Povjesničari naše razdoblje ljudske povijesti nazivaju polimernim dobom slično kamenom, brončanom ili  željeznom. Harwey Fireston još je  davne 1917. godine rekao na jednom banketu  američkog udruženja proizvođača guma da je guma najvažnija svjetska roba. Ljudi su to popratili smijehom, misleći  da je njegova tvrdnja  prenategnuta. Već tada je guma kao materijal ušla u mnoga područja ljudske djelatnosti - proizvodile su se automobilske gume, dječje dude, kirurške rukavice, gumene cijevi i čepovi,  nepromočive tkanine, gumene kaljače, gumice za brisanje.  Engleski naziv za gumu je rubber što potječe od riječi rub out - izbrisati (trag olovke). Znakovito, u naš su kraj polimeri stigli 1948. godine. Sjećam se najlon čarapa s natom koje je nosila naša učiteljica Mancika. Taj nat je bio toliko važan detalj ondašnje ženske mode da su ga neke žene ucrtavale crnom olovkom po svilenim  čarapama.
U naše obiteljsko gospodarstvo guma je ušla 1967. i to kad smo okovane drvene kotače  na drvenim kolima zamijenili starim odbačenim gumenim automobilskim kotačima što je već u ono doba bilo.

Tada je sastavni dio gume bio prirodni kaučuk - biopolimer ili prirodni polimer - koji je  postao strateška sirovina za industrijski razvoj. U prirodne polimere biljnog i životinjskog porijekla spada i celuloza, svila, vuna, škrob, saharidi, različite prirodne smole. Uz te prirodne polimere postoje i drugi  sintetički polimerni materijali kao što su: polietilen (PE), polipropilen (PP), polibuten, polistiren, polivinilklorid (PVC), polietilentereftalat (PET), poliakrilati  i mnogi drugi polimeri koji su svrstani u grupe: plastomeri,  duromeri, elastomeri i vlakna. Dok na Zemlji ima prirodnih polimera oko 10²⁰ tona,  dotle se   umjetnih - PE, PVC, PP i PET -  godišnje proizvodi oko 5·10⁷  tona. Godine 1950. u svijetu je proizvedeno je 1,5· 10⁶ polimera, a 2012. 280·10⁶ tona. Danas se proizvodi više od 50 temeljnih vrsta polimernih materijala, a glavninu (gotovo 80 %) čini njih pet: različiti tipovi polietilena (32 %), polipropilen (20 %), polivinil-klorid (16,5 %), polistiren i polietilentereftalat. Godine 2004. u svijetu je proizvedeno 224 milijuna tona polimera, od toga 29 % u istočnoj Aziji, 26 % u Sjevernoj Americi, 24 % u zemljama EU-a, 9 % u istočnoj Europi, a po 6% u Japanu, Africi i na Bliskom istoku. U našoj zemlji se godišnje (2014.) proizvodi  oko 10 kg plastike po stanovniku.

25 molekula koje su promjenile svijet

U tehničkom muzeju Nikola Tesla  u Zagrebu upravo se održava izložba: 25 molekula koje su promijenile svijet.To su molekule koje imaju znanstvenu povijest, a utjecale su na razvoj društva kakvo danas poznajemo. Nabrojimo ih nasumce: voda, glukoza, celuloza, ugljikov dioksid, urea, etanol, sumporna kiselina, stearinska kiselina, amonijak, silicijev dioksid, nitroglicerin, aspirin, DDT, dopamin, heroin, morfij, penicilin, progesteron, talidomid, B12, deoksiribonukleinska kiselina (DNK), kinin, fulereni i polietilen.Izložba je interesantna i za one koji nisu kemičari.

Polietilen

Polietilen pripada skupini sintetičkih  polimera velikih molekula koji je vrlo stabilan  i otporan na sve kemijske reakcije i vremenske uvjete. Izraz plastika najprije se upotrebljavao za polietilen, a danas je sinonim za gotovo sve polimere. Otkriven je 1898. i danas je najjeftiniji (cijena 1 €/kg), najčešće se proizvodi, a nalazi se  gotovo svugdje  - u odjeći, automobilima, kućanskim potrepštinama. Plastika  ima životni vijek od nekoliko stoljeća i zato je prijetnja za okoliš.
Kada plastični predmet iskoristimo pitamo se što činiti s njim. Najlakše ga je baciti u smeće, zato plastika ima velik udjel u komunalnom otpadu(oko 23 %). Čovjek je stvorio kulturu odbacivanja,  što sve zajedno utječe na  opadanje kvalitete ljudskog  života. Plastične boce pa čak i odbačeni plastični upaljači za cigarete ispunjeni benzinom plivaju po oceanima, talože se na obalama i truju biološki svijet. Zbrinjavanje rabljene plastike jedan je od prioriteta u zaštiti okoliša pa je i recikliranje važan segment industrije polimernih materijala. Plastika se dobiva iz nafte i zato sve proizvedeno od nje valja promatrati kao skladište nafte koja je vitalna za  život ljudi. Neke vrste sortiranog i razmjerno čistoga plastičnog otpada mogu se ponovno upotrijebiti i izravno preraditi u gotove proizvode ili se toplinskom obradom i razgradnjom regeneriraju u polazne sirovine monomere. Etilen CH₂ = CH₂  je monomer iz kojega se dobiva polietilen (-CH₂-CH₂-)n. Čitaoci koji žele više znati o plastici i gumi mogu pročitati predavanja za studente koja je napisao prof. dr. Matko Erceg

Isto tako valja pogledati i dvije pregledne tablice iz Tehničke enciklopedije. Prva je o podjeli i svojstvima polimera , a u drugoj su navedeni glavni postupci obradepolimera.  

Znak za recikliranje koji se nalazi na etiketama mnogih proizvoda. Dizajn G. Anderson 1970

Iz  knjige  M.F:Ashby: Materials and environment,Elsevier,  2009 prekopirao sam oznake za polimere koje  valja znati kada se pristupa oporabi.

Oporaba ili recikliranje otpada je svaki postupak ponovne obrade zbog njegova iskorištenja u materijalne i energetske svrhe (NN 178/04), a obuhvaća postupke kojima se zatvara tok materijala i proizvoda zbog gospodarskih i ekoloških ciljeva.

Postupci oporabe 
plastičnog otpada su: 1. materijalna oporaba, 2. mehanička oporaba, 3. kemijska oporaba, 4.otopinska oporaba, 5.energijska oporaba.

Mehanička oporaba - najpoznatiji oblik oporabe polimera je taljenje. Plastični otpad prevodi se toplinom u taljevinu te se od takvog reciklata oblikuju novi proizvodi. Tako se može ponovno iskoristiti oko 80 % plastomera homogene strukture. Za dobivanje kvalitetnog reciklata vrlo je važno otpad pravilno sortirati i oprati. Novi proizvodi koji se dobivaju od reciklata su:  folije za građevinarstvo, mulch-folije, termoskupljajuće i strech-folije. Reciklat PVC se obično koristi za proizvodnju cijevi.

Kemijska oporaba dijeli se u dvije kategorije: 1. depolimerizacija (hidroliza, glikoliza, alkoholiza, acidoliza, aminoliza) 2. termoliza koja se opet dijeli na rasplinjavanje,  pirolizu i hidriranje.

Energijskom oporabom iz plastičnog otpada - koji se više ne može uporabiti - dobiva  se energija. Kalorijska vrijednost plastičnog otpada  je ~ 35 MJ/kg. No, valja paziti da se  otpad od polivinilklorida (PVC) ne pali u spalionicama, jer kroz dimne plinove nastaje emisija klorovodične kiseline (HCl) poznate pod imenom solna kiselina čime se stvara velika šteta za okoliš. Zato je energijska oporaba najjeftiniji, ali društveno najmanje prihvatljiv postupak oporabe plastičnog otpada. Energijska oporaba plastičnog otpada se provodi u spalionicama komunalnog otpada (zajedno s ostalim otpadom) u svrhu dobivanja topline i električne energije. Automobilske gume se često spaljuju u cementnim pećima kao dodatno gorivo. Spalionice  su bolno ekološko pitanje i o tomu bi se moralo javno raspravljati. Kako to rade Nijemci? Na linku se vidi načine oporabe.

Analize polimera s drugim materijalima.
U javnosti se sve više diskutira o ekološkim problemima vezanim primjerice uz plastične vrećice, zatim o tomu kojoj ambalaži dati prednost - staklenoj, plastičnoj ili čak aluminijskoj. Ekološko-ekonomski pristup rješavanju tih problema mora uzeti u razmatranje nekoliko čimbenika: potrošnju energije, vode, emisiju CO₂  i ostalih štetnih tvari u okoliš. Kad je u pitanju potrošnja ljudskih dobara mora se razlikovati pohlepa i rastrošnost kako pojedinca tako i cijelog ljudskog društva.

Papirnate i tekstilne vrećice nemaju prednost pred plastičnima, ali to ne znači da se svaka plastična vrećica nakon jedne upotrebe odmah baca. Za proizvodnju plastičnih vrećica potroši se 38 L/kg vode, a za papirnate 1200 L/kg, odnosno 30 puta više, dok se energije troši oko dva puta više za plastične vrećice.

 Austrijanci troše godišnje oko 400 vrećica s pretpostavkom kako je slična potrošnja i kod nas onda godišnje 0,8 kg plastike trošimo po stanovniku za  proizvodnju plastičnih vrećica.   

Pri proizvodnji jednolitrene PET boce potroši se 5,3 MJ/L energije; za bocu od polimera HDPE  3,8, za staklenu 6,7,  za aluminijsku 9,5, a za čeličnu 3,3  MJ/L.

Gustoća polimera je 7,8  puta manja od čelika i 2,5 puta manja od stakla pa to daje veliku prednost  polimerima pri proizvodnji ambalaže. Upriloženoj tablici navedeni su podaci o proizvodnji i recikliranju materijala: polietilena (PE), polietilentereftalata (PET), stakla i čelika iz kojih se mogu razbrati glavni podaci o utjecaju na okoliš. U toj tablici navedeni su podaci prema masi materijala pa je polietilen lošije plasiran od  čelika i stakla po potrošnji energije i vode. Konstruktori mnogih  proizvoda moraju detaljno izraditi eko-proračune kako bi se što više zaštitio okoliš. Uspoređujući mehanička, toplinska, električna i ekološka svojstva plastike konstruktori gdje god mogu zamjenjuju plastikom metalne dijelove kod automobila i kućanskih strojeva. Ali i potrošači moraju slijediti važna upozorenja oko korištenja i  sortiranja polimera kako bi se smanjila potrošnja gdje god je to moguće. Zbog toga idite u dućan s cekerom ili platnenom torbom kako bi se smanjila potrošnja plastičnih vrećica.

__________________________