الهندسةالهندسة الكيميائية

صناعة البلاستيك – Plastic Industry

اقرأ في هذا المقال
  • ما هو البلاستيك؟
  • استخدامات البلاستيك
  • عيوب البلاستيك
  • عملية تصنيع البلاستيك
  • أمثلة على مواد مضافة أخرى في صناعة البلاستيك وفوائدها
  • أنواع البلاستيك
  • الكثافة النوعية لبعض أنواع البلاستيك الشائعة
  • البلاستيك الحيوي والمواد البلاستيكية القابلة للتحلل
  • التلوث البلاستيكي

ما هو البلاستيك؟

البلاستيك: هو مادة خفيفة الوزن ومتينة ورخيصة ويمكن تعديلها بسهولة ولهذا السبب على الأرجح زاد استخدامه بسرعة وما زال ينمو.

بدأ الإنتاج الضخم للبلاستيك في الخمسينيات من القرن الماضي وزاد منذ ذلك الحين بشكل كبير تقريبًا عندما تمّ إنتاج البلاستيك في عام (1950) (1.7) مليون طن سنويًا، في عام (2014) بلغ الإنتاج العالمي السنوي (311) مليون طن الكمية الإجمالية أعلى لأنّ هذه الأرقام لا تشمل الألياف المصنوعة من البولي إيثيلين والبولي أميد (PA) والبولي بروبيلين (PP) والبولي أكريل، تشير التقديرات إلى أنّ إنتاج البلاستيك قد يقترب من (2000) مليون طن بحلول عام (2050) إذا لم تنخفض اتجاهات الإنتاج والاستخدام.

استخدامات البلاستيك:

تُستخدم المواد البلاستيكية على نطاق واسع في حياتنا اليومية أينما ننظر سنجد على الأرجح شيئاً مصنوعاً من البلاستيك، أكبر القطاعات التي تستخدم البلاستيك في أوروبا هي التعبئة والتغليف (39.5٪) والبناء والتشييد (20.1٪) وصناعة السيارات (8.6٪). بالإضافة إلى ذلك يستخدم البلاستيك أيضًا في الصناعة الكهربائية والإلكترونية (5.7٪) والزراعة (3.4٪) وتشكل الاستخدامات الأخرى جزءاً كبيراً من استخدام البلاستيك (22.7٪) وتشمل قطاعات مثل المستهلك والأجهزة المنزلية والأثاث والرياضة والصحة والسلامة.

عيوب البلاستيك:

إنّ نفس الخصائص التي تجعل من البلاستيك مادة خام شائعة لمجموعة متنوعة من المنتجات لها أيضاً عيوب عندما يتعلق الأمر بالبيئة نظراً لكونها مادة خفيفة الوزن يمكن أن ينتهي بها الأمر بعيداً عن المصدر فإنّ المتانة تضمن استمرارها لفترة طويلة في البيئة والتكلفة المنخفضة تزيد من احتمالية التخلص منها، تتزايد كمية البلاستيك التي تدخل البيئة مع تطوير استخدامات جديدة للمواد البلاستيكية وإتاحة المنتجات للمزيد من الناس وقد تمّ اقتراح أنّ ما يصل إلى (10 ٪) من جميع النفايات البلاستيكية ينتهي بها المطاف في البحر وتتحول إلى نفايات بحرية.

عملية تصنيع البلاستيك:

يتكون البلاستيك من بوليمرات وهي جزيئات عضويّة كبيرة تتكون من وحدات أو سلاسل متكررة قائمة على الكربون، يتم إنتاج البوليمرات عندما تشكل جزيئات تسمى المونومرات سلاسل طويلة في عملية تسمى البلمرة، وبالتالي يمكن اعتبار المونمرات بمثابة لبنات بناء للبوليمرات ويُطلق على البوليمر اسم البوليمر المتجانس إذا كان يتكون من مونومرات متكررة متطابقة أو بوليمر مشترك إذا كان يحتوي على أنواع مختلفة من المونومرات وتحدد المونومرات المستخدمة الخصائص الأساسية للبوليمرات وهيكلها وحجمها.

بعض المونومرات الشائعة المستخدمة في إنتاج البلاستيك هي الإيثيلين والبروبيلين وكلوريد الفينيل والستايرين، يتم الحصول على هذه المونومرات عادةً من البترول أو أنواع الوقود الأحفوري الأخرى ويتم حالياً استغلال ما يقارب من (4-6٪) من إنتاج النفط في العالم لإنتاج البلاستيك بالإضافة إلى الوقود الأحفوري، يمكن أيضاً استخدام الكتلة الحيوية مثل الزيوت النباتية لإنتاج اللدائن الحيوية التي لا تزال حصّتها صغيرة جداً لكنها تنمو ببطء ومع ذلك، فإنّ الزيت أو الكتلة الحيوية يوفران فقط المكونات الأساسية للبوليمر وبالتالي لا تتأثر خصائص المنتج النهائي باستخدام المواد الخام.

عندما يتم إنتاج البلاستيك يتم استخدام مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية كمذيبات ومحفزات لعملية التصنيع، تساعد هذه البادئات والمحفزات على البلمرة وتضاف بكميات صغيرة فقط، عادةً ما تعتمد المحفزات على معادن مثل الزنك والقصدير والمغنيسيوم والتيتانيوم أو الألومنيوم وتشمل على سبيل المثال البيروكسيدات، يتم خلط المواد المضافة اللاحقة مع البوليمر للمساعدة في عمليات التصنيع أو لتعديل خصائص المنتج النهائي ويعتمد إنتاج البلاستيك بشكل كبير على المواد المضافة حيث أنّها مكونات أساسية في توليد العديد من الخصائص الحيوية للبلاستيك أو تحسينها بشكل كبير وتظهر أهميتها أيضاً في تنوع المواد المضافة وهناك عدّة آلاف من المواد المضافة المستخدمة في صناعة البلاستيك ويمكن لهذه الإضافات تحسين مرونة أو متانة البوليمر أو جعله أكثر مقاومة لتدهور الأشعة فوق البنفسجية وحرقها، كما أنّها تستخدم لإضافة اللون إلى المنتج النهائي ويمكن أن تشتمل الإضافات أيضاً على مواد مالئة مثل الطباشير والتلك والطين والتي تتم إضافتها لتقليل التكاليف أو لتغيير موصلية البلاستيك.

أمثلة على مواد مضافة أخرى في صناعة البلاستيك وفوائدها:

تعتمد كمية المكونات المضافة على نوع البوليمرعلى سبيل المثال قد يحتوي كلوريد البوليفينيل (PVC) على أكثر من (40٪) بالوزن من الملدنات والتي تتكون في الغالب من الفثالات لجعلها أكثر مرونة وقد تنطلق المواد المضافة والمواد الأخرى من البلاستيك، بمرور الوقت عندما تبدأ المواد البلاستيكية في التحلل ومن المحتمل أن تكون خطرة في البيئة، ومن أبرز أنواع المواد المضافة في صناعة البلاستيك ما يلي:

  • مضادات الأكسدة وتعمل على حماية البوليمر من الأكسدة.

  • مواد الحشو المضافة الجسيمية التي يمكن أن تغير الخصائص الفيزيائية أو تقلل التكاليف.

  • مثبّطات اللّهب تقلل أو تمنع الاحتراق.

  • مثبّتات الحرارة تمنع التّدهور الحراري.

  • مثبّتات الضوء وتعمل على تقليل التفاعلات الناتجة عن الضوء المرئي أو الأشعة فوق البنفسجية.

  • معدّلات الرائحة وتعمل على حجب الروائح غير المرغوب فيها أو تضيف رائحة مرغوبة.

  • الملدنات وتعمل على تعزيز المرونة.

  • مثبطات الدخان وتعمل على تقليل تكوين الدخان عند الاحتراق.

  • مثبّتات الأشعة فوق البنفسجية وتعمل على الحماية من الأشعة فوق البنفسجية.

أنواع البلاستيك:

تتميّز المنتجات البلاستيكية المختلفة بخصائص مميزة والتي يمكن رؤيتها على سبيل المثال في مقاومتها الحرارية وكثافتها وهيكلها والتي تعتمد إلى حد كبير على المواد المضافة المستخدمة في التصنيع بشكل عام، يمكن تقسيم البلاستيك إلى مواد لدائن حرارية ومواد متينة بالحرارة عند تسخينها ويمكن تشكيل وتشويه اللدائن الحرارية بشكل متكرر، في حين لا يمكن إعادة تشكيل المواد الحرارية بعد تشكيلها وتعتبر اللدائن الحرارية أكثر شيوعاً.

وتشمل على سبيل المثال البولي إيثيلين (PE) والبولي بروبيلين (PP) والبولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) والبولي فينيل كلوريد (PVC) والبوليسترين (PS) ومن الأمثلة الشائعة على المواد الحرارية البولي يوريثين (PUR) وراتنجات أو طلاءات الإيبوكسي.

تشير الأحرف الإضافية المرتبطة بأنواع البوليمر الشائعة إلى وجود أشكال متعددة متاحة من البوليمر الأساسي، على سبيل المثال نوع البوليمر الشائع البولي إيثيلين (PE) له شكل أخف منخفض الكثافة (PE-LD أو LDPE) وشكل عالي الكثافة من (PE-HD أو HDPE) بالإضافة إلى ذلك، يوجد أيضاً البولي إيثيلين (PE-MD) متوسط ​​الكثافة (MDPE) والذي يحتوي على كثافة بين (LDPE) و(HDPE) وعادةً ما يتم التعبير عن الكثافات في صورة جاذبية معينة والتي تخبر نسبة كثافة نوع معين من البلاستيك إلى كثافة الماء (1 جم / سم 3) والتي تعمل كمواد مرجعية.

يمكن أن تختلف كثافات أنواع البلاستيك المختلفة لأنّ المواد المضافة المستخدمة في عمليات التصنيع تغير كثافة المنتج النهائي، من المهم فهم الثقل النّوعي للمواد البلاستيكية عند النظر في توزيع القمامة البلاستيكية في البحر وتحدد كثافة الحطام المرتبط بكثافة مياه البحر إلى حد كبير الوضع الرأسي للقمامة البلاستيكية في النظام البيئي البحري.

الكثافة النوعية لبعض أنواع البلاستيك الشائعة:

  • البولي بروبلين (0.83 – 0.85).

  • البولي إيثيلين منخفض الكثافة (0.91–0.93).

  • البولي إيثيلين عالي الكثافة (0.94).

  • البوليسترين (1.05).

  • النايلون (1.13).

  • أسيتات السليلوز (1.29).

  • البولي فينيل كلورايد (1.38).

البلاستيك الحيوي والمواد البلاستيكية القابلة للتحلل:

تمّ اعتماد مصطلح البلاستيك الحيوي للإشارة إلى المواد البلاستيكية التي يتم إنتاجها من الكتلة الحيوية مثل النفايات العضوية أو الزيوت النباتية ومع ذلك، لا يخبر الاسم أي شيء عن قابلية التحلل البيولوجي للمادة ممّا يعني القدرة على الانهيار الكامل للمركبات التي تحدث بشكل طبيعي وبالتالي يمكن أن تكون المواد البلاستيكية الحيوية مقاومة مثل البلاستيك المنتج من الوقود الأحفوري وتتدهور فقط إلى شظايا بلاستيكية أصغر.

يمكن أن تتحول المواد البلاستيكية القابلة للتحلل البيولوجي عن طريق الكائنات الحية الدقيقة كيميائياً وبالتالي تختفي ببطء من البيئة تماماً وقد تمّ اقتراح المواد البلاستيكية القابلة للتحلل لحل المشكلة مع زيادة كميات القمامة البلاستيكية، تمّ تصميم هذه المواد البلاستيكية القابلة للتحلل الحيوي لتكون أكثر عرضة للتحلل في ظروف بيئية معينة ولكن هذه الظروف قد تختلف على نطاق واسع، على سبيل المثال، قد تتحلل الأكياس البلاستيكية القابلة للتحلل الأحيائي والتي تستخدم مرة واحدة تماماً عند تعرضها لدرجة حرارة (50) درجة مئوية لفترة طويلة ومع ذلك، يمكن أن تكون الظروف المناسبة للتحلل البيولوجي نادرة في البيئة البحرية وبالتالي حتى المواد القابلة للتحلل البيولوجي قد لا تتحلل بسرعة في المحيط.

التلوث البلاستيكي:

التلوث البلاستيكي له تأثير سلبي على محيطاتنا وصحة الحياة البريّة تنتج البلدان ذات الدخل المرتفع المزيد من النفايات البلاستيكية لكل شخص ومع ذلك فإنّ إدارة النفايات البلاستيكية هي التي تحدد مخاطر دخول البلاستيك إلى المحيط، تمتلك البلدان ذات الدخل المرتفع أنظمة فعالة لإدارة النفايات ولذلك فإنّ سوء إدارة النفايات والبلاستيك الذي ينتهي به المطاف في المحيطات نادر جداً.

إنّ سوء إدارة النفايات في العديد من البلدان ذات الدخل المتوسط ​​والمنخفض تعني أنّ هذه هي المصادر الرئيسية للتلوث البلاستيكي للمحيطات على مستوى العالم هذا يجعل تحسين أنظمة إدارة النفايات في جميع أنحاء العالم أمراً بالغ الأهمية للحد من التلوث البلاستيكي، يقدّر نحو 20 في المائة من جميع النفايات البلاستيكية في المحيطات تأتي من مصادر بحرية حيث يأتي أكثر من نصف البلاستيك في رقعة القمامة الكبرى في المحيط الهادئ (GPGP) من شباك الصيد والحبال والخيوط.

المصدر
A PEEK INTO THE PLASTIC INDUSTRYPlastic PollutionPlasticsPlastics industry - Statistics & Facts

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى